第七章微波遥感

《微波遥感》课程教学大纲课程名称：微波遥感课程编号：812128英文名称：Microwave Remote Sensing课程属性：选修课课学时：40（包含8上机课）学分：2.5先修课程：高等数学（微积分）、遥感原理及应用、计算机绘图适用专业：海洋技术一、课程简介《遥感原理》课是一门专业方向选修课程，本教学大纲适用于海洋技术专业的本科生教学。

通过本课程的学习，使学生掌握必要的微波遥感基本理论知识、常用微波遥感数据的特征和应用、信息提取的方法。

在内容上侧重于微波遥感基本原理和方法介绍，使学生在掌握基本知识的基础上，进一步了解微波遥感技术的应用。

微波遥感是遥感科学与技术专业学生的一门专业基础课。

作为遥感技术的一个重要手段，微波遥感以其全天时全天候的优势在遥感领域占有无法替代的地位。

本课程电磁波传播及其与各种物质相互作用为出发点，主要介绍微波遥感的基本理论以及主被动遥感的各种传感器。

教学目的是使学生熟悉微波遥感的基本原理，了解微波遥感的常用手段，掌握微波遥感数据处理的常用方法。

微波遥感是理论与实践结合较强的专业基础课。

在教学过程中综合运用先修课程中所学到的有关知识和技能，结合教学环节，进行微波遥感技术人员所需的基本训练，为学生日后从事相关工作打下基础，因此是遥感科学与技术教学计划中占有重要地位。

二、课程内容及学时分配第一单元：绪论和微波遥感的物理基础（建议学时数：4学时）【学习目的和要求】1.知识掌握本单元主要介绍微波遥感技术的概念、微波遥感技术的分类以及微波遥感技术的特点。

对微波遥感技术的发展过程以及当前微波遥感技术的主要技术特点和主要发展趋势作了系统的阐述。

要求学生深刻理解微波遥感的概念，掌握微波遥感技术的基本分类和技术特点。

对微波遥感技术的发展过程和微波遥感在地理学中的重要作用有一定的了解。

在此基础上介绍微波遥感物理基础的电磁学部分。

2.能力培养本单元研究微波遥感技术的特点和发展趋势，并使学生理解微波遥感的物理基础。

微波遥感技术和应用机械工程学院机械设计制造及其自动化张霁1005040221一、遥感技术的介绍遥感技术是20世纪60年代兴起的一种探测技术，是根据电磁波的理论，应用各种传感仪器对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息，进行收集、处理，并最后成像，从而对地面各种景物进行探测和识别的一种综合技术。

目前利用人造卫星每隔18天就可送回一套全球的图像资料。

利用遥感技术，可以高速度、高质量地测绘地图。

它好比孙悟空的一双火眼金睛，能从云朵上看清万物根本面目，从高空感知地下和海底的宝藏。

二、微波遥感的定义运用波长为1～1 000mm的微波电磁波的遥感技术。

包括通过接收地面目标物辐射的微波能量，或接收遥感器本身发射出的电磁波束的回波信号，根据其特征来判别目标物的性质，特征和状态，包括被动遥感和主动遥感技术。

微波遥感对云层、地表植被、松散沙层和冰雪具有一定的穿透能力，可以全天侯工作。

微波遥感是传感器的工作波长在微波波谱区的遥感技术，是利用微波投射于物体表面，由其反射回的微波波长改变及频移确定其大小、形态以及移动速度的技术。

常用的微波波长范围为0. 8～30厘米。

其中又细分为K、Ku、X、G、C、S、Ls、L等波段。

微波遥感的工作方式分主动式（有源）微波遥感和被动式（无源）微波遥感。

前者由传感器发射微波波束再接收由地面物体反射或散射回来的回波，如侧视雷达；后者接收地面物体自身辐射的微波，如微波辐射计、微波散射计等。

三、遥感技术的发展史遥感是以航空摄影技术为基础，在20世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。

