雷达卫星简介

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卫星雷达测高技术的原理与应用

卫星雷达测高技术的原理与应用

卫星雷达测高技术的原理与应用在现代科技发展的背景下,卫星雷达测高技术成为了一项重要的测量工具。

卫星雷达测高技术通过使用卫星上的雷达系统,结合地面站的接收和处理设备,可以精确测量出地球表面的高度。

本文将探讨卫星雷达测高技术的原理与应用。

一、卫星雷达测高技术的原理卫星雷达测高技术的原理主要基于雷达测量的原理。

雷达是通过发送射频信号并接收返回信号来测量目标位置的一种技术。

而卫星雷达测高技术则是将雷达技术运用到测量地表高度的过程中。

卫星雷达测高技术的原理包括以下几个方面:1. 发射信号:卫星雷达会通过天线向地面发送一束微波信号,这个信号也被称为雷达波。

2. 返回信号:当雷达波遇到地表时,会被反射回来形成返回信号。

返回信号所携带的信息包括了目标的高度信息。

3. 接收和处理:卫星上的雷达接收到返回信号后,会将信号传送给地面的接收和处理设备。

这些设备会对信号进行处理和分析,得出地表高度信息。

卫星雷达测高技术与传统的地面测高技术相比,具有更广阔的覆盖范围和更高的测量精度。

由于卫星可以在空中飞行,并可以覆盖全球各个地区,所以可以实现对全球地表的高度测量。

而且卫星雷达测高技术由于使用了微波信号,所以对地表的测量不受天气和云层的影响,具有稳定的性能。

二、卫星雷达测高技术的应用卫星雷达测高技术在许多领域都得到了广泛的应用。

以下是几个常见的应用领域:1. 地质测绘:卫星雷达测高技术可以用于地质测绘中的高程测量。

通过测量不同地方的高度,可以确定地表的形状和变化。

这对于研究地壳运动、地震活动等具有重要意义。

2. 水资源管理:卫星雷达测高技术可以实现对水域的高度测量。

通过测量湖泊、河流等水域的高度,可以了解水位的变化情况,并帮助水资源管理部门做出相应的决策。

3. 气象预测:卫星雷达测高技术可以用于气象预测中的大气测量。

通过测量大气层的高度,可以掌握大气层的结构和变化情况,提供有关天气和气候的信息。

4. 土地利用规划:卫星雷达测高技术可以用于土地利用规划中的高程测量。

卫星及搭载的传感器简介

卫星及搭载的传感器简介

目前世界上常用的遥感卫星主要有,Spot系列卫星,LandSat系列卫星,IKON OS系列卫星,CBERS-1卫星,ERS系列卫星,JERS卫星,IRS卫星,OrbView-3 卫星,KH-11 型侦察卫星,GeoEye-1 卫星,Terra 卫星,RapidEye 卫星、意大利COSMO-SkyMe系列,Quickbird 卫星,印度 Cartosat-1(IRS-P5) 卫星,PROBA1星,SMOSE星,DMC卫星,各个卫星的轨道参数和运行特点及成像方式均不相同,下文只是做了个简单的介绍一、SPOT卫星(法国):1. 简介:SPOT1 1986年2月发射,至今还在运行。

SPOT2 1990年1月发射,至今还在运行。

SPOT3 1993年9月发射,1997年11月14日停止运行。

SPOT4 1998年3月发射,至今还在运行。

SPOT5 2002年5月发射,现在仍在有效运行2. 轨道特点:轨道高度832公里,轨道倾角98.7 C,重复周期26天。

太阳同步准回归轨道,通过赤道时刻为地方时上午10:30。

但由于采用倾斜观测,所以实际上4-5天就可对同一地区进行重复观测3. 成像特点:卫星上装有两台高分辨率可见光相机( HRV,可获取10m分辨率的全遥感图像以及20m分辨率的三谱段遥感图像。

