武漢大學微波遙感復習要點

微波遙感復習要點武漢大學測繪學院XX1、微波遙感1mm-1m電磁波〔微波波段〕進展遙感的統(tǒng)稱。利用微波傳感器地表植被、松散沙層和枯燥冰雪具有肯定的穿透力量，又能夜以繼日地全天候工作。2、微波遙感傳感器：主動式：側(cè)視雷達〔成像、微波高度計〔不成像、微波散射計〔不成像〕被動式：微波輻射計〔成像。3、微波遙感的優(yōu)勢：全天時：主動被動微波遙感都不依靠；全天候；肯定的穿透力量：波供給特別信息,,土壤；供給相位信息：高程信息,地形形變信息〔雷達遙感不僅可以記錄電磁波振幅信息，還可以記錄電磁波相位信息，用于獵取高精度的DEM〕4、缺點,處理困難；不易解譯；與可見光紅外影像在幾何上很難全都。5、成像模式：寬掃描模式：天線〔雷達波束〕在成像時沿距離向掃描，使觀看范圍加寬，同時會降低方位向區(qū)分率。聚束模式:SAR成像模式而言，其放射波束一般正交于衛(wèi)飛行方向。而對聚束模式而言，雷達波束可以前后“斜視區(qū)分率提高到lm。條帶模式。6、微波：1mm-1m(0.3GHz-300GHz),L波段〔1-2GHz：15cm-30cm〕7、電磁波的根本物理量：頻率、傳播方向、振幅、極化。傳播過程遵循：反射、折射、衍射、干預、吸取、散射等規(guī)律。8、干預的定義：由兩個〔或兩個以上〕頻率、振動方向一樣，相位一樣或相位差恒定的電磁波在空間疊加時，合成波振幅為各個波的振幅矢量和。因此，會消滅交疊區(qū)某些地方振動加強，某些地方振動減弱或完全抵消的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為干預。產(chǎn)生干預現(xiàn)象的電磁波稱為相干波。波的相干性導致微波雷達圖像的像片上會消滅顆粒狀或斑點狀的特征。9、波的極化是指空間某點的電場強度矢量隨時間的變換規(guī)律。波的極化用電場強度矢量的端點在空間隨時間變化所畫的軌跡來表示。極化方式包括：線極〔水平極化、垂直極化、圓極化、橢圓極化。參考平面——入射波方向和地表法線方向。水平極化( 振動方向與參考平面垂直)。垂直極化( 振動方向與參考平面平行)。10多普勒效應率不同，二者之差為多普勒頻移。相互接近時，頻率增加，遠離時頻率削減。不僅使用與聲波，也使用與電磁波。11、大氣對微波的衰減主要是吸取和散射，其中水分子和氧分子吸取毫米波；大氣微?！菜?、冰粒和塵?！硨ξ⒉ㄟM展散射作用。12、微波與地物的相互作用：反射：地表平滑散射：地表粗糙主要散射重量保持相干特性。關鍵是后向散射〔逆入射方向的散射重量〕,與入射波極化方式一樣，一局部為正交極化。透射：主要在長波，復介電常數(shù)小，較枯燥地物構(gòu)造疏松，如沙，復介電常數(shù)大則無透射如水面、銅。折射TE〔水平〕TM〔垂直。4R2S /SAcos單位投影面積內(nèi)的散射率: S 0 00(0,s)4R2S /SA地表A單位面積散射系數(shù): S 0 指單位面積上雷達的反射率或者單位照耀面積上的雷達散射截面。它是入射電磁波與地面目標相互作用結(jié)果的度量。4R2S /S散射截面: S 0即散射波的全功率與入射功率密度之比物理意義: 目標的散射強度可用一外表面積度其大小為在觀看點處所截得的功率與射場一樣時所需截面的大小〔貌似是散射截面越大。散射力量越強。1、散射計〔有源、非成像角度以及極化，測量地物散射特性及外表特征。2、雷達高度計〔有源，非成象：放射和接收信號的時間延遲來測量距離。3、微波輻射計〔無源，成像型的低頻信號，來表述被測場景的地物信息。4。。/L〔L為天線長度〕/W〔Ｗ：天線寬度。5、距離向區(qū)分率：地面可以區(qū)分的兩目標最短距離。雷達放射的是短脈沖，信號之間必需空攝影相反。斜距區(qū)分率：Rc/2 地距區(qū)分率：c/2sini離地底點越近，入射角越小，區(qū)分率越低；側(cè)視時距離區(qū)分率好，近似垂直時反而差與航空攝影的狀況相反，雷達成像必需側(cè)視的緣由。6、方位向區(qū)分率：在方位向所能區(qū)分的兩個目標的最小距離。在航向上，兩個目標要能區(qū)分開來，就不能處于同一波束內(nèi)。方位向區(qū)分率等于雷達波束寬度所對應的弧長。A.R.R/D.H/Dcos 為了提高方位向的區(qū)分率，承受合成孔徑技術(shù)。7、合成孔徑雷達：利用雷達與目標的相對運動，把較小的真實天線孔徑與數(shù)據(jù)處理方法合成一種較大的等效天線孔徑的雷達。