开始为航空遥感，自1972年美国发射了第一颗陆地卫星后，这就标志着航天遥感时代的开始。

经过几十年的迅速发展，目前遥感技术已广泛应用于资源环境、水文、气象，地质地理等领域，成为一门实用的，先进的空间探测技术。

1、萌芽时期1608年制造了世界第一架望远镜。

1609年伽利略制作了放大三倍的科学望远镜并首次观测月球。

1794年气球首次升空侦察。

微波遥感原理和应用
微波遥感是利用微波或微波的改变去通过测量这些变化，从而了解下一个特定表面的物理特性的技术。

典型的活动包括回波探测（例如反射、散射和多普勒散射）以及现场探测（吸收率）。

微波遥感最常见的应用是用于从宇航器映射农业、示踪冰盖变化以及测量水文参数，而这也是微波遥感最具开发潜力的领域。

微波遥感的优势在于它能够直接探测到某些表面物理因素，而其它感应器（如光学感应器）需要更多的推断和计算来实现同样的结果。

微波对运动对象的检测也是精确和有效的，因为它们能够非常快速地跨越大量距离。

此外，它还可以在任何时间，任何条件下运行，而光学传感器则受到白天黑夜和气候条件的限制。

因此，微波遥感在日照不足和濛濛雾气的情况下仍然可以正常运行。

另一方面，微波遥感所受到的缺陷将限制它对特定领域的应用，例如视觉表面检测。

在这种情况下，微波的数据处理可能会过于简单（例如进行分类，而不是分析图像），从而无法满足实际应用的要求。

此外，其占存储器的效率也比光学存储低得多，这是由于大小比较大的探测阵列和/或滤波数据处理所导致的。

微波遥感原理微波遥感是一种利用微波进行遥感探测的技术，它可以获取地球表面的信息，包括地形、植被、土壤、水文等。

微波遥感具有天气无关性和全天候性的优点，因此在农业、环境监测、气象预测、国防安全等领域有着广泛的应用。

微波遥感的原理是利用微波与地物之间的相互作用来获取地物的信息。

微波在穿过大气层和与地物相互作用时会发生散射、反射、吸收等现象，不同地物对微波的响应也不同，因此可以通过分析微波与地物之间的相互作用来识别和提取地物信息。

微波遥感的基本原理可以用雷达技术来解释。

雷达是一种利用电磁波进行探测和测距的技术，它发射的微波脉冲被地物反射后再接收，通过测量微波的传播时间和频率的变化来获取地物的位置、形状、运动状态等信息。

在微波遥感中，利用雷达技术可以获取地表的高程、形态、粗糙度等信息。

除了雷达技术，微波遥感还可以利用 passiv 微波遥感技术。

在 passiv 微波遥感中，利用地物自身发射的微波辐射来获取地物的信息。

地物的微波辐射受地物的温度、湿度、盐度等因素影响，因此可以通过分析地物的微波辐射来获取地物的温度、湿度、盐度等信息。

微波遥感技术在农业领域有着广泛的应用。

通过微波遥感可以获取作物的生长状态、土壤湿度、地表温度等信息，帮助农民进行精准农业管理，提高农作物的产量和质量。

同时，微波遥感还可以监测农田的水分状况，帮助农民进行灌溉调度，提高水资源利用效率。

在环境监测领域，微波遥感可以用来监测湖泊、河流、海洋等水体的水质、水温、水位等信息，帮助保护水资源、预防水灾。

此外，微波遥感还可以监测森林、草原、湿地等生态系统的变化，帮助保护生态环境、预防自然灾害。

总的来说，微波遥感技术具有广泛的应用前景，可以为农业、环境监测、气象预测、国防安全等领域提供重要的数据支持。

随着技术的不断发展，微波遥感技术将会发挥越来越重要的作用，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。

微波遥感一、微波遥感概述1、微波微波是指波长1mm——1m（即频率300MHz——300GHz）的电磁波，包括毫米波、厘米波、分米波，它比可见光-红外（0.38——15μm）波长要大的多。

最长的微波波长可以是最短的光学波长的250万倍。

常用的微波波长范围为0. 8～30厘米。

其中又细分为K、Ku、X、G、C、S、Ls、L等波段。

微波遥感用的是无线电技术。

微波遥感：是传感器的工作波长在微波波谱区的遥感技术，是利用某种传感器接受地理各种地物发射或者反射的微波信号，藉以识别、分析地物，提取地物所需的信息。

微波遥感系统有主动和被动之分。

所谓主动微波遥感系统，指遥感器自身发射能源。

“雷达”是一种主动微波遥感仪器。

雷达是用无线电波探测物体并测定物体距离的，这一过程中需要它主动发射某一频率的微波信号，再接收这些信号与地面相互作用后的回波反射信号，并对这两种信号的探测频率和极化位移等进行比较，生成地表的数字图像或者模拟图像。