这些相机有侧视观测能力,可横向摆动27°卫星还能进行立体观测。

SPOT-4卫星遥感器增加了新的中红外谱段,可用于估测植物水分,增强对植物的分类识别能力,并有助于冰雪探测。

该卫星还装载了一个植被仪,可连续监测植被情况。

二、LandSat 卫星1。

简介:第一颗陆地卫星是美国于1972年7月23日发射的.是世界上第一次发射的真正的地球观测卫星,原名叫做地球资源技术卫星(Earth ReasourceTechno logy Satellite-ERTS) ,1975年更名为陆地卫星,现在运行的是第5、7号星。

RADARSAT-2雷达卫星影像运行10年了

RADARSAT-2雷达卫星影像运行10年了

北京揽宇方圆信息技术有限公司
01
2007年12月,加拿大RADARSAT-2卫星发射升空,到现在已在太空运行10年了,围绕地球运行了近23.5亿公里,平均每年获取60000多景影像。

RADARSAT-2能够在任何天气条件下日夜扫描地球,凭借成熟的商业运作模式和实力雄厚的技术支撑团队,每天可靠、高效、及时地向全世界用户提供陆地、海洋和冰川等方面的数据。

RADARSAT-2卫星是一颗C波段综合大卫星,发射至今,仍在不断改进和释放更多的能量。

另外,RADARSAT卫星星座(RCM)将在2018年发射,RADARSAT家族将会更加强大,为各行业提供更加优质的数据资源保障,敬请期待!
北京揽宇方圆信息技术有限公司。

RADARSAT-1卫星和RADARSAT-2雷达卫星购买参数@北京揽宇方圆

RADARSAT-1卫星和RADARSAT-2雷达卫星购买参数@北京揽宇方圆

北京揽宇方圆信息技术有限公司加拿大雷达卫星系列目前包括2颗卫星:RADARSAT-1、RADARSAT-2。

RADARSAT 系列卫星由加拿大空间署(CSA)研制与管理,用于向商业和科研用户提供卫星雷达遥感数据。

RADARSAT-1卫星1995年11月发射升空,载有功能强大的合成孔径雷达(SAR),可以全天时,全天候成像,为加拿大及世界其他国家提供了大量数据。

RADARSAT-1的后继星是RADARSAT-2卫星,它是加拿大第二代商业雷达卫星。

RADARSAT-2卫星于2007年12月14日发射。

与RADARSAT-1相比,RADARSAT-2卫星具有更为强大的功能。

RADARSAT 系列卫星的应用广泛,包括减灾防灾、雷达干涉、农业、制图、水资源、林业、海洋、海冰和海岸线监测。

卫星传感器全色可见光近红外短波红外热红外雷达最小最大最高最低垂直轨道方向RADARSAT-1SAR -----C 13810020~500RADARSAT-2SAR -----C13110020~500RADARSAT-1卫星RADARSAT-1卫星与其他卫星有所不同,它在地方时早晚6:00左右成像。

它装载的SAR传感器使用C波段进行对地观测,具有7种成像模式(精细模式、标准模式、宽模式、宽幅扫描、窄幅扫描、超高入射角、超低入射角),25种不同的波束,这些不同的波束模式具有不同入射角,因而具有多种分辨率、不同幅宽。

中国科学院遥感与数字地球研究所自2001年6月开始接收RADARSAT-1卫星数据,并保存着RADARSAT-1卫星自2001年至今接收的卫星原始数据,能够处理多种产品级别,产品格式主要有CEOS、GeoTIFF两种。

RADARSAT-1卫星RADARSAT-1卫星数据由遥感地球所数据服务部负责分发。

同时,我中心提供RADARSAT-1卫星成像编程服务,用户可以向遥感地球所数据服务部提交编程申请。

RADARSAT-1的卫星参数、有效载荷参数、工作模式和产品级别说明如下:所属国家加拿大设计寿命(年)5发射时间1995-11-04失效时间2013-05-09卫星重量(千克)2713轨道类型近极地太阳同步轨道轨道高度(千米)793轨道倾角(°)98.6运行周期(分钟)100.7每天绕地球圈数14.4降交点地方时6:00轨道重复周期(天)24传感器数量1下行速率(Mbps)105工作波段C工作频率(GHz) 5.3极化方式HH空间分辨率(米)8~100入射角(°)10~59带宽(MHz)30幅宽(千米)50~500精细模式F1~F537~48850x50标准模式S1~S720~4930100x100宽模式W1~W320~4530150x150窄幅扫描SN120~4050300x300窄幅扫描SN231~4650300x300宽幅扫描SW120~49100500x500超高入射角模式H1~H649~592575x75超低入射角模式L110~2335170x170原始信号级RAW 原始信号产品(Raw Signal Data Product)以复型方式将未经压缩成像处理的雷达信号数据记录在介质上。

