遙感原理與方法9課件

第9章

高光譜與微波遙感

第9章

高光譜與微波遙感第9章高光譜與微波遙感內(nèi)容提要：高光譜、多角度和微波遙感是遙感技術(shù)的發(fā)展方向，本章內(nèi)容包括高光譜遙感，多角度遙感和微波遙感。重點(diǎn)：高光譜遙感的原理與本質(zhì)，雙向反射的概念、模型和反演方法，微波遙感的特性、側(cè)視雷達(dá)影像的幾何特征。第9章高光譜與微波遙感內(nèi)容提要：

9.1高光譜遙感

①高光譜遙感的基本概念

定義：高光譜遙感是高光譜分辨率遙感(HyperspectralRemoteSensing)的簡稱，是指利用很多很窄的電磁波波段從感興趣的物體，獲取許多非常窄且光譜連續(xù)的圖像數(shù)據(jù)的技術(shù)。目前，一般將波長間隔10nm以下，波段數(shù)36個(gè)以上的遙感系統(tǒng)定義為高光譜遙感。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感定義：高光譜遙感是高光譜

9.1高光譜遙感

①高光譜遙感的基本概念

傳感器：高光譜遙感的傳感器是成像光譜儀(ImagingSpectrometer)，它為每個(gè)像元提供數(shù)十至數(shù)百個(gè)窄波段（通常波段寬度＜10nm）的光譜信息，能產(chǎn)生一條完整而連續(xù)的光譜曲線。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感傳感器：高光譜遙感的傳感

9.1高光譜遙感

①高光譜遙感的基本概念成像光譜系統(tǒng)獲得的連續(xù)波段寬度一般在10nm以內(nèi)，這種數(shù)據(jù)能以足夠的光譜分辨率區(qū)分出那些具有診斷性光譜特征的地表物質(zhì)。應(yīng)用高光譜分辨率數(shù)據(jù)也能將混合礦物或礦物像元中混有植被光譜的情形，在單個(gè)像元內(nèi)計(jì)算出各種成分的比例。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感成像光譜系統(tǒng)獲得的連續(xù)

9.1高光譜遙感

②高光譜遙感的應(yīng)用●在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用地質(zhì)是高光譜遙感應(yīng)用中最成功的一個(gè)領(lǐng)域。主要用于區(qū)域地質(zhì)制圖和礦產(chǎn)勘探。各種礦物和巖石在電磁波譜上顯示的診斷光譜特性(diagnosticspectralfeature)可以幫助人們識(shí)別不同礦物成分。這些診斷性光譜特征只有利用高光譜遙感數(shù)據(jù)才有可能被探測到。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感●在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用第9章高光譜與微

9.1高光譜遙感

②高光譜遙感的應(yīng)用●在植被研究中的應(yīng)用高光譜遙感在植物生態(tài)學(xué)研究中主要涉及以下幾個(gè)方面：植物群落、種類的識(shí)別、冠層結(jié)構(gòu)、狀態(tài)或活力的評價(jià)、冠層水文狀態(tài)的評價(jià)和冠層生物化學(xué)成分的估計(jì)。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感●在植被研究中的應(yīng)用第9章高光譜與微

9.1高光譜遙感

②高光譜遙感的應(yīng)用●在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用大氣遙感

目前用高光譜研究大氣，主要目標(biāo)是水蒸氣、云和氣溶膠研究。水溫與冰雪

利用高光譜成像儀可以測定沿海、江河、湖泊中的葉綠素、浮游生物、有機(jī)質(zhì)、懸浮物和水生植物等以及他們的分布。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感●在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用第9章高光譜與微

9.1高光譜遙感

②高光譜遙感的應(yīng)用●在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用環(huán)境與災(zāi)害

高光譜圖像可以用來探測危險(xiǎn)環(huán)境因素。例如：編制酸性礦物分布圖，特殊蝕變礦物分布圖，評價(jià)野火危險(xiǎn)的等級。土壤調(diào)查高光譜土壤遙感可以提供土壤表面狀況和性質(zhì)的空間信息，空間差異性。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感●在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用第9章高光譜與微

9.1高光譜遙感

②高光譜遙感的應(yīng)用●在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用城市環(huán)境高光譜和高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)的結(jié)合，有可能細(xì)分出城市地物和人工目標(biāo)。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感●在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用第9章高光譜與微

