第七章微波遥感
航天雷达遥感。
航天飞机成像雷达：可穿梭于地面与外空之间，高度在200300km之间，美国1981年发射SIR-A，1984年SIR-B，1994年 SIR-C，最初使用HH极化，后来多极化，视角可变可调整。
海洋卫星的特点
要求大面积、连续、同步或准同步探测，扫描宽度要大。 分辨率不能太低，近极地太阳同步轨道卫星，地面覆盖周期
理论计算表明，合成孔径雷达的方位分辨率
r =L/2 L为每个小天线的长度
与小天线组成，总长度为1km，每一小天 线长10m，所发射微波的波长为15cm，目标距天线1000km(斜 距)。 如是10m天线，目标地物的方位分辨率为？m 如是1km天线，目标地物的方位分辨率为？m
五、某些地物的雷达影像实例： 土壤：可用于考古和土壤含水量的测定。 对于植被：探测植被含水量，含水量高的植被，后向散射系
数比含水少的植被？。在繁密覆盖区，短波（2-6cm）能较好
探测农作物和树叶冠层，而土壤信息较少；较长的波段（1030cm）则较好地探测树干树枝，再长则可探察地表土壤信息。
遥感导论
第七章 微波遥感 Microwave RS
波长在1mm-1m的电磁波。在这一区间，按照波长由短 到长，又可分为毫米波、厘米波和分米波，统称做微 波波段。
微波有被动和主动之分。被动式接收地物辐射的微
波，可用于测地物温度，但微波辐射弱而？分辨率
低。
一般用主动式，天线向下方或侧下方发射强微波，
被地物吸收和反射，接收来自地物反射的180方向的
微波，也被叫做后向散射波，不同物体，后向散射
系数不同。
微波在发射和接收时常常仅用很窄的波段，所以按地物 反射特点和水汽吸收特点可分为：
波段名称 Ka R 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
雷达影像中距离和方位分辨率在不断发生变化，且 相互交叠，6km平台高度时机载雷达分辨率的变化：
波长 0.86cm 3.2cm 地面距离5km 8.6*14.1 46.9*18.7 地面距离20km 23.0*9.4 125*12.5
为解决图像中地物信息交叠和方位分辨率低的问题，50 年代末人们研制出合成孔径雷达技术，以前的雷达被叫 做真实孔径雷达，方位分辨率由天线的真实长度决定。
地物性质（物理性质）对散射强度的影响： P174。
地物的物理性质主要表现在电子特性上，在物理上被称为复 介电常数，用以描述材料的电性质（电容、传导率、反射 率）。通常定义为物体电容与真空电容之比。物体的复介电 常数越高，反射越强，穿透越弱。
自然界一般物体在干燥时，介电常数在3-8之间，水的介电常
水：有波浪的水面可视为粗糙面，当水面风速超过2m/s时，
水面波高大于1m，L波段可探测到波长大于100m的波浪，可观
测到潮汐运动形成的明暗纹理。
冰：可用于探测其空间分布、年龄、表面粗糙度、融水度和 杂质、厚度、是否有雪覆盖等，一般来说X和C波段可探测冰 的类型和冰层厚度，而L波段则只能对冰做整体探测。 城区：建筑物多，金属和光滑材料多，但地物多直角起伏， 易产生角反射，故城区在雷达图像上一定是高亮的。
频率/GHz 26.5-40 18-26.5 12.5-18 5-12.5 4-5 2-4 1-2 0.3-1
水气强吸收波段， 可用于探测天气
雨云
二、微波遥感的优点
早在二战中，微波已被用来作为夜间侦察的工具，
做为遥感技术手段之一，真正被重视是在20世纪60
年代，但由于硬件技术问题，90年代才形成微波遥
c.地物组成越疏松，穿透深度越大。30cm微波可穿透
干燥沙土达一两百米，沃土不到百米，粘土仅50米，
对冰层穿透能力更强。
4.微波具有某些独特的探测能力：
探测土壤含水量
地表覆盖下的探测
精确的距离测量：对地物距离的探测可利用到相位，
测距精度远高于可见光红外。测地面高程、大地水
准面，对海洋表面波动测量，如测波高波长、风力
要求2-3天，空间分辩率为250-1000m
可见光传感器主要用来探测水色，要求波段多而窄，灵敏度 和信噪比高。
要求水色卫星的降交点地方时在正午前后 某些海洋要素的测量，例如海面粗糙度的测量、海面风场的
测量，需要使用微波遥感（海洋多云雾、斜距式投影对地形
起伏敏感等）
按海洋卫星的用途，可分为三类卫星： 海洋水色卫星：水团颜色、温度、叶绿素含量
该合成孔径雷达的方位分辨率是？
7.4 侧视雷达图像的几何特征 一、斜距式投影固有的几何变形：
侧视雷达图像是斜距投影，距离分辨率近低远高。
如果三个地物目标ABC，长度相等，在图像上的大小
也等长，即为地距图像。机载雷达扫描带的角度变
化大，图像变形大。
二、地形畸变：在雷达波束覆盖的区域，地形如果有起伏，