微波辐射计是一种被动微波遥感仪器，记录的是在自然状况下，地面发射、反射的微弱的微波能量。

2、微波遥感的历史微波遥感的发展可以追溯到20世纪50年代早期，由于军事侦察的需求，美国军方发展了侧视机载雷达。

之后，侧视机载雷达SLAR 逐步用于非军事领域，成为获取自然资源与环境数据的有力工具。

1978年美国发射的Seasat海洋卫星以及随后发射的航天飞机成像雷达计划、苏联发射的Cosmos1870，标志着航天雷达遥感的开始。

20世纪90年代以来各国相继发射了一系列的星载雷达，单波段单极化雷达遥感得到了很大的发展。

进入21世纪以来另有一系列先进的雷达遥感计划得以实施，使得多波段多极化雷达遥感得到了很大的发展。

这一系列计划的实施大大地推动了极化雷达和干涉雷达等新型雷达的发展，使卫星雷达遥感进入了一个新时代。

我国的微波遥感事业起步于上世纪70年代。

在国家历次科技攻关中，遥感技术都作为重要项目列入。

经过若干阶段的发展，近年来已取得了技术、理论及应用研究的全面发展。

1． 微波遥感的优势与不足？优越性1．微波能穿透云雾，雨雪，具有全天候工作能力2．微波对地物有一定的穿透能力3．微波能提供不同于可见光和热红外遥感所能提供的某些信息4．微波遥感的主动方式可进行干涉测量。

不足1．雷达传感器的空间分辨能力比可见光和近红外传感器低2．其特殊的成像方式使得数据处理和解译相对困难3．与可见光和红外传感器数据不能在空间上位置一致2．电磁波的干涉：有两个（或两个以上的）频率，振动方向相同，相位相同或相位差恒定的电磁 波在空间叠加时，合成波振幅为各个波振幅的矢量和。

因此，会出现交叠区某些地方振动增强，某 些地方振动减弱或完全抵消现象，这种现象称为电磁波的干涉3．电磁波的衍射：如果电磁波投射在一个它不能透过的有限大小的障碍物上，将会有一部分波从 障碍物边界外通过。

这部分波在超越障碍物时，会改变方向，绕过边缘到达障碍物后面，这种使一 些辐射量发生方向改变的现象称为电磁波的衍射4．电磁波的极化：波的极化是指在空间给定点上电场强度矢量的取向随时间变化的特性。

用电 场强度矢量的端点在空间描绘出的轨迹来表示。

如果这种变化具有确定的规律，就称为极化电磁波5．微波的主要大气效应（1）一般来说，电磁波波长越短（频率高），大气衰减越显著，相反，波 长越长（频率低），大气衰减可忽略（2）大气对微波的衰减作用主要有：1．大气中的水分子和氧 分子对微波的吸收2．大气微粒对微波的散射（微粒直径<波长，发生瑞利散射；微粒直径>波长， 发生米氏散射）3．随波长的减小，云层微粒与雨滴微粒对微波的衰减也变得愈发显著1．微波散射计：是一种有源微波遥感器，功能是测量地物表面（或体积）的散射或反射特性2．微波高度计：高度计是一种主动式微波测量仪，具有独特的全天时，长时间历程，观测面积大， 观测精度高，时间准同步，信息量大的能力和特点、3．真实（合成）孔径雷达：运动平台携带真实孔径天线从空中掠过，由天线向平台的一侧或两侧发 射波束并扫描地面。

微波遥感一、微波遥感概述1、微波微波是指波长1mm——1m（即频率300MHz——300GHz）的电磁波，包括毫米波、厘米波、分米波，它比可见光-红外（0.38——15μm）波长要大的多。