9.1高光譜遙感

③高光譜遙感的發(fā)展前景將來高光譜衛(wèi)星傳感器將以AVIRIS的工作方式測量太陽反射光譜。它們將提供多時(shí)相全球各個(gè)區(qū)域的高光譜圖像(Green等，1998)。美國宇航局計(jì)劃將兩個(gè)成像光譜儀作為地球觀測系統(tǒng)(EOS)的傳感器——中等分辨率成像光譜儀(MODIS)和高分辨率成像光譜儀(HIRIS)。其中，中等分辨率成像光譜儀(MODIS)上一章已經(jīng)進(jìn)行了介紹。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感將來高光譜衛(wèi)星傳感器將以

9.1高光譜遙感

③高光譜遙感的發(fā)展前景HIRIS將有30m的空間分辨率，獲取0.4—2.5μm波長范圍的10nm寬的192個(gè)連續(xù)光譜段。它是AVIRIS的繼承者。HIRIS將獲取沿飛行方向前后+60～-30及橫向24的圖像。雖然它的周期為16天，但由于它的指向能力，對于一些特殊區(qū)域，其覆蓋頻率將會(huì)更高。HIRIS數(shù)據(jù)將用于識(shí)別表面物質(zhì)、測量小目標(biāo)物的二向性反射分布函數(shù)(BBDF)及執(zhí)行小空間范圍的生態(tài)學(xué)過程的詳細(xì)研究。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感HIRIS將有30m的空

9.1高光譜遙感

③高光譜遙感的發(fā)展前景與此同時(shí)，NASA計(jì)劃發(fā)射試驗(yàn)衛(wèi)星EO—1，攜帶Hyperion(高光譜成像儀)、ALI(先進(jìn)的陸地成像儀)等高光譜傳感器和大氣糾正儀(AtmosphericCorrector)。這些計(jì)劃的最終目的是評價(jià)各種地球系統(tǒng)過程，包括水文過程、生物地球化學(xué)過程、大氣過程及固體地球過程。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感與此同時(shí)，NASA計(jì)劃

9.1高光譜遙感

③高光譜遙感的發(fā)展前景現(xiàn)有的航空成像光譜儀技術(shù)系統(tǒng)的完善。例如，在傳感器方面：改善其獲取數(shù)據(jù)的性能，提高圖像數(shù)據(jù)的信噪比，增強(qiáng)機(jī)上實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力。

數(shù)據(jù)分析處理方面：強(qiáng)調(diào)大氣訂正、信息提取技術(shù)，發(fā)展新算法和完善已有的算法，并向構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用處理算法軟件包方向努力，特別是發(fā)展針對高光譜海量數(shù)據(jù)和豐富光譜信息特點(diǎn)的算法和軟件，以提高高光譜數(shù)據(jù)處理效率及其分析、研究和應(yīng)用水平。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感現(xiàn)有的航空成像光譜儀技術(shù)

9.2多角度遙感

理想光滑表面的反射是鏡面反射，理想粗糙表面的反射是漫反射（朗伯反射）。傳統(tǒng)的遙感技術(shù)主要采取垂直觀測方式，以獲得地表二維信息，對獲取的數(shù)據(jù)則基于地面目標(biāo)漫反射的假定，作一些簡單校正后，利用地面目標(biāo)的光譜特性進(jìn)行解譯。然而，通過這種遙感手段所獲得的信息是以垂直反射光譜為基調(diào)的，沒有涉及太陽光入射角度及觀測角度的影響因素。這些在遙感技術(shù)發(fā)展的初期是合理的，也取得了很大的成功。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感理想光滑表面的反射是鏡

9.2多角度遙感

隨著遙感技術(shù)的發(fā)展及其面臨的各種新的要求，人們越來越迫切需要弄清各種地物與光輻射之間相互作用的機(jī)理。事實(shí)在遙感圖象上，自然地表的表觀亮度除取決于所測地物的幾何形態(tài)特征和光譜性質(zhì)外，在很大程度上還與入射光方向和觀測方向有關(guān)。這兩個(gè)方向的差異，明顯地引起地表（冠層）反射的差別，這種差別不僅隨著標(biāo)志這兩個(gè)方向的雙種角度的變化而變化，而且隨著地表（冠層）結(jié)構(gòu)要素變化而變化?；诖?，在遙感領(lǐng)域中，多角度遙感特別是植被雙向反射的研究就異軍突起，迅速發(fā)展起來。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感隨著遙感技術(shù)的發(fā)展及其面

