微波遥感图像特征讲课讲稿
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• 岩石的介电常数差别很小； • 金属物体有很大导电率，介电常数很大，故雷达回波
信号也很强；
二.微波遥感方式和传感器
2）地表粗糙度对回波强度有明显影响。
地表粗糙度（H）往往是相对波长(λ)而 言的。 H<< λ 光滑表面；H >> λ 粗糙表面
二.微波遥感方式和传感器
1.主动微波遥感 微波主动遥感：微波散射计，雷达高度计，雷达 （1）雷达 雷达（Radar – Radio Detection and Ranging）
意为无线电波探测物体并测定物体距离。 应用波段：微波（主要），红外，激光； 类型：非成像雷达，
成像雷达
二.微波遥感方式和传感器
0.1
0.2
0.3
0.4
土壤湿度(grams cm-2)
苏丹西北撒哈拉沙漠 松散沉积物（沙、砂 砾等），介电常数较 基岩小，故穿深能力 较基岩大，一般可穿 透地表下数厘米至数 米。
MSS+SIR-A 沙哈拉 1981.11
一.微波遥感的特点
4.对海洋遥感具有特殊意义 雷达的后向散射强度和粗糙度关系很大，海洋中，海
一.微波遥感的特点
概念：微波遥感是指通过微波传感器获取从目标 地物发射或反射的微波辐射，经过判读处理来 识别地物的技术。
为什么需要微波遥感？
地球上经常有40%-60%的地区被云层覆盖着，尤其是占地球面 积五分之三的海洋上，气候条件变化更大，经常被云层遮蔽。
一.微波遥感的特点
特点： 1.能全天候、全天时工作 2.对某些地物具有特殊的波谱特征 3.对冰、雪、森林、土壤等具有一定的穿透能力 4.对海洋遥感具有特殊意义 5.分辨率较低，但特性明显
雷达一般结构：
二.微波遥感方式和传感器
雷达测距：电磁波在空间中的传播速度c是一定的,当雷达 在时间t1发射出一个窄脉冲,被目标反射后,在时间t2返回, 则目标地物的距离为:
R=(t2-t1)*c/2
二.微波遥感方式和传感器
雷达测速度： —多普勒效应
指由观察者和辐射源（或目标与传感器）的 相对运动，所引起的电磁发射频率与回波频率的 变化。
微波辐射计：被动接收目标地物微波辐射的传感 器，主要用于探测地面各点的亮度温度并生成亮 度温度图像。
FY-3微波辐射计
大气温度、水汽廓线，大气降雨、大气可降水量、云中液 态水含量； 反演海面风场(风速、风向)、台风、海冰的监侧； 获取陆地面温度、土壤湿度、积雪深度与水当量、干旱、 洪涝、沙漠，陆地水文与地理环境、植被生物量、农作物生 长评估
二.微波遥感方式和传雨感季器
旱季
1）介电常数ε：反映物体电学性质，由物质组成和温度决 定。直接影响到物体对电磁波的反射。
介电常数越大，回波越强，雷达图像上的色调越浅。
• 一般干燥物体，介电常数在3-8之间； • 水的介电常数接近80。随着物体含水量的增加，其介
电常数几乎线性增加，会产生20-80的变化；
一.微波遥感的特点
1.可以全天候全天时工作。微波的波长较可见可 和红外线大,几乎不受云雾的散射影响。
10:30am
14:30pm
22:30pm
光 学
雷 达
一.微波遥感的特点
2. 某些地物的微波波谱差异大（针对被动微波遥 感），特别是很好区分水和冰(在微波波段两者的 比辐射率悬殊，分别为0.4和0.99)。 红外波段，水的比辐射率为0.96，冰的比辐射率为0.92 。
冬
夏
季
季
Leabharlann Baidu.微波遥感的特点
3.对冰、雪、森林、土壤等具有一定的穿透能力
趋肤深度：电磁波衰减(振幅减小)1/e倍(约37%)的穿
透深度。
微波对地物的穿透力与地物的介电常数成反比，与波 长成正比。
波长越长，穿透力越强。
（2m纯雪, X波段(λ<3.75cm)探测雪的表面， L波段 (λ>15cm) 可探测地表）
微波遥感分类： 主动微波遥感、被动微波遥感 1.主动微波遥感
信号来源：系统自身发射微波辐射，并接收从目 标后向散射回来的电磁波。
主要传感器：雷达，高度计、散射计。
二.微波遥感方式和传感器
2.被动微波遥感 信号来源：系统自身不发射微波波束，只是接 收目标物发射的微波辐射（用亮温表示）。 典型传感器：
