05第四章 微波遥感.ppt

微波遥感分类 被动微波遥感、主动微波遥感 被动微波遥感 信号来源： 系统自身不发射微波波束，只是接收目标物发射或散射的微波辐射（用亮温表示）。 典型传感器： 传感器一般为微波辐射计，辐射精度目前约1k，空间分辨率一般都在公里级(卫星遥感)或米级(航空遥感) 。 微波遥感分类 微波遥感波段 微波遥感波段：300MHz到300GHz（波长从1mm到1m） 被无线电界划分为：甚高频(VHF)、特高频（UHF）、超高频（SHF）和极高频（EHF）。 微波遥感波段 微波遥感波段 微波遥感常用波段 微波遥感波段 微波遥感极化 微波遥感极化转变 地物的微波辐射 地物的微波辐射 地物的微波辐射 地物的微波辐射 地物的微波辐射 地物的微波辐射 地物对微波的反射 地物对微波的反射 地物对微波的反射 微波散射与地物的介电常数的关系 介电常数：描述材料的电性质（电容、传导率、反射率）。通常定义为物体电容与真空电容之比。 自然界一般物体在干燥时，其介电常数在3~8之间，而水的介电常数接近80。 岩石的介电常数差别很小，很难依据介电常数来区别不同的类型。 介电常数增加，反射增加。 土壤含水越多，反射越强。 金属物体有很大导电率，故雷达回波信号也很强。 植物对微波的反射 土壤对微波的反射 水对微波的反射 冰对微波的反射 雪对微波的反射 微波背向散射的影响因素 微波对物体的透射 微波辐射透入物体的深度?，可表示为： 微波传感器类型 微波传感器类型 微波传感器工作原理 成像雷达（真实孔径雷达—RAR；合成孔径雷达—SAR） Real Aperture Radar, Synthetical Aperture Radar 微波传感器工作原理 微波传感器的分辨率 微波传感器的分辨率 微波传感器的分辨率 微波传感器的分辨率 微波传感器的分辨率 （2）方位分辨率 由波束宽度与目标的距离决定。 波束宽度由天线大小及波长决定。 方位分辨力Pa 雷达发射的微波向四面八方辐射，呈花瓣状，称波瓣，但以一个方向为主，称为主瓣，其他方向辐射能小，形成副瓣，其中β角称波瓣角。要使雷达的方向性精确，就要尽量增大主瓣功率和减少波瓣角。波瓣角与雷达发射的微波波长λ成正比与雷达的天线孔径D成反比：β=λ/D Pa=(λ/D)R R为距目标地物的距离。 微波遥感方式与传感器 以实际孔径天线进行工作的侧视雷达，称真实孔径侧视雷达。 要提高这种雷达的方位分辨力，只有加大天线孔径、缩短探测距离和工作波长。 困难。例如，波长为3crn的雷达，其天线孔径4m，在200km高的卫星轨道上对地面进行探测，方位分辨力为1.5km。若要求方位分辨力达到3m，以便分辨出公路上的汽车，天线孔径就要求2000m。这样长的天线，无论对机载和星载都是不可能采用的。 要解决途径： 一是采用脉冲压缩技术，以缩短发射波长； 二是用合成孔径天线代替真实孔径天线以缩短天线孔径 。 提高微波传感器的分辨率的途径 微波传感器 合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar -- SAR) 特点： 在距离向上，采用脉冲压缩(与真实孔径雷达相同) 在方位上，采用合成孔径原理 微波传感器_合成孔径原理 合成孔径雷达在不同位置上接收反射波 微波传感器 对于合成孔径侧视雷达，其成像过程可分为两个阶段。 首先，利用雷达相干波产生信息的雷达信号图像，如下图 (a)所示； 然后通过光学(或数字)解码系统，将雷达信号变为实地图像(见下图(b)) 。 信号图像上记录的是一系列衍射条斑，如a‘a?、b?b?等 ，每一条斑对应实地一个点(或一组等斜距的点)，条斑中虚线段的长度及间隔在解码后决定了像点在图像上的位置。当雷达运载工具的航速矢量?在运行中发生变化时，条斑的形状会发生改变，从而引起图像变形．所以对于合成孔径侧视雷达，应当把传感器的航行速度 ?=(?x ?y ?z)t 考虑到图像中去，并顾及它对图像变形的影响。 SAR的特点 合成孔径雷达的方位分辨率与距离远近无关，因此可以用于高轨道卫星； 方位分辨率的大小为小天线的一半，这将提供很高的分辨率。 天线不能太小，因为合成孔径技术的基本原理是： 小天线+信号处理=大天线 缩小天线带来的一切技术问题都由星上的信号处理系统去解决，这对于星载的信号处理设备要求是很高的，使之技术复杂化。 典型的微波遥感平台 常见雷达卫星1_ERS 常见雷达卫星_ERS 常见雷达卫星_ERS 常见雷达卫星_ERS参数 常见雷达卫星_ERS参数 常见雷达卫星_RADARSAT 常见雷达卫星_RADARSAT 常见雷达卫星_RADARSAT参数 常见雷达卫星_RADARSAT传感器 RADARSAT工作模式 常见雷达卫星_RADARSAT工作模式 常见雷达卫星_RADARSAT传感器参