侧视雷达图像的几何特征
智慧树答案遥感概论知到课后答案章节测试2022年
第一章.什么是被动遥感。
（）答案:传感器从远距离接收和记录目标地物所反射的太阳辐射电磁波以及物体自身发射的电磁波1.（）是一种无需接触地面就能远距离获取地球表面信息的技术。
答案:遥感2.遥感技术利用被测物体发出，反射或衍射的（）的特性答案:电磁波.遥感是通过传感器记录目标物体的下列哪些信息？（）答案:光谱辐射信息；空间几何形状3.以下关于遥感的描述，说法不正确的是（）答案:只记录目标地物对电磁波的反射信息.遥感的信号源包括人工辐射、反射太阳辐射、地表物体发射电磁波三种形式。
（）答案:对4.对长江流域进行遥感监测，比较适合的遥感平台是（）答案:卫星.近地面遥感平台主要用于遥感实验，进行遥感机理研究或者是对地物目标进行精细研究。
（）答案:对5.卫星遥感平台高度很高，大气的气流不会影响遥感平台的稳定性，但是大气会对遥感图像质量产生很大影响。
（）答案:对.无人机遥感平台具有很好的灵活性和机动性，可以在低空作业，获取高分辨率图像，但是受到大气气流的影响，它的平台稳定性较差。
（）答案:对第二章.对地观测中最常用的大气窗口从紫外线到微波不等，下列适宜在夜间成像的电磁波波段包括（）。
答案:微波波段;远红外波段1.大气中的气体和其他微粒（尘埃、雾霾和小水滴等）会对电磁辐射的传输产生影响，主要包括（）。
答案:大气反射;大气透射;大气折射;大气散射.当太阳辐射能量到达地面后，对目标地物的作用主要包括（）。
答案:散射；反射;吸收2.卫星遥感已经广泛应用于监测地球表面物体的变化，其中最常用的电磁波包括（）。
答案:可见光;微波;红外3.自然界物体的反射现象主要体现为（）。
答案:镜面反射;漫反射;方向反射.植被受到叶绿素的影响，对蓝光的吸收作用强，对绿光和红光的反射作用强。
（）答案:错4.植物在生长过程中，当叶绿素受到某种因素胁迫而致使其功能受阻时，植被在红光波段的反射率会降低。
（）答案:错5.瑞利散射中，蓝光波段的散射比红外波段的散射强。
《遥感数字图像处理》试卷
东南大学2008—2009学年考试试题课程名称：遥感数字图像处理学号姓名成绩一、单项选择题（2分×20=40分）1.遥感技术是利用地物具有完全不同的电磁波（）或（）辐射特征来判断地物目标和自然现象。
A.反射发射B.干涉衍射C.反射干涉D.反射衍射2.TM6所采用的10.4~12.6um属于（）波段。
A.红外B.紫外C.热红外D.微波3.彩红外影像上（）呈现黑色，而（）呈现红色。
A.植被B. 水体C.干土D.建筑物4.影响地物光谱反射率的变化的主要原因包括（）。
A. 太阳高度角B.不同的地理位置C. 卫星高度D.成像传感器姿态角5.红外姿态测量仪可以测定（）。
A. 航偏角B. 俯仰角C.太阳高度角D. 滚动角6.下面遥感卫星影像光谱分辨率最高的是（）。
A. Landsat-7 ETM+B.SPOT 5C.IKONOS-2D. MODIS7.下面采用近极地轨道的卫星是（）。
A. Landsat-5B. SPOT 5C. 神州7号D. IKONOS-28.下面可获取立体影像的遥感卫星是（）。
A. Landsat-7B.SPOT 5C.IKONOS-2D. MODIS9.侧视雷达图像的几何特征有（）。
A.山体前倾B.高差产生投影差C.比例尺变化D. 可构成立体像对10.通过推扫式传感器获得的一景遥感影像，在（）属于中心投影。
A.沿轨方向B. 横轨方向C. 平行于地球自转轴方向D. 任意方向11. SPOT 1-4 卫星上装载的HRV传感器是一种线阵（）扫描仪。
A. 面阵B. 推扫式C. 横扫式D. 框幅式12.（）只能处理三波段影像与全色影像的融合。