面受风浪影响起伏多变，粗糙随之变化，导致微波的后向 散射系数也随之变化，微波遥感可以探测海面风浪以及海 洋环流的情况。
海 洋 内 波
一.微波遥感的特点
5.分辨率较低，但特性明显 由于波长较长，衍射现象显著，故分辨率较低； 观测精度和取样速度不好协调； 微波的能量较弱，但特性明显；
二.微波遥感方式和传感器
(30-100 cm) Previous
(15-30 cm) Long (7.5-15 cm) Short (3.75-7.5 cm) Compromise (2.42-3.75 cm)
(1.67-2.42 cm) K－under频率 (1.13-1.67 cm) Kurtz
(0.75-1.13 cm) K－above
介电常数比较高的物体（金属，含水量高的物体）， 穿透力弱。
热带雨林地区的地貌特征
SIR-C 卫星获得的SAR-L(合成孔径雷达)影像
微波对松散的沙土有一定的穿透能力，波长越长， 穿透能力越强；地物湿度越小，穿透越深。
100
沙土
10
沃土
粘土
1.0
0.1
1.3GHz
4.0GHz
0.01 10.0GHz
其变化量与物理运动速度成正比，根据多普勒 效应可以测定运动目标物体。
二.微波遥感方式和传感器 雷达探测目标其他方面的信息：地物对微波反射能 力的强弱反映自身的性质和形状。
TM432
SIR-C(L)
渤海湾蓟 运河河口 一带
二.微波遥感方式和传感器
地物对微波散射能力的影响因素： 1）介电常数ε 2）地表粗糙度 3) 波长 4）微波遥感极化方式 其他因素（俯角、地表几何特征等）
第三章 遥感成像原理与遥感图像特征
3.1 遥感平台 3.2 摄影成像 3.3 扫描成像 3.4 微波遥感与成像 3.5 遥感图像的特征
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微波
波长范围1mm到1m，可进一步划分为若干不同频率(波长)的波段：
P波段：0.3-1GHz
L波段：1-2GHz S波段：2-4GHz C波段：4-8GHz X波段：8-12.5GHz Ka波段：12.5-18Ghz K波段：18-26.5Ghz Ku波段：26.5-40Ghz
信号也很强；
二.微波遥感方式和传感器
2）地表粗糙度对回波强度有明显影响。
地表粗糙度（H）往往是相对波长(λ)而 言的。 H<< λ 光滑表面；H >> λ 粗糙表面
二.微波遥感方式和传感器
1.主动微波遥感 微波主动遥感：微波散射计，雷达高度计，雷达 （1）雷达 雷达（Radar – Radio Detection and Ranging）
意为无线电波探测物体并测定物体距离。 应用波段：微波（主要），红外，激光； 类型：非成像雷达，
成像雷达
二.微波遥感方式和传感器
0.1
0.2
0.3
0.4
土壤湿度(grams cm-2)
苏丹西北撒哈拉沙漠 松散沉积物（沙、砂 砾等），介电常数较 基岩小，故穿深能力 较基岩大，一般可穿 透地表下数厘米至数 米。
MSS+SIR-A 沙哈拉 1981.11
一.微波遥感的特点
4.对海洋遥感具有特殊意义 雷达的后向散射强度和粗糙度关系很大，海洋中，海
一.微波遥感的特点
概念：微波遥感是指通过微波传感器获取从目标 地物发射或反射的微波辐射，经过判读处理来 识别地物的技术。
为什么需要微波遥感？
地球上经常有40%-60%的地区被云层覆盖着，尤其是占地球面 积五分之三的海洋上，气候条件变化更大，经常被云层遮蔽。
一.微波遥感的特点
特点： 1.能全天候、全天时工作 2.对某些地物具有特殊的波谱特征 3.对冰、雪、森林、土壤等具有一定的穿透能力 4.对海洋遥感具有特殊意义 5.分辨率较低，但特性明显
雷达一般结构：
二.微波遥感方式和传感器
雷达测距：电磁波在空间中的传播速度c是一定的,当雷达 在时间t1发射出一个窄脉冲,被目标反射后,在时间t2返回, 则目标地物的距离为:
R=(t2-t1)*c/2
二.微波遥感方式和传感器
雷达测速度： —多普勒效应
指由观察者和辐射源（或目标与传感器）的 相对运动，所引起的电磁发射频率与回波频率的 变化。
