第一章 微波遥感基础

1.微波遥感分类• 主动微波遥感，被动微波遥感• 微波辐射计，微波散射计，微波高度计，成像雷达• 真实孔径雷达，合成孔径雷达，机载和星载• 干涉SAR，极化SAR2.微波遥感的意义全天候，全天时，植被穿透性，地表穿透性，独特的遥感机理，干涉测量能力，多极化，多波段，高分辨率，与其它遥感手段互补电磁波谱微波波谱微波波段：0.1-100cm短K->X->C->S->L->P 长为什么星载雷达系统不采用K/P波段？答：K波段波长短，虽然有较好精确性，但是此波长可以被水蒸气强烈吸收，使这一波段的雷达不能在雨中和有雾的天气使用。

P波段波长较长，由于微波穿过大气层时会产生法拉第旋转，低频长波旋转程度大，极大限制了空基P波段微波遥感系统的可行性。

且由于波长较长其分辨率低。

目标的散射特性与哪些因素有关？电磁波辐射在非均匀媒质或各向异性媒质中传播时多方位、多角度地改变原来传播方向的现象，即目标对入射电磁波能量的重定向。

瑞利散射：(a < 0.1λ)散射光波长等于入射光波长，散射粒子远小于入射光波长。

米氏散射：(0.1λ < a<10λ)当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射。

光学(非选择性)散射（10λ < a）散射粒子的粒径比辐射波长大得多时发生的散射，散射系数与波长无关。

目标的散射特性首先取决于目标尺寸和雷达波长间的关系（粗糙度），入射角、介电特性（介电常数增加，反射增加）和极化特性。

如何提高真实孔径雷达分辨率？距离分辨率（地距分辨率）Rg = (tc/2) secβ斜距分辨率Rr=tc/2 (沿波束方向)脉冲宽度越小，俯角越小，距离分辨率越高，俯角太小地形影响严重，当俯角一定时，减小脉冲宽度可提高距离分辨率，所以合成孔径雷达在距离向采用脉冲压缩技术chirp（距离压缩）方位向分辨率Ra = (λ/d) R(又R=H/sinβ=H/cosθ )提高方位分辨率=>加大天线孔径，波长较短电磁波，缩短观测距离合成孔径技术合成孔径雷达分辨率与哪些参数相关？距离向分辨率Rg=(tc/2)/cosβ方位向分辨率Ls=βsR=D/2什么是多视？多视：用平均法减低相干观测系统上特有的乘性随机噪声光斑；把合成孔径长度分为N个区间，每区间内方位压缩后相加平均，N为视数降低了空间分辨率，换取辐射分辨率的提高SAR图像有哪些特点？1.穿透性：大气对电磁波的衰减与电磁波有关，波长越长，衰减越小2．斑点噪声：雷达图像上每个像素的信号是电磁波与各微散射体相互之间加强或减弱作用的集成，在影像中以斑点的形式表现出来。

