第十章合成孔径雷达.ppt

第十章 合成孔径雷达（Synthetic-Aperture Radar） §10.1 合成孔径雷达简介（Introduction to Synthetic Aperture Radar） §10.2 合成孔径雷达的原理（Principle of Synthetic-Aperture Radar） §10.3 合成孔径雷达的应用（Application of SAR） §10.1 合成孔径雷达简介（Introduction to Synthetic Aperture Radar） §10.1.1 加拿大的雷达卫星和星载合成孔径雷达（Canada’s RADARSAT Onboard SAR） §10.1.2 合成孔径雷达的分辨率（Resolution of Synthetic Aperture Radar） 合成孔径雷达 合成孔径雷达（SAR）是一种主动式微波成像雷达，通过测量海面后向散射信号的幅值及其时间相位，并通过适当的处理后，能产生标准化后向散射截面（NRCS）的图像。 标准化后向散射截面（NRCS）携带着海面信息，它反映了雷达观测到的海面粗糙度。这种图像能极为详细地显示出海面空间细节的变化，其分辨率为几米到几十米的量级。 由于合成孔径雷达（SAR）工作在微波波段，即使在黑夜也能正常工作，它发射的微波还可以穿透云层，因而不受恶劣天气的影响。这种全天候、全天时和高分辨率的海洋观测优势是可见光和红外传感器及其它微波传感器所没有的。 §10.1.1 加拿大的雷达卫星和星载合成孔径雷达（Canada’s RADARSAT Onboard SAR） 加拿大的雷达卫星（RADARSAT）采用圆形、太阳同步轨道，经过“降轨点”（descending node）的当地时间是18:00左右，卫星飞行高度（altitude）是798 km，轨道平面的倾角（inclination）是98.6°，轨道周期（orbit period）是100.7 minutes，每天运行14又 7/24 个轨道周期，循环周期（recurrent period）是24 days，子循环周期（sub-cycles）是7 days和3 days，全球覆盖（global coverage）的再访问时间（revisit time）是4或5 days，北美洲覆盖的再访问时间（revisit time）是3 days。 当合成孔径雷达对地球表面扫描的时候，雷达波束（radar beam）达到地面，经反射（reflection）和后向散射（backscatter）返回的电磁波被雷达接收。接收后的信号经过数字化处理变成数字资料（digital data），这些数字资料包含着被探测点的斜率（slope）和粗糙度（roughness）信息。每个探测点的数据代表一个像素（pixel=picture element），许多像素合成一个二维图像（image）。 图10-1显示了加拿大的雷达卫星RADARSAT携带的合成孔径雷达（SAR）对地面扫描的几种方式。RADARSAT携带有C波段5.3 GHz水平极化的合成孔径雷达SAR。 标准工作方式（Standard Mode）,宽视场工作方式（Wide Mode）,精细分辨率工作方式（Fine Resolution Mode）,狭窄扫描工作方式（SCANSAR Narrow Mode）,宽扫描工作方式（SCANSAR Wide Mode）,扩展的高入射角工作方式（Extended High Mode）,扩展的低入射角工作方式（Extended Low Mode） 图10-2显示了在500km刈幅的宽扫描工作方式（SCANSAR Wide Mode）下，RADARSAT星上合成孔径雷达（SAR）在一天内的地面扫描覆盖。 图10-3显示了RADARSAT星上合成孔径雷达（SAR）1998年9月29日监测到的溢油在海表面分布图像。 图10-4显示了的描述合成孔径雷达SAR（Synthetic Aperture Radar）观测陆地和海洋的几何。 与合成孔径雷达观测陆地和海洋的几何学有关的变量 δy：由雷达脉冲宽度确定的海面的距离分辨率（单位是m）（range resolution on the surface determined by pulse width） δx：由多普勒效应产生的方位分辨率（azimuth resolution）（单位是m）（azimuth resolution on the surface generated by Doppler effect） r： 从卫星到探测点的距离（单位是m）（range from satellite to the detected area） c： 电磁波的速度即光速（单位是m﹒