A.IHS变换B.KL变换C. 比值变换D. 乘积变换13.（）是遥感图像处理软件系统。
A. AreInfoB.ERDASC. AUTOCADD. CorelDRAW14.一阶哈达玛变换相当于将坐标轴旋转了（）。
A.30°B. 45°C. 60°D.90°15.遥感影像景物的时间特征在图像上以（）表现出来。
侧视雷达图像的几何特征
3.2.3 侧视雷达图像的几何特征侧视雷达图像在垂直飞行方向（y）的像点位置是以飞机的目标的斜距来确定，见图3-27所示，称之为斜距投影。
图像点的斜距算至地面距离为：（3-17）飞行方向（x）则与推扫式扫描仪同。
由于斜距投影的特性，产生以下几种图像的几何特点：1、垂直飞行方向（y）的比例尺由小变大，见图3-28所示。
地面上有A、B、C 三段距图3-27斜距投影离相等，投影至雷达图像上为a、b、c。
由于c>b>a，因此。
显然这是由于com的作用造成的。
从图3-27中可知：地面上AB线段投影到影像上为ab,比例尺为：（3-18）弧线Aaˊ┴SB。
假定：弧线近假为直线段，并且∠AaˊB也近似为直角。
则变成通式（3-19）考虑到实测的斜距是按比例尺缩小为影像，因此在侧视方向上的比例尺为：（3-20）可见，°，cos，即趋于0°时比例尺大，而°，cos，即趋于90°时比例尺小。
2、山体前倾，朝向传感器的山坡影像被压缩，而背向传感器的山坡被拉长，与中心投影相反，还会出现不同地物点重影现象。
如图3-29所示，地物点AC之间的山坡在雷达图3-28 侧视雷达影像的比例尺图像上被压缩，在中心投影像片上是拉伸，CD之间的山坡出现的现象正好相反。
地物点A和B在雷达图像上出现重影，在中心投影像片中不会出现这种现象。
图3-29重影现象3、高差产生的投影差亦与中心投影影像投影差位移的方向相反，位移量也不同。
见图3-30所示。
投影差(3-21)而(3-22)图3-30投影差由于所以取（3-23）当△h>0时，也大于0为正值，反之为负值。
投影差改正时用加法：。
第五章雷达图像特性及其判读特点
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。
➢ 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）。
➢ 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。
➢ 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。
遥感图像判绘 侧视雷达成像(讲课)
方位分辨率
定义：相邻的两脉冲之间，能分辩两个目标的最小距离
LRR
L
式中β为雷达的波束宽度，L为雷达天线的 孔径，R为雷达天线到地面目标的距离
天线
L
β
R
要提高方位分辨率，需采 用较短波长的电磁波，或 加大天线孔径，或缩短观
∆L 测距离。如要求方位向分
辨率为25m，采用波长为 5.7cm的微波，卫星高度 为600km，侧视角40度， 则天线尺寸应为1790m ， 这显然难以实现。
1970's spaceborne SARs
国外主要星载雷达
Seasat.SIR-A.SIR-B（美国） 钻石-1（前苏联） ERS-1（欧空局） JERS-1（日本） Radarsat(加拿大)
侧视雷达的一般结构
侧视雷达一般由脉冲发射机、接收机、发射接收转换 开关、天线和显示记录器组成。脉冲发射机产生脉冲 信号，由转换开关控制，经天线向观测地区发射。地 物反射或者散射的电磁波也由转换开关控制进入接收 机。接收的信号在显示器上显示或记录在磁带上。
雷达的优点
1.微波能穿透云雾和雨雪，有全天候、全天时的 工作能力，这对实时监测十分有利。