R dS 方位向區(qū)分率僅由雷達天線的長度所確定？？？8、雷達方程：描述了雷達放射機放射雷達波束后山地地物目標后向散射，雷達天線所承受P.G

1 4A t . . .A G到的回波功率。4R2 4R2 29、假設波束照耀到地面的面積是Ａ，那么地物總的有效散射截面0.A的回波功率與后向散射系數(shù)

0有關。10、灰度方程：表達了雷達回波功率轉(zhuǎn)換為圖像密度的過程。1、側(cè)視雷達的圖像參數(shù)包括〔入射角、顯示方式〔、區(qū)分率〔空間區(qū)分率、灰度區(qū)分率、體區(qū)分率、灰度范圍。2〔〕：方位向比例尺是一個常量，距離向與俯角有關，距離天線越近則被壓縮的程度越大。為了得到距離向無幾何失真的圖像，3、承受地距顯示的形式。成像時加延時補償或幾何校正〔2〕透視收縮與疊掩：透視收縮：當雷達波束照耀到位于雷達天線的同一側(cè)的斜面時疊掩或頂部位移在雷達影像上當時發(fā)生疊掩；當時發(fā)生雷達陰影。俯角越大越簡潔產(chǎn)生疊掩，俯角越小越簡潔產(chǎn)生雷達陰影。4、地物目標的幾種類型〔點目標：尺寸遠小于一個區(qū)分單元，回撥信號很強，以亮點的形式表現(xiàn)在圖像上〔2〕線目標：在圖像上具有肯定外形的亮〔暗〕線目標，如鐵路、公路、橋梁、輸電線等〔3〕面目標/分布目標：同類的點或物質(zhì)隨機分布，并且外表很粗糙的大塊區(qū)域，如農(nóng)田、草地〔4〕硬目標：既不占相當面積，又不局限在區(qū)分單元，回撥信號在圖像上表現(xiàn)為一系列亮點或肯定外形的亮線，大多數(shù)人工建筑目標屬于此類，例如橋梁、輸電線和房屋，亮度肯定格外強。h5影響雷達圖像色調(diào)的因素〔〕粗糙度：