9.2多角度遙感

①雙向反射概念

雙向性反射是自然界中物體表面反射的基本宏觀現(xiàn)象，即反射不僅具有方向性，這種方向性還依賴于入射的方向而異。

雙向反射函數(shù)（即只是入射方向與反射方向夾角的函數(shù)）就是用來描述第五的這種雙向反射性的。BRDF(θi,φi,θr,φr)=第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感雙向性反射是自然界中物體

9.2多角度遙感

①雙向反射概念

第9章高光譜與微波遙感BRDF中的參量圖示XYZdAOdΩrRθrdΩiIθiφrφi9.2多角度遙感第9章高光譜與微波遙

9.2多角度遙感

①雙向反射概念式中θi（天頂角）和φi（方位角）確定入射方向；θr和φr描述某一反射方向；dΩr、dΩi相應(yīng)表示在反射和入射方向上的兩個(gè)非常小的（微分）立體角；dE(Ωi)表示在一個(gè)微分面積元dA（為敘述方便計(jì)，假定水平放置）之上，由于dΩi這個(gè)微分立體角內(nèi)輻照度L(Ωi)的增量所引致的dA上輻亮度的增量；dL(Ωr)則是由于增量dE(Ωi)引起的Ωr方向上輻照度的增量。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感式中θi（天頂角）和φi（方位角）確定入

9.2多角度遙感

②雙向反射模型●模型種類：在地物雙向反射光譜的研究中，最基礎(chǔ)的工作是建立計(jì)算地物BRDF的數(shù)學(xué)模型，到現(xiàn)在為止，已建立了近百種不同的數(shù)學(xué)模型。一般說來，模型可分為經(jīng)驗(yàn)(統(tǒng)計(jì))模型和物理模型兩種。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感●模型種類：在地物雙向反射光譜的研究中，

9.2多角度遙感

②雙向反射模型

★經(jīng)驗(yàn)（統(tǒng)計(jì)）模型

一般是描述性的，對觀測到的數(shù)據(jù)作經(jīng)驗(yàn)性的統(tǒng)計(jì)描述，或者進(jìn)行相關(guān)分析，形成作為班球上觀測方向和入射方向天頂角、方位角經(jīng)驗(yàn)函數(shù)的BRDF模型。

優(yōu)點(diǎn)：簡單、直觀。缺點(diǎn)：應(yīng)用有局限。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感★經(jīng)驗(yàn)（統(tǒng)計(jì)）模型第9章

9.2多角度遙感

②雙向反射模型

★物理模型

基于物理基礎(chǔ)建立的模型，通常試圖找出產(chǎn)生地面非郎伯體特性及觀測數(shù)據(jù)的原因。

優(yōu)點(diǎn)：簡單、可靠。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感★物理模型第9章高光②

雙向反射模型

幾何光學(xué)模型輻射傳輸模型概

況代表模型

原始理論基礎(chǔ)模型專業(yè)來源Li—Strahler模型

遙感像元分解理論遙感像元分解理論Ross—Nilson—Kuusk模型SAIL模型植被輻射傳輸理論植被生理、植被生態(tài)初期模型采用介質(zhì)單元單次散射解釋多次散射解釋熱點(diǎn)現(xiàn)象解釋植株個(gè)體（如樹冠）有無有葉片有有無現(xiàn)有模型單次散射介質(zhì)多次散射介質(zhì)熱點(diǎn)產(chǎn)生根源模型適用范圍植株葉片植株形狀、尺度與分布由稀疏分布的致密個(gè)體組成的群體（如森林）葉片葉片葉片形狀、尺度與分布任意狀況、更適于均勻、不間斷植被（如農(nóng)作物）第9章高光譜與微波遙感②雙向反射模型

幾何光學(xué)模型輻射傳輸模型概代表模型L

9.2多角度遙感

②雙向反射模型●幾何光學(xué)模型以幾何光學(xué)原理為基礎(chǔ)的經(jīng)典模型。假定植被是由具有已知幾何形狀和光學(xué)性質(zhì)、并按一定方式排列的幾何體所組成，通過分析這些幾何體對光線的截獲和遮陰及地表面的反射來確定植被的反射系數(shù)。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感●幾何光學(xué)模型第9章高光譜與微波遙感