2.微波对地物有一定的穿透能力。如微波可穿透 几十米的沙层和上百米的冰层；对中度含水量的 土壤能穿透几米甚至十几米，可用于地下勘探和 军事目标探测。
3.侧视雷达图像不仅包含了地物对微波的反射或 散射的强弱，而且还包含了回波的相位信息，从 而可进行雷达干涉测量（Radar Interferometry）， 确定目标的高度。
第四节 侧视雷达图像及其特性
发展历史
mid 1800's James Clerk Maxwell first defined the essential characteristics of microwaves
2016-2017(1)微波遥感-5.1侧视雷达图像的几何变形分析
0
地球曲面总是低于切平面！
R02 ( R0 h) 2 D 2 (2 R0 h)h D 2 D 2 / 2 R0 h
五，大气折射的影响
y k ( R' R)
等效斜距
弧长
弦长
1 R R Rc 2 sin( Rc / 2 ) 24
n n / H sin
SAR Image
*
*
Azimuth Compression Range Compression
三，地形起伏的影响
Y
p’
Yp
p
地形起伏产生的位移：
dy y p ' y p kh cos
叠掩
四，地球曲率的影响
地形起伏：dy y p ' y p kh cos
地球曲率：dy y p y p kh cos
f k H
二，外方位元素变化的影响
p p p p
传感器成像位置（Xs,Ys,Zs）姿态角（φ,ω,κ）和飞行 速度（vx,vy,vz）. 俯仰 正常 dφ_航向_俯仰 dω_旁向_滚动 dκ_方位_偏航
偏航
p
飞行速度的影响
C
C”
Raw SAR Data
Range Compressed Data
3 c 2
海平面上大气的折射系数n=1.000035
y k ( R' R) kR
H 2 4 10 8 2 y ( ) y 24 1.00035
-8 折射率随高度变化的梯度=-4*10
六，地球自转的影响
地球自转的影响，产生 了图像底边中点的坐标 位移Δx,Δy和平均航 偏角θ
x bb' sin k x y bb' cos k y
雷达成像仪(二)
相干雷达（INSAR）
INSAR就是利用SAR在平行轨道上对同 一地区获取两幅（或两幅以上）的单视复数影 像来形成干涉，进而得到该地区的三维地表信 息。
该方法充分利用了雷达回波信号所携带的 相位信息，获得同一区域的重复观测数据（复 数影像对），综合起来形成干涉，得到相应的 相位差，结合观测平台的轨道参数等提取高程 信息。
另一方面微波在物体内会产生体 散射，因此能将地下的一些状况反 映出来
Cosmo-SkyMed高分辨率雷达图像
4 SAR获取地面高程信息的方法
（1） 包括 雷达摄影测量技术Radargrammetry （即：StereoSAR） 雷达坡度测量Radarclinometry （即：shape from shading）
例：stereoSAR方法选用加拿大的Radarsat
误差：在平坦地区，精度约为20m左右(使用精 细模式可以得到的DEM精度略大于12M，使 用标准模式影像略大于20M)；在山区，精度 明显降低,一般为30M以上。
（2）将SAR两次或者多次观测的数据进行干涉 处理，利用相位信息提取地面高程信息，这就 是目前的热点——INSAR；
例如：ERS-1/2/ ENVISAT组合
பைடு நூலகம்
相干雷达（INSAR）
亮度图象
相位图象
相干雷达（INSAR）
雷达图像信号：亮度+相位
复雷达图像： S(x, y) R(x, y) j I (x, y) A(x, y) exp( j)
亮度图像
相位图像
相干雷达（INSAR）
遥感导论期末习题集
