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1、第3章 遥感成像原理 与遥感图像特征,3.1 遥感平台 Platform 3.2 摄影成像 Photograph 3.3 扫描成像 Scanning 3.4 微波遥感与成像 Microwave 可以进行全天时全天侯观测 具有一定穿透能力。,微波厘米波的谱段划分及探测对象,3.4 微波遥感与成像,微波遥感 通过微波传感器获取从目标地物发射或反射的微波辐射,经过判读处理来识别地物的技术。,1、微波遥感的特点,能全天候、全天时工作 对某些地物具有特殊波谱特性 如：冰与水 对冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力 趋肤深度H=5.3 10-31/2/, 表3.6 对海洋遥感具有特殊意义 海风,海浪,海冰
2、,油污染 分辨率较低，但特性明显,2、微波遥感方式和传感器,主动微波遥感侧视雷达 被动微波遥感微波辐射计,雷达及工作原理,雷达由脉冲发射机、接收机、发射接收开关、天线和显示记录器组成。 侧视雷达的结构示意图,发射器,转换开关,天线,接收机,显示记录器,2、微波遥感方式和传感器,Transmit,Receive,2、微波遥感方式和传感器,2、微波遥感方式和传感器,侧视雷达（side-looking radar） 真实孔径侧视雷达 (RARreal aperture radar) 合成孔径侧视雷达 (SARsynthetic aperture radar),机载侧视雷达 SLAR (Side-lo
3、oking Airbone Radar),3.侧视雷达及工作原理,工作原理 首先由脉冲发生器产生高功率调频电磁波，通过发射天线将该信号向平台行进方向的侧向发射出去。随后借助发射/接收转换开关，通过天线接收被目标地物回来的后向散射回波信号，包括振幅和位相等。,3.侧视雷达及工作原理,由于地面各点到平台天线距离不同，各点反射信号接收的时间也不同，即近距离者先记录，远距离者后记录，从而实现距离方向上的扫描。 通过平台的前进，扫描面在地面上移动，从而实现行进方向上的扫描。,3.侧视雷达及工作原理,(Distance),3.侧视雷达及工作原理,雷达的回波强度既与雷达遥感系统参数有关，如波长，俯角、极化方
4、式等；也与目标地物的性质（复介电常数）、地面坡度、表面粗糙度等有关。 发射的波长越短，回波信号越强。 俯角越大，回波信号越强。 金属等良导体回波强；非导体则回波弱。 斜坡较平地回波强。 表面（水平）光滑的无回波，表面粗糙的回波强。,极化方式,雷达系统在发射或接受电磁波时要对电磁波极化(polarization),有两种极化方式: 垂直极化( vertical ,V) 水平极化( horizontal,H) 四种极化组合方式: VV HH HV VH,雷达图像的分辨率在距离方向和方位方向是不一样的。,方位方向,距离方向,3.侧视雷达及工作原理,距离分辩率：距离方向上能够分辨的最小目标的尺寸 Pg
5、=c /(2cos),脉冲宽度越短，距离分辨率越高,俯角越大，距离分辨率越高,3.侧视雷达及工作原理,方位分辩率：方位方向上能够分辨的最小目标的尺寸 Pa= R= R /D,脉冲波长越短，天线孔径D越大，观测距离越短，方位分辨率越高,R,Pa,D,3.侧视雷达及工作原理,合成孔径侧视雷达的特点：在距离方向上采用脉冲压缩来提高分辨率，在方位方向上通过合成孔径来提高分辨率。 合成孔径技术的基本思想：用一个小天线作为单个辐射单元，在遥感平台移动的过程中以一定的时间间隔发射脉冲信号，并在不同的位置上接收回波信号，将幅度和相位同时记录和贮存下来。 合成孔径天线是在不同位置上接收同一地物的回波信号。,4、
6、合成孔径侧视雷达,3.5 微波遥感与成像,Synthetic Aperture RADAR (SAR),A longer antenna is “synthesized” electronically by using the same antenna but moving it. Recall that the azimuth resolution gets better with longer antennas in SLAR systems.,Synthetic Aperture RADAR (SAR),If we include the ability to detect wavele
7、ngths, we can see the Doppler shift (lower frequency behind the sensor, higher ahead).,3.侧视雷达及工作原理,距离分辩率：同真实孔径雷达，一般采用脉冲压缩技术，以缩短发射波长。 Pg=c /(2cos),3.侧视雷达及工作原理,方位分辩率：比真实孔径雷达大大提高。 Ps= R= Pa R =（ /Ls） R = = （/D） R R D,D,R,Pa,Ls,方位分辨率与距离无关，只与天线的孔径D有关。而且D越小，方位分辨率越高。,4、侧视雷达图像的几何特征,为斜距投影 垂直飞行方向比例尺由小变大 产生透视收
8、缩，顶底位移 投影差与中心投影方向相反，位移量不同。,Spatial Resolution of SLAR,Rr varies by depression angle, so closer objects are harder to resolve than distant objects,Geometric Distortions in RADAR,Foreshortening: slopes angled towards the sensor will appear compressed vs. angles away from sensor. Higher objects are closer to the sensor (H is smaller), so will appear to have a smaller GR. Larger depression angles cause more foreshortening. Nearer objects will have more foreshortening,几个主要的微波传感器的观测参数,Geometric Distortions in RADAR,