微波遥感哟不要第一章：微波遥感：利用某种传感器接收地面各种地物发射或反射的微波信号，藉以识别、分析地物，提取所需信息。

红外遥感是利用0.76~1000微米的红外涉嫌与各类地物关系来进行资源与环境调查和检测。

为什么微波遥感这么具有吸引力，它究竟具有什么优越性？一、微波能穿透云雾、雨雪，具有全天候工作能力。

二、微波对地物有一定穿透能力。

三、微波能提供不同于可见光和红外遥感所能提供的某些信息。

四、微波遥感的主动方式，雷达遥感不仅可以记录电磁波振幅信号，而且可以记录电磁波相位信息。

微波遥感分为主动和被动方式。

波长越长，穿透能力越强。

同一种土壤温度越小，穿透越深。

干涉测量：由数次同侧观测得到的数据可以计算出针对地面上每一点的相位差，进而计算出这一点的高程，其精度可以达到几米。

微波主动式传感器获得的图像常成为雷达图像，这是因为成像微波遥感常采用真实孔径雷达和合成孔径雷达，都是由雷达发展而来。

微波遥感也可以采用被动工作方式，这主要是微波辐射计的工作。

微波辐射计目前也成为重要的微波遥感工具。

所谓电磁波，就是以波动形式在空间传播并传递电磁能量的交变电磁场。

电磁波具有波长、传播方向、振幅和偏振面四个基本物理量。

这四个物理量一旦确定，一个平面电磁波就被完全决定了。

一般来说，振幅是指电场振动的幅度，它表示电磁波传递的能量大小，极化面是指电厂振动方向所在的平面。

电磁波的基本特性与微波微波是电磁波的一种形式，因此了解电磁波的一些基本特征也是对微波基本特征的了解。

1.叠加原理2.相干性和非相干性3.衍射4.极化（p7）在一定条件下，任何物体都能向外发射电磁辐射，而这种因热物体都会发射出由这一温度所决定的热辐射，一般只要温度在0 K以上，一切物体都会发射出由这一温度所决定的热辐射。

所有的物体都能吸收电磁辐射，吸收能力越强，其辐射能力也就越强。

大气对微波的衰减作用主要有大气中的水分子和氧分子对微波的吸收，大气微粒对微波的散射。

氧分子的吸收作用较强。

2 微波遥感基础原理本章要点本章从电磁波传播的基本概念到SAR 的基本原理对于雷达遥感的基本知识作了概要的介绍，包括相干成像和合成孔径的概念、重要的参数、SAR影像的基本特征等。

主要内容§2．1 微波遥感物理基础§2．2 真实孔径雷达基本原理§2．3 SAR系统基本原理§2．4 SAR影像的主要特性2.1 微波遥感物理基础作业：目标的散射特性与哪些因素有关？在真空或介质中通过传播电磁场的振动而传输电磁能量的波。

E为电场矢量方向，M为磁场矢量方向，C为传播方向。

• 电磁波是时间和空间的函数• 电场矢量和磁场矢量相互垂直，而且又都垂直于传播方向• 电磁波具有波动性和粒子性• 波长、相干性、叠加性和极化等都是电磁波的重要特性＋幅度和相位• 如果某电磁波的电场矢量和磁场矢量均在垂直于传播方向的平面上，并且幅度为常数，则称为平面波在均匀介质中电磁波随时间作正弦变化，波长或频率是描述电磁波重要的参量。

微波偏振与极化Polarization电磁波遇到“狭缝”的障碍物时，能够通过狭缝的振动分量，称为电磁破的偏振非偏振光，偏振光，部分偏振EHZE 线极化H ZE 椭圆极化H ZE 圆极化H Z极化即电场振动方向的变化趋势，线极化是电场矢量方向Polarization of Microwave水平极化是指电场矢量与入射面垂直 垂直极化是指电场矢量与入射面平行EHZ 垂直极化同极化HH，VV交叉极化HV，VH目标入射平面衍射衍射：波在传播过程中经过障碍物边缘或孔隙时所发生的传播方向弯曲现象。

