第七章微波遥感课件

? 在不同位置接收同一地物的回波信号，信号得到 的时间不同，相位和强度不同，形成相干影象。 经过复杂的处理，得到地面的实际影象。
理论计算表明，合成孔径雷达在沿航迹的方向上，像 元尺寸（分辨率）为 ra=l/2。 请理解教材 166页的例题，再计算下面的习题。
条件：λ = 2 cm，l= 8 m，R = 200 km 。 请计算：真实孔径雷达 ，方位分辨率？合成孔 径雷达 ，方位分辨率？
第七章 微波遥感
微波遥感也称雷达遥感， 利用微波探测获得的图像 也称雷达图像。 雷达 （Radar ）意为无线电测距 和定位。雷达是由发射机通 过天线在很短的时间内，向 目标地物发射一束很窄的大 功率电磁波脉冲，然后用同 一天线接收目标地物反射的 回波信号而进行显示的一种 传感器。
教学内容
? 微波遥感的概念 ? 微波遥感的优点 ? 微波传感器的特点 ? 侧视雷达和合成孔径雷达工作原理（难点） ? 侧视雷达图像几何特点
? 侧视雷达 是在飞机或 卫星平台上由传感器 向与飞行方向垂直的 侧面 , 发射一个窄的 波束 , 覆盖地面上这 一侧面的一个条带 ,
然后接收在这一条带 上地物的反射波 , 从
而形成一个图像带。 随着飞行器前进 , 不
断地发射这种脉冲波 束 , 又不断地接收回 波 , 从而形成一幅一 幅的雷达图像。
β
7.3合成孔径雷达
? 合成孔径雷达（ SAR，Synthetic Aperture Radar ）, 也是侧视雷达。
? 基本原理：利用短的天线，通过修改数据记录和 处理技术，产生很长孔径天线的效果，等于通过 加长天线孔径来提高观测精度。
? 在沿飞行航迹方向上形成一个天线阵列，并与数 据记录和处理过程联系在一起。
? 背坡影像和雷达阴影（ shadow ）：有地形起伏时， 背向雷达的斜坡往往照不到，产生阴影。
? 但是上述系统十分复杂和繁琐，很难使用. 因此它被合理 的系统替代了。新的系统就是按波长的长~短从A排到K。 老的 P-波段 = 新的 A/B 波段 老的 L-波段 = 新的 C/D波段 老的 S-波段 = 新的 E/F 波段 老的 C-波段 = 新的 G/H 波段 老的 X-波段 = 新的 I/J 波段 老的 K-波段 = 新的 K 波段
二、距离分辨率和方位分辨率
在侧视方向的分辨率—距离分 辨率 φ r p=c ? /2sin?
?
?-脉冲持续期（脉冲宽度）， ? -视角，c-光速
A入射角;
? 视角;
C斜距;
E
D地距;
F
俯角；
E 近射程;
F 远射程
二、距离分辨率和方位分辨率
沿航线方向的分辨率 —方位分辨率 r a= ? *R
? -波束宽度或波瓣角， R-天线到该像元的倾斜距离 ? =? /l, ? -波长，l-天线长度
一、工作原理
SLR中的天线称之为真实孔径雷达（RAR，real aperture radar）。
? 雷达发射器通过 天线在很短的微 秒级时间内发射 一束能量很强的 脉冲波，当遇到 地面物体时，被 反射回来的信号 再被天线接收。 由于系统与地物 距离不同，同时 发出的脉冲，接 收的时间不同。
遥感平台向前飞行，天线发射和接收雷达脉冲交替进行； 在波束宽度范围内，地面不同的地物由于距离不同而在不 同的时间反射回波。反射回波的信号记录一条图像扫描线。 返回的信号被天线接收并记录下来
7.4侧视雷达图像的几何特征 P167-170
? 斜距图像的比例尺变化。 斜距显示的近距离压缩， 而远射程的地面部分则伸长，形成几何失真。
? 透视收缩 (Foreshortening ) 和雷达叠掩 (Layover) ： 前者指有地形起伏时，面向雷达一侧的斜坡在图像 上被压缩，而另一侧则延长。由于透视收缩，导致 前坡的能量集中，显得比后坡亮。后者指观测角度 进一步减小时，斜坡顶部反射的信号比底部反射的 信号提前到达雷达。在图像上显示顶部与底部颠倒。
要分辨沿运动方向的点用(短)小天线很难实现，但是，如果飞 行器在运行当中发射一系列脉冲，并且记录回声的振幅和相位， 则这些回声信号可以组合，结果相当于这些信号同时从一个很 大(长)的天线发射出来。这个方法相当于“合成”了一个远远 大于实际天线（也远远大于飞行器长度）尺度的天线。
7.2 侧视雷达系统（SLR）的工作原理
? 现在的雷达波段如下：
二、微波遥感的特点
? 全天候、全天时工作能力。不受云、雨、雾的影响。 可在夜间工作。
? 对物体的穿透能力强。对于冰雪、土壤、混凝土、 岩石和植物都有不同程度的穿透，最深可有 20～30 个波长。
? 对某些地物具有特殊的波谱特征。在微波波段，水 的比辐射率为 0.4，冰的比辐射率为 0.99；而在红 外波段，水的比辐射率为 0.96，冰的比辐射率为 0.92。
SLR（side-looking radar ）
? 合成孔径雷达（SAR， synthetic aperture radar ）：合成孔径雷达与侧视雷达类似 , 也是在飞机或卫星平台上由传感器向与飞行 方向垂直的侧面发射信号。所不同的是将发 射和接收天线分成许多小单元 , 每一单元发 射和接收信号的时刻不同。由于天线位置不 同，记录的回波相位和强度都不同。
? 具有某些独特的探测能力。
? 广泛应用于海洋研究、陆地资源调查和地图制图。
? 二零零七年十二月十九日獲取的一幅 ENVISAT ASAR 圖像。
（二）成像微波传感器
? 微波辐射计： 主要用于 探测地面各点的亮度温 度并生成亮度温度图像。 由于地面物体都具有发 射微波的能力 , 其发射 强度与自身的亮度温度 有关。通过扫描接收这 些信号并换算成对应的 亮度温度图 , 对地面物 体状况的探测很有意义。
பைடு நூலகம்
7.1概述
一、微波波段的划分
? 微波是指波长 1mm—1m(即频率300MHz~30GHz) 的电磁波。
? 常用的微波波长范围为 0. 8～ 30厘米。其中又细分为 Ka、 K、Ku、X、C、S、L等波段。 ERS及RADARSAT 利用C波 段，日本的 JERS利用L波段。 C波段可以用来对海洋及海冰 进行成像，而 L波段可以更深 地穿透植被，所以在林业及 植被研究中更有用。