第五章雷达图像特性及其判读特点

➢ 有时大面积森林覆盖区，而下伏地质构造的显 示远比常规像片清楚。
NASA对比世贸中心雷达图像用于重建
➢ 美航空航天局(NASA)的一个研究小组展开了一 项研究工作，将对911前后美世贸中心的雷达图 像进行对比和研究，确定该地建筑和地下结构 的破坏程度，获取相关数据为日后的重建提供 帮助。
➢ 这些科学家来自于NASA设在加利福尼亚的喷气 推动实验室，他们还将对废墟地下的电话线和 煤气管道进行研究。负责人阿米尔-费贾尼称： “我们的图像处理技术将为地下的情况提供准 确的信息。”
➢ 由于低角度倾斜照射、不间断的图像覆盖、以 及次要细节的消除等，雷达图像对线性形迹大 为增强。
➢ (1) 对地面的倾斜照射产生了图像明暗效应， 从而增强了断层和破碎带的显示。雷达天线垂 直于线性形迹的地方，阴影和明亮部分最明显。
➢ (2) 雷达图像在抑制次要细节方面有特殊的效 果。其小比例尺、大面积、低分辨力单元本身， 正像一种信息过滤器，滤去了地物噪声的高频 率空间细节，而航空像片的高分辨力，则记录 了地被细部，从而掩盖了其下伏的地质形迹。
➢ 《洛杉磯時報》報道﹐根據雷達圖像﹐那個物 體靠近太空梭后掠過牠﹐也許附在牠的外面。
➢ 多名前宇航局官員說﹐這可能支持一種說法﹐ 那就是太空梭不是發射時發生的事故的受害者 ﹐而是被某種太空垃圾或小隕石擊中。
➢ 分析員相信﹐這類衝擊﹐即使輕柔到太空人、 哥倫比亞號的電腦或休斯頓任務控製中心覺察 不到﹐也可能撞出一個最終摧毀太空梭的傷口。
侧视雷达图像的特性
一、图像的几何特性 ➢ 侧视雷达是距离测量系统，而不是角度测量系
统，因此，与摄影遥感图像比较，其几何性质ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ有多方面的差别。 (一)斜距比例尺不一致 ➢ 机载侧视雷达图像上回波信号之间的间距与相 邻地面特征返回的回波之间的时间间隔成正比。 而这一时间间隔又与传感器同地面目标之间的 倾斜距离成正比，而不是与水平距离成正比。
➢ 地物介电常数越大，回波信号就越强。
➢ 【介电常数】又称为“电容率”或“相 对电容率”。在同一电容器中用某一物 质作为电介质时的电容与其中为真空时 电容的比值称为该物质的“介电常数”。 介电常数通常随温度和介质中传播的电 磁波的频率而变。电容器用的电介质要 求具有较大的介电常数，以便减小电容 器的体积和重量。
侧视图像与正视图像比例尺比较
➢ 上图A、B、C代表大小相同的地物，它们之间 的距离也相等，分别在近、中和远距离上。它 们相应的地面距离分别为GRA、GRB、GRC。
➢ 侧视图像是直接根据信号的返回时间成像，不 能反映地物间相等的距离和地物本身的相等宽 度，结果使图像比例尺在近距离处比例尺较小， 远距离处比例尺很大。
➢ 因为当雷达脉冲遇到垂直的地物时，先到达地 物的顶端，后到达其基部。于是从垂直地物的 顶端返回的信号也就先于基部到达天线。这就 会使垂直地物发生上下位移，即像点位移的方 向朝向扫描线上的投影中心。这种上下位移效 应在近距离内表现得尤为突出。
➢ 下图比较这一效应与航空摄影的投影差 。
侧视雷达图像与航空摄影图像 的投影差比较
➢ 当斜坡背向飞机，坡度又比俯角陡(地物 C和D)时，无脉冲照射的区域将扩大到斜 坡后面的非坡面区。
➢ 由于俯角的缩小，盲区的长度随距离的 增大而增大。因此远距离地物，投射出 很宽大的盲区，但是如果是在近距离时， 则可完全接收脉冲照射。
