第十一讲微波遥感
第讲、微波遥感
(1) 概述 (2) 侧视雷达系统的工作原理 (3)合成孔径雷达 (4)侧视雷达图像的几何特征 (5)侧视雷达图像的信息特点 (6)微波传感器及其遥感平台
1、概述
1、1微波波段划分
微波波段三个区间：毫米波、厘米波和分米 微波波段细分：并赋以更详细的命名如图 7 ．1列出常用的微波波段：Ka，K、Ku、 X、C、S，L、P．其波长与频率的关系见 表7．1。在微波遥感中．Ka、X、L。等都 是常用波段
1、概述-1、4、微波传感器
（2）侧视雷达 侧视雷达是在飞机或卫星平台上由传感器
与飞行方向垂直的侧面，发射一个窄的波束， 覆盖地面上这一侧面的一个条带．然后接收 在这一条带上地物的反射波．从而形成一个 图像带。随着飞行器前进，不断地发射这种 脉冲波束，又不断地接收回波，从而形成一 幅一幅的雷达图像。
非成像传感器：微波散射计，雷达高度计 成像传感器：共同特征是获得在地面扫描所得
到的带有地物信息的电磁波信号并形成图像。 这些传感器可以是主动遥感．例如侧视雷达、 合成孔径雷达等。也可以是被动遥感．比如微 波辐射计。
1、概述-1、4、微波传感器
（1）微波辐射计
微波辐射计主要用于探测地面各点的亮 度温度并生成亮度温度图像。由于地面物体 都具有发射微波的能力，其发射强度与自身 的亮度温度有关。通过扫描接收这些信号并 换算成对应的亮度温度图．对地面物体状况 的探测很有意义。
1、概述-1.2微波遥感的优点
第四微波还具有某些独特的探测能力。 微波是海洋探测的重要波段，适用于精 确的距离测量、海面波动、风力等。微 波还是测量地面高程、大地水准面等的 良好波段。此外．在土壤水分及地表下 测量等方面也是可见光和红外遥感所达 不到的。
1、概述-1.3微波辐射的特征
叠加：当两个或两个以上的波在空间传播时。如果在 某点相遇．则该点的振动是各个波独立引起该点振动 时的叠加.
1、概述-微波波长与频率
波段名称
Ka K Ku X C S L P
波长／cm 0.75~1.1 1.1~1.67 1.67~2.4 2.4~3.75 3.75~7.5 7.5 ~ 15 15~30 30~100
频率／MHz 40.000~26.500 26.500~18.000 18.000~12.500 12.500~8.000 8.000~4.000 4.000~2. 000 2.000~1.000 1.000~0.300
1、概述-1.3微波辐射的特征
水平极化指电场矢量与雷达波束入射面 垂直，记作H。垂直极化是电场矢量与入 射面平行．记作v(图7．4)。
雷达波发射后遇目标平面而反射。其极 化状况在反射时会发生改变．根据传感 器发射和接收的反射波极化状况可以得 到不同类型的极化图像。
1、概述-1.3微波辐射的特征
极化方式
极化方式
特征描述
水平极化HH 发射和接收的电磁波同为水平极化
垂直极化VV 发射和接收的电磁波同为垂直极化
交叉极化图 像HV
交叉极化图 像VH
圆极化波
发射为水平极化H．而接收垂直极化V 发射垂直极化V。而接收水平相化H 电场矢量在与传播方面垂直的平面上运动
1、概述-1、4、微波传感器
微波传感器可分为两大类：非成像传感器和成 像传感器。
1、概述-1.2微波遥感的优点
微波对地表面的穿透能力较强
一般来说，波长越长．穿透能力越强，但也与地表物 质的性质相关。沙土、沃土、粘土相比较．干沙土穿 透性最强，但土壤中的水分对穿透性影响很大。因此， 无论对哪类土壤，湿度越大，穿透性越小。不同的物 质，微波的穿透能力有很大不同．同样的频率对干沙 可以穿透几十米，对冰层则能穿透百米。总的来说， 微波的穿透能力比其他波段强，但需要注意的是，微 波对于金述-1.2微波遥感的优点
微波具有穿云透雾能力。
这使遥感探测可以不受天气影响地进行 (波长越长，散射越弱。大气中的云雾水 珠及其他悬浮微粒比起微波波长要小很 多)
1、概述-1.2微波遥感的优点
微波可以全天候工作 可见光由太阳辐射而来，太阳照射时可以观
测到，夜晚就不可能观测。而微波无论是被 动遥感(接收目标物发射的微波信号)或主动 遥感(传感器发出微波信号再接收地面目标物 反射回来的信号)都不受黑夜的影响而全天候 工作。而且相对于同样可以进行夜间工作的 红外遥感而言．微波的大气衰减很小。
1、概述-1、4、微波传感器
（3）合成孔径雷达 合成孔径雷达与侧视雷达类似．也是在飞
机或卫星平台上由传感器向与飞行方向垂直 的侧面发射信号。所不同的是将发射和接收 天线分成许多小单元，一单元发射和接收信号的
时刻不同。由于天线位置不同，记录的回波相位和 强度都不同。这样做的最大好处是提高了图像
在飞行方向上的分辨率。天线的孔径越小．则分辨 率越高。
相干性：两波相干时，在交叠的位置，相位相同的地 方，振动加强，相位相反的地方振动抵消．其他位置 均有不同程度的减弱。当两束微波相干时，在微波雷 达图像上会出现颗粒状或斑点状特征。当两束波不符 合相干条件时，即为非相干波。这时叠加后的合成波 振幅是各个波振幅的代数和．因此上述现象在雷达图 像上便不会出现
§7.2 侧视雷达系统的工作原理
侧视雷达系统常表示为SLR(side— looking radar system)。如果是侧视机 载雷达系统则表示为SLAR。系统中的天 线称之为真实孔径天线
1、概述-1.3微波辐射的特征
衍射：电磁波传播过程中，如果遇到不能透 过的有限直径的物体，会出现传播的绕行现 象，即一部分辐射没有遵循直线传播的规律 而绕到障碍物的后面，这种改变传播方向的 现象称为衍射，微波传播时会发生衍射现象。
1、概述-1.3微波辐射的特征
极化：电磁波传播是电场和磁场交替变化 的过程．凡它们的方向相互垂直。电场常 用矢量表示，矢量必定在与传播方向垂直 的平面内。矢量所指的方向可能随时间变 化，也可能不随时间变化。当电场矢量的 方向不随时间变化时．称为线极化。线极 化分为水平极化和垂直极化。