即将升空的德国“陆地合成孔径雷达-X”卫星

即将升空的德国“陆地合成孔径雷达-X”卫星

。 陆地合 成 孔 径 雷 达一 卫 星 运 行 在 高 X 5 4 m、倾 角 为 9 。 太 阳 同步 轨 道 上 1k 8的 ,重 访 周期 为 1 天 。卫 星将 逐 条 带地 扫 描 地 球 1 的所 有 区域 ,亦 可在 3天 甚至 更短 时间 内对 任何 重点 目标 进 行优 先观 测 。 它装 备 了 1台 X 频 段 合 成 孔 径 雷 达 , 可收 集 高质 量 的 X 频 段 雷 达 数 据 。 为 了 进
孔径 雷达 采 用 双 极 化 方 式 ,有 3种 工 作 模
式 :聚束模 式 的地 面分 辨率 为 1 m,幅宽 ~3
《 国际太 空》2 0 0 7年 3月号
维普资讯
为 1k 0 m;条 带 模 式 的 地 面 分 辨 率 为 3~
1m,幅宽 为 4 ~6 k 5 0 0 m;宽 扫 模 式 的 地 面
代 世 界 范 围 内 的 地 形 模 型 ,不 存 在 地 区
或 国界 间 隔 ,也 不 存 在 由于 不 同 的 测 量 程 序 和 马 赛克 面 引 起 的不 一 致 。
孔径 雷 达一 卫 星 ( ra AR X,也 译 为 X TerS — 土合 成 孔径 雷 达一 X )将 于 2 0 0 7年 由 俄 罗 斯第 伯聂 一 1 箭发 射 。该 卫 星是 德 国航 天 火 局 ( R 和 欧 洲 阿 斯 特 留 姆 ( tim) DL ) Asr u 公司联 合研 制 的首颗 卫星 ,其中德 国航 天局 负责卫 星数 据 的处理 ,阿斯 特留姆 公 司负责
分 辨率 为 1 ~ 3 m,幅 宽 为 10~ 2 0 i。 5 0 0 0k n 雷 达倾 角为 1 。 0可变 。 5~6 。达 一 ( 图 2 是 陆 X 见 ) 德 国航 天 局 与 阿 斯 特 留 姆 公 司 通 过 公 私 合

长曲棍球侦查卫星[总结]

长曲棍球侦查卫星[总结]

长曲棍球"侦查卫星一、概述尽管美国顶尖级的锁眼-12卫星有许多优点,但它也存在所有光学成像照相侦察卫星所共有的一个缺点,就是无法透视云层。

在冷战时期,由于苏联的大部分领土和其它一些令美国感兴趣的地区经常被云层所覆盖,所以这对情报搜集来说始终是一个难题。

雷达成像照相侦察卫星则可以弥补光学成像照相侦察卫星不能全天候、全天时进行侦察的不足,并有一定的穿透能力,从而能识别伪装,发现地下军事设施。

其幅宽也比较大,因此时间分辨率较高,这对全面观测战区和侦察全球性军事动态有重要意义。

不过,它的分辨率较光学照相侦察卫星低,而且观测不到西伯利亚的某些北纬地区。

因此,从目前的技术水平来看,两者结合使用是最佳配制。

在这次战争中,由于伊拉克沙尘暴多,而且为了迷惑美军视线,伊拉克点燃了不少油井,产生了很多烟雾,所以锁眼-12的应用会受到一定影响,但美国的“长曲棍球”雷达照相侦察卫星可大放光彩。

“长曲棍球”雷达成像照相侦察卫星是美国1988年12月2日开始发射的。

当今,只有美国拥有这种侦察卫星。

二、技术性能和结构特点该卫星是美国在冷战时期针对华约制造的。

其主体呈八棱体,长8m,直径约4m,一对太阳能电池帆板在轨道上展开后跨度为45.1m,可提供10kW 以上的电力,这在当今卫星中是最大的,因为这种卫星要向地面发射微波能量,所以需要大量的能量。