最长的微波波长可以是最短的光学波长的250万倍。

常用的微波波长范围为0. 8～30厘米。

其中又细分为K、Ku、X、G、C、S、Ls、L等波段。

微波遥感用的是无线电技术。

微波遥感：是传感器的工作波长在微波波谱区的遥感技术，是利用某种传感器接受地理各种地物发射或者反射的微波信号，藉以识别、分析地物，提取地物所需的信息。

微波遥感系统有主动和被动之分。

所谓主动微波遥感系统，指遥感器自身发射能源。

“雷达”是一种主动微波遥感仪器。

雷达是用无线电波探测物体并测定物体距离的，这一过程中需要它主动发射某一频率的微波信号，再接收这些信号与地面相互作用后的回波反射信号，并对这两种信号的探测频率和极化位移等进行比较，生成地表的数字图像或者模拟图像。

微波辐射计是一种被动微波遥感仪器，记录的是在自然状况下，地面发射、反射的微弱的微波能量。

2、微波遥感的历史微波遥感的发展可以追溯到20世纪50年代早期，由于军事侦察的需求，美国军方发展了侧视机载雷达。

之后，侧视机载雷达SLAR 逐步用于非军事领域，成为获取自然资源与环境数据的有力工具。

1978年美国发射的Seasat海洋卫星以及随后发射的航天飞机成像雷达计划、苏联发射的Cosmos1870，标志着航天雷达遥感的开始。

20世纪90年代以来各国相继发射了一系列的星载雷达，单波段单极化雷达遥感得到了很大的发展。

进入21世纪以来另有一系列先进的雷达遥感计划得以实施，使得多波段多极化雷达遥感得到了很大的发展。

这一系列计划的实施大大地推动了极化雷达和干涉雷达等新型雷达的发展，使卫星雷达遥感进入了一个新时代。

我国的微波遥感事业起步于上世纪70年代。

在国家历次科技攻关中，遥感技术都作为重要项目列入。

经过若干阶段的发展，近年来已取得了技术、理论及应用研究的全面发展。

微波遥感技术的原理与应用引言：遥感技术是一种通过利用航空器或卫星携带的传感器来获取地球表面信息的技术手段。

而微波遥感技术是遥感技术中的一种重要手段，这种技术利用微波波段的电磁波与地球表面相互作用，从而获取地球表面信息。

本文将重点介绍微波遥感技术的原理与应用。

一、微波遥感技术的原理微波遥感技术的原理是利用微波波段的电磁波对地球表面进行探测与测量。

1. 电磁波和物体的相互作用电磁波在传播过程中与物体相互作用，其中包括反射、散射和吸收等现象。

在微波波段，不同的地物对电磁波的反应有所不同，这样就可以通过测量反射、散射和吸收等现象来推测地物的性质和分布。

2. 微波的频率选择微波波段的频率选择是根据地物的特性来决定的。

比如，对于陆地地表，2.4GHz的频率可以穿透植被和云层，较好地获取地表特征；而对于海洋，13.6GHz 的频率可以有效穿透海洋表面获取海洋参数。

3. 微波遥感的传感器微波遥感技术需要搭载相应的微波传感器。

这些传感器一般分为主动传感器和被动传感器两类。

主动传感器是通过发送微波信号并接收回波来获取地表信息，而被动传感器则是通过接收地球表面反射的微波信号来获取信息。

二、微波遥感技术的应用微波遥感技术有着广泛的应用，涵盖了农业、水资源、气象、环境等多个领域。

以下将针对其中的几个领域进行介绍。

1. 农业监测微波遥感技术在农业监测中有着重要的作用。

利用微波遥感技术可以监测农作物的生长情况、土壤湿度以及植被覆盖度等指标，从而帮助农民进行准确的农业生产管理，提高农作物的产量和质量。

2. 水资源监测微波遥感技术可以用来监测水资源的分布和变化情况。

通过测量水体的微波反射、散射和吸收等现象，可以获取水体的表面温度、水质和水面高度等信息。

这对于水资源的管理和保护具有重要意义。

3. 气象预报微波遥感技术在气象领域也有广泛的应用。

通过对大气中的微波辐射进行测量，可以获取大气温度、湿度和云量等信息，进而用于天气预报和气候研究。

微波遥感一、微波遥感概述1、微波微波是指波长1mm——1m（即频率300MHz——300GHz）的电磁波，包括毫米波、厘米波、分米波，它比可见光-红外（0.38——15μm）波长要大的多。

