微波遥感期末复习知识点整理(2)

地形起伏较小区域的几何校正

叠掩畸变、地形起伏移位畸变可以忽略；

主要的几何畸变类型包括：近地距压缩畸变，由飞行器飞行高度、航线、飞行姿态变化引起的畸变，地球曲率变化引起的畸变；

校正方法：利用有关入射角、入射角在地距方向上的变化等相关知识，选择合适的地面控制点，构造映射多项式进行图像校正；

校正难点：由于斑点（speckle）效应，使得定位自然的地面控制点比较困难。

解决方案：利用人工地面控制点。成像前在地面上布置反射器件。飞行器经过这些地面点时记录器件的反射。用GPS / GNSS可以精确定位地面控制点位置。

常用反射器件有：被动、主动校正器（passive and active calibrators）。

在剧烈起伏地区地距位移引起的图像几何畸变尤为强烈。

基于数字地形图（DTM = Digital Terrain Map）的几何校正

DTM 找到与像素点匹配的地面点及与之相应的高程像素高程分布计算与像素

点相应的局部入射角（local incident angle r = h cos重新定位像素位置

辐射畸变

指遥感传感器在接收来自地物的电磁波辐射能时，电磁波在大气层中传输和传感器测量中受到遥感传感器本身特性、地物光照条件（地形影响和太阳高度角影响）以及大气作用等影响，而导致的遥感传感器测量值与地物实际的光谱辐射率的不一致。

雷达图像的辐射畸变主要来自斑点‘噪声’。

在大多数情况下，像素覆盖很多散射特性各异的散射单元，像素强度为这些散射单元返回信号的组合。每个散射元返回信号的相位各异，总体来看，组合后的像素强度具有随机性。因此，雷达图像呈现斑点，称为斑点效应（现象、噪声）

多视技术（multi-look）: 将接收线性调频调制信号的频谱分割若干段，每一部分称为一个视（look）。对每个视单独进行相关性操作，得到与其相应的压缩脉冲并生成子图像。将所有的子图像平均得到最终的SAR图像，称为多视SAR图像。

多视图像的获得是以牺牲方位分辨率（azimuth）为代价。

斑点噪声可建模为乘性噪声：像素亮度由其固有亮度乘以相应的斑点效应。

雷达遥感中常见的三种散射机制

表面散射（surface scattering）

与光学成像中散射机制相似；

地球表面或地物目标作为良好的散射界面对入射电磁波的散射；

对干燥地球表面而言，入射微波能量可能在浅层表面发生透射、折射和散射。

体散射（volume scattering）

并非对于单一或几个散射体；

大量的散射单元对入射微波的综合效应；

如树冠、雪地对微波的散射。

强目标散射（strong target scattering）

有多种的强目标散射，角散射（corner reflector ）和面散（facet ）；

绝大部分的入射能量被反射回雷达天线。

人工建筑、船舶等的散射。

实际地物散射

多种散射机制的综合

表面散射（surface scattering ）

发生在具有显著差别的介电常数的介质间界面的散射，如空气和水体、空气和土壤等；有别于体散射（volume scattering ），尽管体散射中存在介电常数的显著不连续性，但介质不单一，如空气-树叶、空气-树干等。

散射强度与表面粗糙度（roughness ）以及介质的介电常数有关；

最简单的散射例子是来自光滑表面的反射（reflection ）。

体散射模型

体散射特点：在一定体积内存在许多散射元，每个散射元有其固有的散射特性，但作为一个整体很难区分各个散射元的作用。如，树冠、雪、海冰等。

体散射建模为由各个散射元组成的随机集合。

散射元均匀分布；

散射元相互独立；

总体来看，散射体的散射行为独立于入射角，并且无镜像散射现象。

分布目标与独立目标

分布目标：大面积的目标，如，农田、森林、土壤等。

独立目标：离散的或点状的目标，如，建筑、树木等。对城市遥感尤为重要。用雷达截面（RCS ）描述独立目标，而非反向散射系数。

椭圆方程

一般情况下，极化椭圆内切于边长为 2aH 2aV 的长方形。

(e, f)分别为椭圆的短、长轴，且 aH2 + aV2 = e2 + f 2

设 = tan-1 V / H ，极化特性（aH, aV

, tan2 = tan2

cos

sin2 = sin2

sin

221)sin()cos()cos(H H H H H H a E R t a E R t R t a E -=-→=-→-=βωβωβω[]

δδδδδδδβωδβωδβω2222222sin cos 2sin 1cos sin 1cos sin )sin(cos )cos()cos(

=-???? ??+???? ??→-=-→????????--=→---=→+-=V H V H H H V V H H V V H

H H H H H V V V V

V V a a E E a E a E a E a E a E a E a E a E R t R t a E R t a

E

单基线SAR干涉测量几何

雷达1 与雷达2 的连线B 称为基线（Baseline）;

基线在垂直于从雷达到目标的视线（line of sight）方向的投影B称为正交基线（orthogonal baseline）。

假设目标高程为h，目标斜距距离R1 = R2 cos+ B sin0 R1 =

R2+ B sin0 相对于基线，目标距天线无穷远平面波假设（Plane Wave Approximation ）。实际情况并非总是如此，分析中仍然采用该假设。

斜距距离差：

R = R1 –R2 = B sin

= 4 B sin/ Interferometric

Phase Angle）。是入射角的函数，与目标高程为h 无关（平面波假设造成）。但不同的目标高程h 会导致入射角的变化。

高程变化与入射角关系

利用简化的成像几何:

h = H –R0 cos

dh / d= R0 sin

= 4 B sin/ d() /d= 4 B cos/

d()/dh = (d()/d)(d/dh) = 4Bcos/R0sin

其中B 为基线。用正交基线B= Bcos表示：

d()/dh = 4B/R0sin= 4B cos/Hsin

由于干涉图像将接收的干涉相位差限制为[0, 2]，所以[2, 4]的实际干涉相位差被限定为[0, 2]，这种现象称为相位纠缠（phase wrapping）。由于相位纠缠，不可能直接由干涉图像恢复地球表面高程。

相位解缠（Phase Unwrapping）

从最小干涉相差开始，沿地距方向跟踪干涉相差的变化，并对2相位跳变进行补偿。