卫星重15t,设计寿命8年,运行在倾角57°~68°、高670~703km的轨道上。

其上的合成孔径雷达天线呈矩形,长14 .4m,宽3 .6m,由3个平面天线阵组成,每个天线阵含4个长度相等的子阵。

雷达的几何分辨率为0.3~3m,所获图像数据通过大型抛物面跟踪天线经“跟踪与数据中继卫星”传至白沙地面站,再经过国内通信卫星传到贝尔沃堡。

合成孔径雷达是该星的“千里眼”。

那么,合成孔径雷达是如何工作的呢?它指将雷达边沿其飞行轨迹移动边接收到的信号(回波)组合起来以合成一副等效的特长天线所采用的一门技术,被用来产生细节清晰可辨的雷达图像。

雷达和卫星的工作原理

雷达和卫星的工作原理

雷达和卫星的工作原理
您好,非常感谢您的问题。

雷达和卫星的工作原理我将用中文详细概括如下:
一、雷达的工作原理
1. 发射电磁波:雷达系统会发射出高频电磁波,通常在MHz到GHz范围。

2. 电磁波传播:电磁波以光速在空气或其他介质中传播,遇到目标会被反射。

3. 接收反射波:雷达用接收器接收到反射回来的电磁波。

4. 分析信号:通过分析接收信号的方向、距离、频率变化等参数,可以分析出目标的方位、速度、大小等信息。

5. 信息处理:计算机对接收信号进行数字化处理,提取目标特征,生成雷达图像或数据供用户使用。

6. 显示结果:将处理后的雷达探测结果在显示器上显示,形成雷达图或雷达资料。

二、卫星的工作原理
1. 发射入轨:使用运载火箭将卫星发送到设计的轨道上。

2. 绕地运转:依靠环绕地球运行的相对速度,卫星实现环绕地球的周期性运动。

3. 功能实现:卫星上搭载的探测仪器对地球进行各种探测任务,并将数据传送回地面站。

4. 遥测遥控:地面站通过遥测遥控系统,监控卫星状态,控制姿态和运行参数。

5. 数据传输:卫星将探测获得的数据通过电磁波形式传输到地面站。

6. 信息应用:地面站对卫星传回的数据进行处理和分析,用于气象预报、导航定位等多种应用。

7. 轨道维持:进行轨道制动和调整,以保持卫星在设计轨道上运行。

综上所述,这概括了雷达和卫星系统的基本工作流程和原理,两者都利用电磁波实现对目标的探测和信息获取,但系统方式有所不同。

气象学中的气象雷达和卫星应用

气象学中的气象雷达和卫星应用

气象学中的气象雷达和卫星应用随着科技的不断发展,人们对天气预报的要求也越来越高。

气象雷达和卫星应用成为了近年来天气预报中最重要的工具之一。

本文将简要介绍气象雷达和卫星的基本概念、原理及应用。

一、气象雷达气象雷达是利用雷达原理进行天气观测的一种设备,它能够探测大气中的各种降水、云层、飞行物体和地面等物体。

气象雷达通过检测天气中的反射回波信号,来获取和判断气象信息。

气象雷达常用于预报/监测天气、飞行控制、气候变化研究等。

气象雷达原理雷达原理是指电磁波在空气中传播时,遇到天体时发生反射、散射等现象,这些反射信号在雷达接收机上得以接收和处理的现象。

气象雷达利用雷达的这一原理,向天空发送微波,探测天气反射回来的信号,并通过信号的强度和回波延迟来判断天气情况。

气象雷达应用气象雷达在天气预报中起着重要作用。

预报人员利用气象雷达数据可以分析降水强度,预测暴雨、大雪等天气,以及判断台风及其路径等。

同时,气象雷达也能够广泛应用于其他领域,例如民航飞行管制,地质灾害监测预警等。

二、卫星应用同气象雷达一样,卫星应用也是现代天气预报中不可或缺的工具之一。

卫星可以实现覆盖广泛区域,高精度的远距离观测,对气象及相关领域的研究、预报、监测等起到重要作用。

气象卫星原理气象卫星是一种遥感传感器,可通过电磁波对空中和地表的反射和发射,从而获得目标物的物理和化学参数及图像信息。

气象卫星在大气、陆地、海洋等环境中发射所得的信号进行分析,通过数据整合、模型化处理,为天气预报和气象研究提供了重要数据来源。