(三)视差
➢ 当一个地面目标从两条不同的航线两次成像时， 在侧视雷达图像上就会因不同的投影差而出现 图像视差，使图像可以作立体观察。
侧视雷达图像的视差
二、图像色调特征及透视信息
➢ 侧视雷达图像色调深浅反映地物后向散射回波 的弱强。
➢ 地物回波强弱主要影响因素包括地物表面的几 何性质和介电性质。
➢ 地物表面几何性质对雷达回波的影响，取决于 地物表面粗糙度、雷达工作波长和波束照射俯 角三者关系。只有三者恰当配合、相互制约才 会产生较强的回波。
➢ 透视缩减与上下位移都与雷达盲区现象相关。
➢ 背向雷达天线的坡面所接收的信号很弱，或者 根本没有信号接收。
➢ 地物A的右侧背向飞机，其坡度又小于俯角， 因而还能得到雷达脉冲的照射。但这种脉冲照 射非常轻微，回波也就很弱，图像比较阴暗。
➢ 地物B的右侧斜坡与俯角平行，得不到雷达脉 冲的照射，雷达天线就接收不到这段时间内的 回波，图像呈黑色（盲区）。
1．覆盖范围大 ➢ 对地面的覆盖范围取决于飞行高度和由近射程
到远射程的俯角。一般在图像比例尺较小、航 高较大的情况下，单个成像条带可长达几百公 里、宽几十公里。比其它航空遥感大很多。 ➢ 雷达图像几何畸变小，很容易镶嵌成图，从而 为区域分析提供了宽广的视域。 ➢ 雷达图像可以放大，以供详细判读。
2．线性形迹增强
➢ 微波不受云、雾等阻挡，且对某些物体有较强 的穿透能力，因而侧视雷达图像能反映出某些 物体表面以下一定深度的信息。
➢ 微波穿透地面物体的深度随物体性质而异，并 随波长的增加而增大。对于干沙、冰层等可穿 透几十米甚至上百米，而对于水体则几乎不能 穿透，地面湿度越大穿透深度越小。
侧视雷达图像判读特点
真实孔径雷达图像
合成孔径雷达图像
侧视雷达立体像对（高低视差）
➢ 然而，由于雷达的侧视效应，构成立体的两张 图像是相反的，因而用这种方法来作立体观察 相对困难一些。
➢ 因此，雷达立体图像常常采用同一航线，不同 高度的高度视差。在这种情况下，雷达的照射 方向和侧视效应在两张图像上都很相似。
➢ 图像视差除供立体观察之外，其大小还能量测 出来，可用以计算目标的近似高度。
➢ 因此在侧视图像上，地物宽度是A<B<C，而地 物之间距离是AB<BC。用双曲线校正，就可以 取得比例尺基本相同的图像。
➢ 假定地面平坦的情况下，可以根据斜距和航高 来确定近似的地面距离。
(二)投影差
➢ 与热红外扫描成像一样，侧视雷达图像的投影 差是一维的，并与航线正交，但其投影差方向 即像点位移方向却正好是相反的。
上下位移与透视缩减
➢ 发生最大上下位移的地方是在短距离处， 这里天线俯角较大。上图A、B两地物的 坡顶比坡底先成像，产生上下位移效应。
➢ 当面向天线的坡度比雷达波面坡度小时 (地物D)不产生上下位移。但其坡面大小 在图像上被压缩（透视缩减）。
➢ 地物C，其前坡恰好跟俯角方向相垂直， 结果其前坡的影像被透视缩减为零。
➢ 就在911事件发生之前，科学家们曾对世 贸中心地区的地下结构进行过雷达拍照， 现在它们已经在重建工作中得到了应用， 只是这些图像并不十分清楚。
➢ 费贾尼指出：“对前后两组图像进行对 比可以帮助我们对地下结构的变化加以 了解，对其破坏程度加以评估。”
雷達圖像發現哥倫比亞號遭不 明物體撞
➢ 美國宇航局官員星期六晚說﹐搜索例常雷達樣 品的國防部官員發現﹐太空梭哥倫比亞號執行 任務的第二天納入軌道時附近有一物體的證據。