微波遥感 期末 知识点 复习 资料

1.微波遥感分类

• 主动微波遥感，被动微波遥感

• 微波辐射计，微波散射计，微波高度计，成像雷达

• 真实孔径雷达，合成孔径雷达，机载和星载

• 干涉SAR，极化SAR

2.微波遥感的意义

全天候，全天时，植被穿透性，地表穿透性，独特的遥感机理，干涉测量能力，多极化，多波段，高分辨率，与其它遥感手段互补

电磁波谱

微波波谱

微波波段：0.1-100cm

短 K->X->C->S->L->P 长

为什么星载雷达系统不采用K/P波段？

答：K波段波长短，虽然有较好精确性，但是此波长可以被水蒸气强烈吸收，使这一波段的雷达不能在雨中和有雾的天气使用。

P波段波长较长，由于微波穿过大气层时会产生法拉第旋转，低频长波旋转程度大，极大限制了空基P波段微波遥感系统的可行性。且由于波长较长其分辨率低。

目标的散射特性与哪些因素有关？

电磁波辐射在非均匀媒质或各向异性媒质中传播时多方位、多角度地改变原来传播方向的现象，即目标对入射电磁波能量的重定向。

瑞利散射：(a < 0.1λ) 散射光波长等于入射光波长，散射粒子

远小于入射光波长。

米氏散射：(0.1λ < a<10λ) 当大气中粒子的直径与辐射的波长相当

时发生的散射。

光学(非选择性)散射（10λ < a）散射粒子的粒径比辐射波长大得多时发

生的散射，散射系数与波长无关。

目标的散射特性首先取决于目标尺寸和雷达波长间的关系（粗糙度），入射角、介电特性（介电常数增加，反射增加）和极化特性。

如何提高真实孔径雷达分辨率？

距离分辨率（地距分辨率）Rg = (tc/2) secβ

斜距分辨率 Rr=tc/2 (沿波束方向)

脉冲宽度越小，俯角越小，距离分辨率越高，俯角太小地形影响严重，当俯角一定时，减小脉冲宽度可提高距离分辨率，所以合成孔径雷达在距离向采用脉冲压缩技术chirp（距离压缩）

方位向分辨率 Ra = (λ/d) R(又 R=H/sinβ=H/cosθ )

提高方位分辨率=>加大天线孔径，波长较短电磁波，缩短观测距离

合成孔径技术

合成孔径雷达分辨率与哪些参数相关？

距离向分辨率 Rg=(tc/2)/cosβ

方位向分辨率 Ls=βsR=D/2

什么是多视？

多视：用平均法减低相干观测系统上特有的乘性随机噪声光斑；把合成孔径长度分为N个区间，每区间内方位压缩后相加平均，N为视数降低了空间分辨率，换取辐射分辨率的提高

SAR图像有哪些特点？

1.穿透性：

大气对电磁波的衰减与电磁波有关，波长越长，衰减越小

2．斑点噪声：

雷达图像上每个像素的信号是电磁波与各微散射体相互之间加强或减弱作用的集成，在影像中以斑点的形式表现出来。

成像前：多视处理成像后：滤波处理

3. SAR侧视成像的几何特征：

(1) 斜距显示的距离压缩

斜距成像的雷达影像在距离向呈图像压缩的几何失真现象

靠近星下点的目标成像压缩现象严重

(2) 侧视SAR阴影

起伏地形的雷达影像在后坡出现暗区的图像缺失现象

(3) 侧视SAR透视收缩

起伏地形的雷达影像山坡长度按比例计算后,比实际长度短

(4) 侧视SAR叠掩（顶底位移）

山顶部分的回波比山脚部分的回波更早被雷达接收记录，从而使山顶影

像“叠置”在山底之前的图像失真现象

(5) SAR图像左右、上下倒置

列出常用的星载SAR系统及其主要参数

SEASAT美国、ERS-1欧洲、JERS-1日本、ERS-2、RADARSAT-1加拿大、SRTM美国、ASAR（美国Envisat卫星）、POLSAR（日本ALOS卫星）、TerraSAR-X德国、RADARSAT-2、TanDEM-X德国

InSAR基本原理与处理流程

基本原理：

基本步骤流程：

影像配准过程：

1.相干系数法

2.最大干涉频谱法

3.平均波动函数法

从粗到细匹配策略：

特征点提取⇒ 选择兴趣算子挑选候选点

基于灰度的粗匹配⇒ 确定下一级匹配的初始值

整体概率松弛匹配⇒ 改善抗噪声能力，提高可靠性

最小二乘匹配⇒ 逐点精化，达到子像素级的精度

卷积频谱的截止频率2η对应于信号的奈奎斯特（Nyquist）频率，即采样频率1/T不能够小于截止频率的2倍

过采样：在进行影像相乘的操作之前，增加原始的复数影像之采样率。简单地说，先对原始影像进行2倍的重采样。

干涉图生成的前置滤波和后置滤波：

•前置滤波：在生成干涉图之前对原始的复数干涉影像进行滤波

•后置滤波：在形成干涉图后，对干涉图进行滤波

去除平地效应：假设一个平均的高度，根据轨道参数估算平地效应。计算干涉图的频谱，取出最大频率值，并去除掉该频率分量的影响。

滤波的目的：

•提高信噪比，改善干涉条纹的视觉效果

•保持好相位差原有的分布规律基础上，消除噪声影响

自适应平滑滤波原理流程：

相位解缠的基本原理和典型方法

从干涉图中得到的相位差实际上只是主值，其取值范围在(−π ,π]之间，要得到真实的相位差必须在这个值的基础上加上或减去2π的整数倍，这样的过程称为相位解缠

相位解缠的两个主要步骤

1，估计相邻像素之间真实相位的差值

2，按照某种策略对相位差值进行积分

Nyquist标准：

干涉图中，相邻象素的解缠相位值必须在一个周期之内

对于缠绕相位的差分结果再缠绕后求和，可得干涉图所包含的真实相位（缠绕运算--取一次以2π为模的主值）

m −1

ϕ( m ) = ϕ(1) + Σw{Δ{w{ϕ(t)}}}

n =1

相位的不一致性：

解缠后的相位数据矩阵中任意两个点之间的相位差与这两点之间的路径有关。

什么是残数:在2*2模板上的线积分结果称为残数的总值。

相位解缠方法:枝切法、质量图法、最小二乘法、网络流法。

什么是永久散射体：

散射特性较稳定、对雷达波反射较强的硬目标就称为永久散射体

极化：极化描述了电场矢量末端轨迹的方向和形状

完全极化波：单色波且无噪声分量，完全极化的单色波的w, δ都是常数。雷达的发射波一般可视为完全极化波。

部分极化波：包含随机量、时变量或噪声分量。雷达接收的回波一般可视为部分极化波。