气象卫星应用气象卫星主要应用于气象预报和飞行管制。

在气象预报中,卫星能够提供目标区域的云图、地表图片、温度、风向、大气可见度等信息,为气象预报人员提供了更加准确的天气预报数据。

同时,卫星也能够广泛运用于其他领域,例如环保和农业等。

结语气象雷达和卫星应用已成为了现代天气预报中不可或缺的工具。

它们的优点在于高精度、高效、广覆盖、快速响应等特点,为人们提供了更加准确的天气信息,为确保人民生命财产安全提供了有力保障。

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雷達衛星簡介雷達 (Radar)雷達的英文Radar是由Radio Detection And Ranging(無線電偵察及測距)幾個字的首一、二個字母組成,簡言之就是利用電磁波以偵察目標之有無、進而決定其距離、方位、高度與特性的電子裝備,其用途極為廣泛,從軍事情報的參考、戰略戰術的運用與海、空導航及管制之實施,以及其他非軍事用途如大地工程測量、大氣監測等遙感探測用途中都可發現它的蹤影。

我們在這裡主要討論的是雷達在遙感探測方面的介紹。

雷達的原理與歷史雷達主要的工作原理是由雷達系統發出電磁波(electromagnetic pulses)脈衝(pulses),並偵測這些脈衝波碰到目標物的反射訊號,並藉由反射回波訊號的強度及其他物理特性以得知目標物的大小、密度等特性。

Monostatic radar使用同一個天線(antenna)用來發射與接收訊號;Bistatic radar 則使用個別的傳送與接收天線。

雷達的發明與兩個重要的發現有關。

一個是1873年Maxwell(麥克斯威爾)所導出的Maxwell’s equations,另一個是Hertz(赫茲)在1886所做的實驗映證了Maxwell的電磁波理論,Hertz偵測了許多的電磁波,還發現了這些波有折射與散射的特性。

最早的雷達發展在1903年,用於追蹤船隻及避免船隻的碰撞,接下來由於二次世界大戰的發生,加速了雷達科技的發展與應用。

在 1938年,美國史丹福大學(University of Stanford)的W.W.Hansen 教授發表了關於諧振腔(Rumbatron)的想法,從而發明了雙腔速調管(Klystron),解決了在釐米波段産生小功率振蕩的問題。

而磁控管(Magnetron)的發明和發展具有更大意義,其所能産生的最短波長是6cm。

而在1940年7月,英國伯明罕大學(University of Bermingham)的J.T.Randall和A.H.Boot發明了多腔磁控管(multi-cavity magnetron),迅即送往美國BTL作全面測試,證明正是磁控管打開了通往“釐米波、大功率”的道路。

1940年初夏,Samuel Bush寫信給羅斯福(F.D.Roosevelt)總統,建議成立專門機構研製戰爭中急需的雷達(RADAR)。

於是麻省理工學院(MIT)的校長、諾貝爾獎獲得者K.P.Compton決定在MIT成立輻射實驗室(Radiation laboratory),全力進行雷達的研製。

當時英國人達到的水平是,在10cm波長上産生10kw的脈衝功率。

輻射實驗室後來能做到:波長降到1cm,脈衝功率升爲400kw。

但是,要研製出雷達需要多方面的工作。

在美國,除BTL負責改進和生産磁控管以外,西屋(Westing House)公司負責設計脈衝發生器,SPerry公司負責設計掃描天線,通用電氣公司(GE)負責設計接收機,等等。

這樣,40年代初釐米波脈衝雷達終於在美國誕生。

接下來人類開始嘗試將雷達系統延伸到太空中,1962美國太空總署(NASA)的噴射與推進研究室(JPL)做了最先嘗試,後來在1972由阿波羅17號(Aplool 17)所攜帶的觀測雷達驗證了之前的發射。