《遥感导论》习题集一.名词解释数字图像：用计算机存储和处理的图像，是一种空间坐标和灰度均不连续的、用离散数学表示的图像。
遥感数字图像：以数字形式表述的遥感图像。
不同的地物能够反射或辐射不同波长的电磁波，利用这种特性，遥感系统可以产生不同的遥感数字图像。
电磁波谱：将各种电磁波按其波长（或频率）的大小依次排列所构成的图谱。
辐射分辨率：辐射分辨率是传感器区分反射或发射的电磁波辐射强度差异的能力。
空间分辨率：是指遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小，即传感器能把两个目标物作为清晰的实体记录下来的两个目标物之间最小的距离。
直方图：对于数字图像来说，直方图实际就是图像灰度值的概率密度函数的离散化图形。
真彩色合成：如果彩色合成中选择的波段的波长与红绿蓝的波长相同或近似，那么得到的图像的颜色与真彩色近似，这种合成方式称为真彩色合成。
直方图均衡化：对原始图像中的像素灰度做某种映射变换，使变换后图像灰度的概率密度是均匀分布的，即变换后图像是一幅灰度级均匀分布的图像。
几何精纠正：又称为几何配准（registration），是把不同传感器具有几何精度的图像、地图或数据集中的相同地物元素精确地彼此匹配、叠加在一起的过程。
主成分变换：是基于变量之间的相关关系，在尽量不丢失信息前提下的一种线性变换的方法，主要用于数据压缩和信息增强。
在遥感软件中，主成分变换常被称为K－L变换。
缨帽变换：旋转坐标空间，但旋转后的坐标轴不是指到主成分的方向，而是指到另外的方向，这些方向与地物有密切的关系，特别是与植物生长过程和土壤有关。
植被指数：根据地物光谱反射率的差异作比值运算可以突出图像中植被的特征、提取植被类别或估算绿色生物量，能够提取植被的算法称为植被指数。
图像平滑：图像在获取和传输的过程中，受传感器和大气等因素的影响会存在噪声。
在图像上，这些噪声表现为一些亮点、或亮度过大的区域。
为了抑制噪声、改善图像质量所做的处理称为图像平滑。
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3.2.3 侧视雷达图像的几何特征
侧视雷达图像在垂直飞行方向（y）的像点位置是以飞机的目标的斜距来确定，见图3-27所示，称之为斜距投影。
图像点的斜距算至地面距离为：
（3-17）
飞行方向（x）则与推扫式扫描仪同。
由于斜距投影的特性，产生以下几种图像的几何特点：
1、垂直飞行方向（y）的比例尺由小变大，见图3-28所示。
地面上有A、B、C 三段距
图3-27斜距投影
离相等，投影至雷达图像上为a、b、c。
由于c>b>a，因此。
显然这是由于com的作用造成的。
从图3-27中可知：地面上AB线段投影到影
像上为ab,比例尺为：（3-18）
弧线Aaˊ┴SB。
假定：弧线近假为直线段，并且∠AaˊB也近似为直角。
则
变成通式（3-19）
考虑到实测的斜距是按比例尺缩小为影像，因此在侧视方向上的比例尺为：
（3-20）
可见，°，cos，即趋于0°时比例尺大，而°，cos，即趋于90°时比例尺小。
2、山体前倾，朝向传感器的山坡影像被压缩，而背向传感器的山坡被拉长，与中心投影相反，还会出现不同地物点重影现象。
如图3-29所示，地物点AC之间的山坡在雷达
图3-28 侧视雷达影像的比例尺
图像上被压缩，在中心投影像片上是拉伸，CD之间的山坡出现的现象正好相反。
地物点A和B在雷达图像上出现重影，在中心投影像片中不会出现这种现象。
图3-29重影现象
3、高差产生的投影差亦与中心投影影像投影差位移的方向相反，位移量也不同。
见图3-30所示。
投影差(3-21)
而(3-22)
图3-30投影差
由于
所以取（3-23）
当△h>0时，也大于0为正值，反之为负值。
投影差改正时用加法：。