l8sinb，粗糙度與、是相對的。波長越長，俯角越小，外表越光滑2復介電常數(shù)〔介電常數(shù)和損耗因子：介電常數(shù)高則反射作用〔3〕波長：主要通過影響粗糙度和介電常數(shù)來影響圖像色調(diào)的，波長，相當于外表光滑，介電常數(shù)大〔4〕入射角：小則粗糙度增加，大則粗糙度減小。一般在陸地上空，雷達波束的入射角都在平直區(qū)范圍內(nèi)近垂直入射區(qū)變亮入射角掌握在近垂直入射區(qū)洋油污檢測。粗糙外表的散射特性比較平滑，隨入射角變化不大〔5〕極化方式：對于同極化，粗糙外表與比較光滑外表不同，HH<VV；近垂直入射時，兩種極化的差異很小。但水面和城市狀況不同。對于穿插極化，通?；夭ū韧瑯O化低8-25dB。所以穿插極化接收機的增益要高些。去極化〔產(chǎn)生穿插極化的過程〕q由平均的平滑起伏外表上反射系數(shù)的差異引起的準鏡面反射q格外粗糙的外表引起的屢次散射q地表趨膚深度層內(nèi)的非均勻物體引起的散射q地物目標本身的各向異性產(chǎn)生的散射〔6〕面散射和體散射的區(qū)分：q面散射的強度與外表復介電常數(shù)成正比，散射特性曲線的外形由外表粗糙度打算；q體散射的散射強度與內(nèi)部物質(zhì)介質(zhì)的不連續(xù)程度成正比，其散射曲線的外形由平均介電常數(shù)等因素打算〔7〕角反射器：回波信號很強，角反射器回波強度與材料有關。金屬角反射器>混凝土角反射器>木質(zhì)角反射器。6、雷達圖像中的某些虛假現(xiàn)象：地物的反射、散射和多路徑散射。7、〔包括不同極化方式〕5-15dB；地面多為粗糙面對入射角不敏感。農(nóng)作物與草地：1〕不同同極化或不同穿插極化之間差異小2〕同極化與穿插極化相差5~15分貝，曲線之間呈平行趨勢3〕一般對入射角不敏感水稻在近垂直入射區(qū)有較強回波〔水〕4〕一般為土壤與植物回波疊加近垂直入射方向，土壤回波影響較大5〕含水量不同影響較大多者回波越強6〕不同波長回波不同，波長長者回波小7〕不同的生長期、作物密度葉穗外形變化作物種植起壟方向均有影響。林地：1〕密度不同，樹種不同，回波各異。落葉林回波強度大2〕水平極化回波強度3〕不同波長穿透程度不同，體散射信號強度各異4〕所處地形不同，回波不同。土壤1〕入射角越大，散射系數(shù)越小2〕3〕特定入射角與粗糙度無關、僅與含水量有關，便于探測土壤濕度1.1GHZ7°4〕散射系數(shù)與濕度呈線性關系。巖石：影響回波的因素：外表粗糙度，照耀角取向，角反射效應，巖石構(gòu)成元素，植被與土壤復蓋，極化方式。海浪海風：海浪可看作是粗糙度比較均勻的外表，比較簡潔建立散射特性與粗糙度的關系，以便爭論海浪和海風的狀況。1〕風速越大海面粗糙度越大曲線越平緩2〕觀測方向與風向所成角度順風表現(xiàn)為光滑逆風表現(xiàn)為粗糙側(cè)向與逆風時比稍弱3〕風浪大時VV/HH回波之間差異小(與農(nóng)作物類似)海面安靜時VV極化散射系數(shù)要大。冰雪:n大面積冰層：外表光滑，回波弱n溶化時，海、河中大量浮冰增加了粗糙度，nn水量不同，回波各異nn雪層一般能穿透回波可反映雪層下地物信息。第四章雷達圖像的校準、定標和模擬1改正由于環(huán)境干擾造成的信號混雜或噪聲帶來的誤差上真實表現(xiàn)地物目標的回波強度。校準大氣干擾，噪聲影響，系統(tǒng)性能。定標即“反演在校準后確定灰度——后向散射系數(shù)關系。2、定標：對于校準后的雷達圖像，建立起圖像灰度與標準后向散射截面的關系。3、內(nèi)部校準：內(nèi)部校準是為了抑制信號獵取過程中的系統(tǒng)誤差，解決輸出電壓是否正確的問題。通過標定的放射功率來測試放射承受系統(tǒng)的傳輸函數(shù)。4、校準器：規(guī)章外形回波強的人造目標作為校準器如角反射器，矩形板等4、確定校準：為了解決回波量測過程中的隨機誤差。通過獲得散射截面的地面目標信號來進展。利用理論計算散射截面和實際量測的散射截面的偏差。5雷達圖像的定標函數(shù)→定標1、幾何變形分析：斜距投影變形：dy=yp-yp”=f(1/cosθ-tgθ)=yp{1–sin[arccos(f/yp)]} 地形起伏影響：Pyp