1978年所發射的Pioneer 1衛星抵達金星,此衛星所攜帶的雷達在這裡做了大約50公里解析度的觀測。

在接下來所發射的衛星解析度更提升到達大約2公里。

電磁波波段與人類的關係現代人類生活與電磁波息息相關,舉凡我們日常生活中所需的手機、電視頻道衛星傳播、甚至是人眼所見的各種可見光,都可算是電磁波的一部份。

圖一是有關電磁波波長與頻率的關係。

圖一、電磁波波長與頻率關係圖。

一般用到的雷達波段屬於微波波段,而人眼所見的可見光波段只佔了很小的一部份。

雷達的種類雷達大致可以分成主動式與被動式雷達系統主動式雷達系統在傳送雷達端發射電磁波,且在碰到目標物後反射或散射,在被可接收各個方向的接收雷達端接收,於是可以利用兩個不銅綠境的雷達訊號永以估計目標物的參數如距離位置移動方向速度等。

如之前所提到的,傳送雷達與接收雷達可以是不同的雷達,也可以是相同的雷達。

被動式雷達系統則是指接收訊號。

可以從不同的接收器抽到的訊號或同一接收器再不同時間接收到的訊號來估測目標的參數。

若是bistatic 比較反射訊號與原來發射訊號的差異以計算出所需要的參數如距離、方位、速度、加速度等。

Monostatic 則利用反射或折射訊號與直接訊號來估算。

督普勒效應如果電磁波相對於正在運動的發射器以頻率f 發出,則接收器通常會偵測到不同的頻率f’,如果發射器正在接近接收器,則接收器所接收的電磁波頻率將會大於f ,相反的如果正在遠離接收器,則會小於f ,這稱為電磁波的都普勒效應。

電磁波的都普勒效應與聲波的都普勒效應相似,但是,聲波的都普勒效應在發射器朝接收器運動以及接收器朝發射器運動時所接收的頻率不同,但在電磁波中卻是相同的,這是結果與愛因斯坦的狹義相對論有關,但不在此詳細討論。

如果發射器S 向接收器O 以速度v 接近,且電磁波與觀測器及發射器夾θ角,如圖二所示,則其都普勒位移以表示成其中的c 代表光速。

在一般的狀況中,物體移動的速度遠小於光速,因此上式可簡化成舉例而言,如果一衛星以朝地球的觀測站以7kms -1的速度飛行且與觀測站夾10o 角,且衛星發射頻率為5GHz 的電磁訊號,則觀測站所接收到的頻率為4.999885GHz ,也就是說,觀測站所接收的頻率位移了115kHz 。

若使用簡化的公式計算,則觀測站接收器的頻率只與式(2.1)相差了1Hz 。

(2.1)(2.2)合成孔徑雷達 (SAR)合成孔徑雷達SAR是Synthetic Aperture Radar的縮寫,與傳統雷達不同的是,它使用多個孔徑(或天線)組成的雷達。

不論是人眼、雷達,都是透過電磁波的傳遞來觀測目標物,不同的指示電磁波波長的不同而以,人眼所使用的波段為可見光波段,大約是4000到7000埃(4~7*10-10m),而一般無線電的波段大約是,理論上波段越小所看到的影像越清晰,所以若要雷達也擁有如人一般的“視力",則需要數百公尺、甚至是數公里長的天線才能發出波長如此短的電磁波。

例如,本研究室所使用的歐洲太空總署(ESA)的ERS-1/2 (European Remote Sensing Satellite)衛星,其屬於SAR衛星,其地面解析度大約是平行軌道為4公尺,垂直軌道方向之解析度為20公尺。

原理合成孔徑雷達的操作原理相當複雜,我們僅在這裡讓讀者了解基本的原理。

首先我們假設一搭載SAR的飛機,SAR的偵測方向與飛機軌道垂直,如圖三所示。

基本上,SAR可以產生二維(2-D)的空間影像,其中一維稱作range,而另一維稱作azimuth,SAR影像所顯示的則是其視角方向(line of sight)的相對距離與位置,視角方向指的是從衛星“看"目標物的方向。