最长的微波波长可以是最短的光学波长的250万倍。

常用的微波波长范围为0. 8～30厘米。

其中又细分为K、Ku、X、G、C、S、Ls、L等波段。

微波遥感用的是无线电技术。

微波遥感：是传感器的工作波长在微波波谱区的遥感技术，是利用某种传感器接受地理各种地物发射或者反射的微波信号，藉以识别、分析地物，提取地物所需的信息。

微波遥感系统有主动和被动之分。

所谓主动微波遥感系统，指遥感器自身发射能源。

“雷达”是一种主动微波遥感仪器。

雷达是用无线电波探测物体并测定物体距离的，这一过程中需要它主动发射某一频率的微波信号，再接收这些信号与地面相互作用后的回波反射信号，并对这两种信号的探测频率和极化位移等进行比较，生成地表的数字图像或者模拟图像。

微波辐射计是一种被动微波遥感仪器，记录的是在自然状况下，地面发射、反射的微弱的微波能量。

2、微波遥感的历史微波遥感的发展可以追溯到20世纪50年代早期，由于军事侦察的需求，美国军方发展了侧视机载雷达。

之后，侧视机载雷达SLAR 逐步用于非军事领域，成为获取自然资源与环境数据的有力工具。

1978年美国发射的Seasat海洋卫星以及随后发射的航天飞机成像雷达计划、苏联发射的Cosmos1870，标志着航天雷达遥感的开始。

20世纪90年代以来各国相继发射了一系列的星载雷达，单波段单极化雷达遥感得到了很大的发展。

进入21世纪以来另有一系列先进的雷达遥感计划得以实施，使得多波段多极化雷达遥感得到了很大的发展。

这一系列计划的实施大大地推动了极化雷达和干涉雷达等新型雷达的发展，使卫星雷达遥感进入了一个新时代。

我国的微波遥感事业起步于上世纪70年代。

在国家历次科技攻关中，遥感技术都作为重要项目列入。

经过若干阶段的发展，近年来已取得了技术、理论及应用研究的全面发展。

微波遥感原理微波遥感是一种利用微波进行地球观测的技术，它通过接收地面或大气所辐射的微波信号，来获取地表或大气的相关信息。

微波遥感具有全天候、全天时、穿透云雾的能力，因此在农业、气象、水资源、环境监测等领域有着广泛的应用。

首先，微波遥感的原理是基于微波与地物之间的相互作用。

微波在穿过大气、地表和植被时，会受到不同程度的散射、吸收和反射。

这些微波信号在传播过程中会携带着地物的信息，如地表类型、植被覆盖度、土壤湿度、大气温度等。

因此，通过接收和解译微波信号，就可以获取地球表面和大气的相关信息。

其次，微波遥感的原理还涉及到微波与地物之间的相互作用机制。

不同类型的地物对微波的响应是不同的，这种差异性被称为微波遥感的散射特性。

通过研究不同地物的散射特性，可以推断出地物的类型、结构和特征参数，实现对地物的识别和分类。

另外，微波遥感还可以利用微波在大气中传播的特性，获取大气温度、湿度、云层等信息。

由于微波波长较长，因此在大气中的传播受到大气分子的影响较小，能够穿透云层和雾霾，实现对大气的探测和监测。

此外，微波遥感还可以利用微波与地表的相互作用，获取地表的相关信息。

比如，微波在穿过植被时会受到散射和吸收，通过研究微波信号的变化，可以推断出植被的生长状况、湿度、盖度等信息。

同时，微波对土壤的散射特性也不同，可以用来推断土壤的湿度、类型和质地等参数。

总的来说，微波遥感是一种利用微波与地球表面和大气相互作用的技术，通过接收和解译微波信号，可以获取地球表面和大气的相关信息。

它具有全天候、全天时、穿透云雾的能力，因此在农业、气象、水资源、环境监测等领域有着广泛的应用前景。

随着遥感技术的不断发展，相信微波遥感在未来会发挥更加重要的作用，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。