微波辐射计：被动接收目标地物微波辐射的传感 器，主要用于探测地面各点的亮度温度并生成亮 度温度图像。
FY-3微波辐射计
大气温度、水汽廓线，大气降雨、大气可降水量、云中液 态水含量； 反演海面风场(风速、风向)、台风、海冰的监侧； 获取陆地面温度、土壤湿度、积雪深度与水当量、干旱、 洪涝、沙漠，陆地水文与地理环境、植被生物量、农作物生 长评估
二.微波遥感方式和传雨感季器
旱季
1）介电常数ε：反映物体电学性质，由物质组成和温度决 定。直接影响到物体对电磁波的反射。
介电常数越大，回波越强，雷达图像上的色调越浅。
• 一般干燥物体，介电常数在3-8之间； • 水的介电常数接近80。随着物体含水量的增加，其介
电常数几乎线性增加，会产生20-80的变化；
一.微波遥感的特点
1.可以全天候全天时工作。微波的波长较可见可 和红外线大,几乎不受云雾的散射影响。
10:30am
14:30pm
22:30pm
光 学
雷 达
一.微波遥感的特点
2. 某些地物的微波波谱差异大（针对被动微波遥 感），特别是很好区分水和冰(在微波波段两者的 比辐射率悬殊，分别为0.4和0.99)。 红外波段，水的比辐射率为0.96，冰的比辐射率为0.92 。
冬
夏
季
季
Leabharlann Baidu.微波遥感的特点
3.对冰、雪、森林、土壤等具有一定的穿透能力
趋肤深度：电磁波衰减(振幅减小)1/e倍(约37%)的穿
透深度。
微波对地物的穿透力与地物的介电常数成反比，与波 长成正比。
波长越长，穿透力越强。
（2m纯雪, X波段(λ<3.75cm)探测雪的表面， L波段 (λ>15cm) 可探测地表）
微波遥感分类： 主动微波遥感、被动微波遥感 1.主动微波遥感
信号来源：系统自身发射微波辐射，并接收从目 标后向散射回来的电磁波。
主要传感器：雷达，高度计、散射计。
二.微波遥感方式和传感器
2.被动微波遥感 信号来源：系统自身不发射微波波束，只是接 收目标物发射的微波辐射（用亮温表示）。 典型传感器：
面受风浪影响起伏多变，粗糙随之变化，导致微波的后向 散射系数也随之变化，微波遥感可以探测海面风浪以及海 洋环流的情况。
海 洋 内 波
一.微波遥感的特点
5.分辨率较低，但特性明显 由于波长较长，衍射现象显著，故分辨率较低； 观测精度和取样速度不好协调； 微波的能量较弱，但特性明显；
二.微波遥感方式和传感器
(30-100 cm) Previous
(15-30 cm) Long (7.5-15 cm) Short (3.75-7.5 cm) Compromise (2.42-3.75 cm)
(1.67-2.42 cm) K－under频率 (1.13-1.67 cm) Kurtz
(0.75-1.13 cm) K－above
介电常数比较高的物体（金属，含水量高的物体）， 穿透力弱。
热带雨林地区的地貌特征
SIR-C 卫星获得的SAR-L(合成孔径雷达)影像
微波对松散的沙土有一定的穿透能力，波长越长， 穿透能力越强；地物湿度越小，穿透越深。
100
沙土
10
沃土
粘土
1.0
0.1
1.3GHz
4.0GHz
0.01 10.0GHz
其变化量与物理运动速度成正比，根据多普勒 效应可以测定运动目标物体。
二.微波遥感方式和传感器 雷达探测目标其他方面的信息：地物对微波反射能 力的强弱反映自身的性质和形状。
TM432
SIR-C(L)
渤海湾蓟 运河河口 一带
二.微波遥感方式和传感器
地物对微波散射能力的影响因素： 1）介电常数ε 2）地表粗糙度 3) 波长 4）微波遥感极化方式 其他因素（俯角、地表几何特征等）
第三章 遥感成像原理与遥感图像特征
3.1 遥感平台 3.2 摄影成像 3.3 扫描成像 3.4 微波遥感与成像 3.5 遥感图像的特征
安装好 envi
微波
波长范围1mm到1m，可进一步划分为若干不同频率(波长)的波段：
P波段：0.3-1GHz
L波段：1-2GHz S波段：2-4GHz C波段：4-8GHz X波段：8-12.5GHz Ka波段：12.5-18Ghz K波段：18-26.5Ghz Ku波段：26.5-40Ghz