传感器可设置为只发射和接收特定极化方式的波。
微波影像的四种极化方式：HH、HV、VV、VH，同极
化和交叉极化
极化方式的改变及改变量反应了地物的某些特征， 利用不同极化特征的图像，可解译出更多信息。一 般说来交叉极化图像更能体现地物的边缘和轮廓。
最常用的是HH极化（对地物的探测效果最好）
四、微波传感器
7.2 侧视雷达的工作原理：side-looking radar SLR， 如是机载，是SLAR，通过记录回波的时间和强度，来分 辨地物及其远近。
可见光红外传感器的分辨率，对应地物的范围是？形
状。但雷达发射微波覆盖地面，是一近处窄，远处宽
的扫描带，影像中一个像元，对应的地面长宽常不相 航线向为方位分辨率。距离分辨率近低远高，方位分 辨率近？远？
等
三、微波辐射的特征
微波有反射、吸收、散射、透射、衍射、叠加、相
干、极化等特征。
极化：按电场方向与入射面的垂直平行关系，又可
分为水平极化（和入射面垂直）和垂直极化（和入 射面平行）。
某种极化方向的波接触到地表后，一部分波的极化
方向会改变，即反射波中包括原极化方向波和其他
极化方向的波。
7.3合成孔径雷达
合成孔径雷达，synthetic aperture radar，SAR。侧视雷达 的一种，基本原理是利用短天线，通过修改数据记录和处理 技术，产生很长孔径天线的效果，显著提高了方位分辨率。
具体作法是：在沿飞行航迹方向上形成一个天线阵列，这些 天线在不同位置上接收同一地物的回波信号。回波的时间略 有不同，相位和强度也不相同，因地物距天线距离的远近也 在不断发生变化，产生多普勒频移，同时回波形成相干影像， 根据接收回波的频率的细微变化和相干的特征，可解算出更 细微的地物差异，就提高了方位分辨率。 其数据经过复杂的处理，才能得到地面的实际影像。
海洋动力环境卫星：海流位置、界线、流向、流速、海浪周
期、速度、波高
海洋综合探测卫星：海冰类型、海洋温度、海洋环境、海洋 净化等动态监测
雷达影像中像元亮度与？、？、波长、入射角、极化 方式有关，主要反映？。雷达影像的形象性较差（胡
椒面效应）
地物性质：指地物的复介电常数，值大，则反射？地
物如含水，则反射？水体？土壤？建筑区？树木？
1、非成像传感器：一般为主动式。 a.微波散射计：测量地物的散射或反射特性，通过 变换发射波的入射角和极化方式，以及波长，研究 地物散射特性的变化，研究用。
b.雷达高度计：根据发射和接收波的时间差，测量
目标物和遥感平台的距离：测地表高度、海浪高度
等
成像传感器：可以是主动形式，如侧视雷达、合成孔 径雷达，也可以是被动式，如微波辐射计（接收地物 热辐射的微波，再将其转化为黑体的温度，并生成亮 度温度图像，亮温图，非地物真实温度）
微波波长和地物性质有关。
a.波长越长，穿透能力越强：30cm的微波可穿干沙 土百米，3cm则仅能穿0.2m。
MSS彩红 外影像
SIR-A L波段
b.地物含水量和介电常数越大，穿透能力越弱：30cm
的微波可穿干燥沙达百米，沙中如含0.1%水，则仅能
穿透0.5米。微波对金属和良导体几无穿透能力。
开创了海洋-微波遥感的新阶段。近极地太阳同步轨道，轨高
之间的地区，覆盖全球海洋面积的95%。
790，倾角108，一次扫描海面宽度为1900km，能探测南北纬度？
搭载了5种传感器，三种为成像传感器。其SAR-A使用波长
23.6cm，HH极化，视角20-26度，扫描带宽度100km，空间分辨 率25m。被动多通道微波辐射计SNMR，有5个微波通道：0.811、 1.43、1.67、2.81、4.54cm。空间分辨率22-100km，扫描宽度 600km，辐射分辨率达零点几K，有云时测温精度为正负2K，测 风速精度为正负2m/s。可见光热红外辐射计VIR，通道0.520.73um、10.5-12.5um。可测海温，空间分辨率2-5km，带宽 1900km。
地物的微波辐射量很弱，能分辨地物，能测温，但空 分太低，微波遥感主要指主动的雷达遥感，微波穿云 透雾具穿透力，用途广泛，在海洋观测方面尤为重要。 主要的海洋卫星有Seasat、ERS、Envisat、Alos、
Radarsat等，也叫微波遥感卫星。
海洋卫星：第一颗海洋卫星是美国1978年6月发射的seasat-1，
等，其空间分辨率可分为两种，侧视向叫距离分辨率，
距离分辨率近低远高的原因：距离分辨率是指传感器 能够将两束回波区分开来的最短距离。近处两点间的 回波时间差小，传感器需要较宽的地面距离（即更多 的回波时间差）才能将两束回波区分出来，远处两点 的回波时间差大，传感器只需较短的地面距离即能将 两束回波区分出来。故近处距离分辨率小，而远处分 辨率高。脉冲越短，距离分辨率越高。