(Rp

hcos)

地球曲率的影響：特別的地形起伏大氣折射的影響：大氣折射和地球自轉(zhuǎn)則只考慮地面點的位置，而沒考慮〔主要是折射率引起的時間變化抱負狀態(tài)與實際狀態(tài)的影〔位置和姿勢的變化SAR〔見習題〕2、構(gòu)像方程：成像幾何關系的表達，影像點坐標與相應地面點地面坐標，由成像機理所形基于多普勒的構(gòu)像方程:三個方程式所組成的方程組就形成了基于多普勒方程的衛(wèi)星雷達成像方程.相應于等效中心投影的雷達影像構(gòu)像方程、konecny提出的等效共線方程：前述等效共線方程以雷達影像平均比例尺為根底，仍是一種近似，事實上雷達影像各點處比例尺不盡全都。3〔多項式方法。前提：影像最好為地距顯示方式；地面起伏不大；校正精度要求不高〔局限于變形小，垂直下視圖像，相對平坦利用構(gòu)像方程〔主要是基于多普勒方程的構(gòu)像方程的幾何〔3雷達圖像的模擬是依據(jù)地面實際狀況或其〔如地圖或其它遙感資料或依據(jù)已有雷達圖像產(chǎn)生不同頻率、不同極化的另外一種雷達圖像，以供多種應用的技術(shù)。需要的數(shù)據(jù)：知地理信息數(shù)據(jù)庫：DEM，土地利用；地物目標散射特性數(shù)據(jù)庫、雷達設備參量、成像參數(shù)等數(shù)據(jù)。實施步驟：1〕按區(qū)分單元大小，依據(jù)飛行路線、俯角、照耀帶寬在地形圖上確定格網(wǎng)2〕計算每一格的實際面積和雷達波入射角〔依據(jù)DEM〕3〕按每一格的地物〔需土地利用數(shù)據(jù)〕〔散射特性數(shù)據(jù)庫〕由雷達參數(shù)計算回波功率4〕計算每一格所對應的圖上灰度。第六章微波圖像與測量1、平面測量：①前提地面起伏較小，地距顯示圖像②光點尺寸補償強信號減一弱信號加一〔緣由：由于雷達圖像記錄了地面上每一區(qū)分單元中的地物回波信號，假設這一區(qū)分單元中由某一地物回波信號很強，即使它在這一區(qū)分單元所占的比例很小，照舊能使所在區(qū)分單元較亮，所以量測結(jié)果須減去一個區(qū)分單元的長度，而對于無回波地物或陰影的長度計算則正好相反，須加上一個區(qū)分單元的長度，由于其兩端所處的區(qū)分單元可能有回波信號較強的地物前提條件獨立地物立體量測中的視差表示視差：同一地物在立體影像上的坐標差異。立體相對要求左右入射角有較大的差異，缺點：左右影像的幾何變形大，加上噪聲斑點，使得影像的圖像匹配困難。第七章雷達圖像的目視解譯和計算機處理1解譯標志特點素含水量，粗糙度，地物排列的方向性。⑤與計算機處理結(jié)合起來如：去噪聲、增加、彩色暗線條，同航向平行，較亮線條。2、色調(diào)：是回波強度的反響，與波長、入射角、極化方式、地物目標的方位、復介電常數(shù)、外表粗糙度、是否構(gòu)成角反射器等有關。外形：指地物的周界或輪廓構(gòu)成的一種空間形式。且常常是實際目標的局部輪廓大?。号c區(qū)分率有關陰影：判讀時需要留意陰影的背向。3、圖像變換、彩色合成與目標解譯：多極化圖像處理與分析1)將每一種圖像進展逐一分析譯的方法。2〕2、圖像變換與合成SAR與TM圖像融合分析比值變換H