與大部分的雷達相同,SAR range方向的解析度是由精細的測量電磁波脈衝從發射天線與接收天線接收的時間而決定的。

v圖三、合成孔徑雷達影像示意圖。

L代表天線寬,h代表雷達高度,以速度v前進。

另一維度稱為azimuth,與range垂直。

與其他雷達不同的是,azimuth方位的解析度可以於range的不同,azimuth的解析度基本上式靠著天線的寬度而決定,越大的天線可以使對目標物的對焦更清晰,進而使azimuth的解析度越高。

同樣的,對傳統的光學系統如光學望遠鏡而言,愈大的孔徑可以得到越佳的影像品質。

不過SAR所使用的頻率遠低於可見光,因此如果要有較佳的成像品質,則需要更長的天線,以飛機搭載的SAR,如果要有好的成像品質,通常需要數百公尺長的天線,但這是不可能達到的。

因此SAR來解決這項問題,變成可以以小型天線得到高解析度的影像,所利用的原理就是都普勒效應,合成孔徑雷達一次搭載了多個發射器,再飛行途中每個發射器都會不同的發出電磁波脈衝,再依照接收到的電磁波脈衝的都普勒位移,經過處理後就可以提高成像品質,但我們仍需考慮到地球自轉所產生的頻率位移誤差,經由電腦去除這些問題後,可以將azimuth方向的解析度提昇三個數量級左右。

幾何失真由於SAR衛星是側視雷達,所以所見的景物與正常的景物稍有不同,最明顯的是幾何上的失真,如圖四、圖五所示,圖中山區的部分,在迎向雷達區域會有縮短的現象(foreshortening),而在被像雷達的區域會有變長(layover)的現象。

圖四、前波縮短,後波拉長示意圖圖五、圖為台中、彰化地區之ERS-2 SAR影像。

可以發現在東邊(右邊)山區較白的區域較短,但是較深色的區域較長,這就是前波縮短,後波拉長的結果,由此可見衛星由台灣東方飛過。

合成孔徑干涉雷達(Interferometry Synthetic Aperture Radar, InSAR) 顧名思義,就是將合成孔徑雷達作干涉的動作。

一張SAR影像通常包含了距離與相位資訊,InSAR利用相位的資訊得到空間的資訊,我們挑選兩張在不同時間拍攝的SAR影像並假設在拍攝時間中地表沒有變化,如果將這兩張影像作干涉,則可以得到相對的高程值,這原理類似於人眼的立體視覺,如果我們遮住一隻眼睛,就不能夠擁有立體視覺,必須要兩眼同時觀物才能產生立體視覺。

這裡所指的“立體",其實就是所謂的高程值,而所得到的高程資料,稱為數值高程模型(Digital Elevation Model, DEM),如圖六所示。

DEM在大地測量與遙測工程中視非常重要的。

但如果兩張SAR影像在拍攝過程中,地表有變動了,則得到的高程資料會包括實際高度與變形,如果要得到變形量,則必須將高度的資料去除掉。

圖六、利用tandem mission所製作的台中彰化地區數值高程模型。

差分合成孔徑干涉雷達(Differential Interferometry Synthetic Aperture Radar,D-InSAR)如果要將高度資料從一對干涉影像中去除,則需要再借助另一張SAR影像,稱作差分合成孔徑干涉雷達。

這個部分右分成了二軌跡法、三軌跡法及四軌跡法。

二軌跡法是利用現有的數值高程模型來減去高度資料,但這種方法有一缺點,就是如果選用的干涉影像對取像時間與數值高程模型的取像時間點有大的地表變動,則不能將此變動減去;三軌跡法是再使用一張SAR影像與原像對的主影像作干涉,然後再減去原干涉影像對,這種方法可以得到研究時間範圍內的全部變動量,比較精確;四軌跡法則式選用四張SAR影像,並兩兩製成干涉像對,在將這兩影像差分,則可以得到兩像對間的地表變形量。

實例:九二一集集地震的差分合成孔徑干涉雷達圖九二一地震提供了一個讓InSAR展現其優勢的機會,圖七是本研究室使用D-InSAR技術顯現地震間車籠埔斷層下盤的變形圖,圖中一條干涉紋代表2.8公分的變形,請注意這裡所指的變形是指向對於衛星“視角方向"的變形。

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