远场衍射，也称夫琅和费衍射，若光源或观察屏离开衍射孔或缝为无限远，这种衍射现象称远场衍射。

衍射现象是波的特有现象，一切波都会发生衍射现象；孔隙越小，波长越大，这种现象就越显著。

衍射对微波遥感的两个意义：天线；感兴趣的地表目标的大小与微波传感器的波长是相当的（毫米-米），土壤粗糙度、树枝、麦秆、水波和海浪等。

微波遥感基础微波遥感基础微波遥感基础 (1)⼀、微波遥感物理基础 (2)⼆、微波遥感技术的简介 (4)2.1 微波遥感 (4)2.2 微波遥感器 (5)2.2.1 雷达散射计 (5)2.2.2 微波辐射计 (5)2.2.3 雷达⾼度计 (6)2.3 微波遥感技术的特点 (7)2.4 微波遥感的优越性 (7)2.5 微波遥感的不⾜ (7)2.6 微波微波拥有强⼤⽣命⼒的根源 (7)2.7 我国微波遥感的差距 (8)三、雷达概念、分类 (8)3.1 成像雷达 (8)3.2 ⾮成像雷达 (8)3.3 真实孔径雷达 (9)3.4 合成孔径雷达 (9)3.5 极化雷达 (10)3.6 ⼲涉雷达 (11)3.7 激光雷达 (11)3.8 侧视雷达 (11)四、微波遥感图像 (11)4.1雷达图像 (11)4.1.1雷达图像 (11)4.1.2 雷达图像显⽰ (12)4.1.3 雷达图像分辨率 (12)4.1.4 雷达图像的处理 (12)4.2 侧视雷达图像 (13)4.3 雷达图像校准 (14)4.4 雷达图像定标 (14)4.5 雷达图像模拟 (14)五、微波遥感定标 (15)六、微波遥感概念、理论和技术的突破 (15)七、我国微波遥感的差距 (16)⼋、微波相关技术介绍 (17)8.1 偏振探测技术的特点 (17)8.2 微波散射特性 (18)九、微波遥感有待进⼀步研究的问题 (19)⼗、微波遥感的应⽤ (20)10.1 空间对地观测 (20)⼀、微波遥感物理基础电磁波具有波长（或频率）、传播⽅向、振幅和极化⾯（亦称偏振⾯）四个基本物理量。

极化⾯是是指电场振动⽅向所在的平⾯。

电磁波谱有时把波长在mm到km很宽的幅度内通称为⽆线电波区间，在这⼀区间按照波长由短到长⼜可以划分为亚毫⽶波、毫⽶波、厘⽶波、分⽶波、超短波、短波中波和长波。

其中的毫⽶波，厘⽶波和分⽶波三个区间称为微波波段，因此有时⼜更明确地吧这⼀区间分为微波波段和⽆线电波段。

微波遥感复习重点说明：黄色为一班勾画二班未勾画重点，蓝色为二班勾画一班未勾画重点多项选择题6题18分1. 主被动微波传感器（给选项哪个是主动，哪个是被动？）主动：成像雷达、雷达散射计、雷达高度计、气象雷达等被动：微波辐射计等2. 给出几个传感器，要知道哪些是成像的，哪些是不成像的？非成像微波传感器：微波散射计、雷达高度计、无线电地下探测器成像微波传感器：微波辐射计、侧视雷达、合成孔径侧视雷达3. 考察微波波段电磁波性质叠加原理、相干性和非相干性、衍射、极化4. 微波对土壤有一定的穿透性，那么穿透深度受哪些因素控制？土壤湿度、土壤类型、微波频率。

5. 雷达图像的几何特点？给出几个特点（光学和雷达），要知道哪个是雷达图像的特点？斜距显示的近距离压缩、透视收缩和叠掩、雷达阴影6. 雷达图像上，图像距离跟哪些因素有关系？（目标在地面上的距离和在雷达图像上的距离的比例尺跟哪些因素是有关系，斜距和地距跟哪些因素有关系？）斜距显示时比例尺f ’不是常数，它与俯角成反比，俯角越大，f 越小。

地距显示的图像比例尺为常数，在距离向没有形变。

7. 引起侧视雷达几何变形的原因？斜距投影变形、外方位元素变化的影响、地形起伏的影响、地球曲率的影响、大气折射的影响、地球自转的影响名词解释5题25分1. *视在温度：也称表观温度，它是利用天线进行辐射能量量测时用到的一个物理量，表示入射到天线上的能量。

它不仅包括地面物体的辐射能量，还有大气的辐射能量，以及被地面物体反射或散射的大气辐射能量。

2. 亮温（亮度温度）：和被测物体具有相同辐射强度的黑体所具有的温度。

3. *透视收缩：雷达波束先到达坡底，最后才到达坡顶，于是坡底先成像坡顶后成像。

这种图像变形称为透视收缩。

4. 雷达阴影：在山的后坡雷达波束不能到达，因而也就不可能有回波信号，在图像上形成暗区，没有信息，从而形成雷达阴影。

5. 天线增益：天线增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。