9.2多角度遙感

②雙向反射模型●混濁介質(zhì)模型這類模型起源于隨機(jī)介質(zhì)（即混濁介質(zhì)）中的輻射傳輸方程。假設(shè)植被的各組分（葉、莖、花或穗等）為已知光學(xué)性質(zhì)和取向小的吸收和散射體，群體是由它們在水平方向按隨機(jī)分布方式組成的平面平行層（Plane-ParallelLayer）的集合，把葉面積指數(shù)（LAI）、葉角分布函數(shù)（LAD）等作為群體的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)來考慮群體結(jié)構(gòu)對其垂直輻射場的影響。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感●混濁介質(zhì)模型第9章高光譜與微波遙感

9.2多角度遙感

②雙向反射模型●混濁介質(zhì)模型輻射傳輸模型以研究輻射在冠層中薄層或單元中的傳輸過程為基礎(chǔ)，對輻射傳輸方程求解，推算輻射與冠層相互作用，由此解釋輻射在冠層中的傳輸機(jī)理，進(jìn)而得到冠層及其下墊面對入射輻射的吸收、透過和反射的方向和光譜特性?；鞚峤橘|(zhì)模型是目前水平均勻群體中應(yīng)用最廣泛的模型。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感●混濁介質(zhì)模型第9章高光譜與微波遙感

9.2多角度遙感

②雙向反射模型●混合模型混合模型充分利用幾何光學(xué)模型和輻射傳輸模型上的優(yōu)勢，是幾何光學(xué)模型和混濁介質(zhì)模型的綜合。對群體的每一組分的處理類似于混濁介質(zhì)模型，被認(rèn)為是光學(xué)性質(zhì)已知的、小的吸收和散射體；而整個(gè)群體仍同幾何模型一樣，被處理成具有幾何形狀和空間分布特征植株的集合，聯(lián)系兩者的關(guān)鍵是間隙率模型。此類模型是通用模型，也是最復(fù)雜的BRDF模型。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感●混合模型第9章高光譜與微波遙感

9.2多角度遙感

②雙向反射模型●計(jì)算機(jī)模擬模型計(jì)算機(jī)模擬模型能更靈活、更詳細(xì)、更真實(shí)地處理非均勻群體問題。它能同時(shí)真實(shí)地考慮植被各組分的大小、形狀和任意的空間分布方式對群體BRDF的影響，模擬出群體內(nèi)、外輻射場的統(tǒng)計(jì)特征，確定出可獲得最大光合效能的最佳群體結(jié)構(gòu)特征；研究群體中輻射與植株間的相互作用過程以及這些過程與群體結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系。計(jì)算機(jī)模擬模型主要有兩種方式：結(jié)構(gòu)真實(shí)模型和蒙特卡洛方法。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感●計(jì)算機(jī)模擬模型第9章高光譜與微波遙

9.2多角度遙感

③雙向反射模型反演法自20世紀(jì)70年代以來，許多研究結(jié)果表明，同垂直測量相比，非垂直的多角度測量對于估算地物（特別是植被）的結(jié)構(gòu)特征具有很大的優(yōu)越性。對建立的物理模型，從逆過程分析，可以獲得更豐富的冠層結(jié)構(gòu)信息，因而，地物雙向反射物理模型反演技術(shù)的研究也是當(dāng)前地物雙向反射特性研究中的一個(gè)重要內(nèi)容。目前用得較多的是最優(yōu)化法、表搜索法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演法等反演技術(shù)。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感自20世紀(jì)70年代以來，許

9.3微波遙感

微波是電磁輻射中波長范圍1mm—1m的電磁波段，頻率300GHz—300MHz。微波遙感是以微波為信息傳播媒介的遙感，它通過微波傳感器獲取目標(biāo)物發(fā)射或反射的微波輻射，經(jīng)過圖像分析解譯來識(shí)別地物。微波遙感分為無源（被動(dòng)）微波遙感和有源（主動(dòng)）微波遙感兩大類。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感微波是電磁輻射中波長范圍1

9.3微波遙感

第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

★無源微波遙感：所用的傳感器本身不發(fā)射電磁波，只靠接收目標(biāo)和背景所發(fā)射的微波能量來探測目標(biāo)特性。它所收到的電磁波信號強(qiáng)度與目標(biāo)的發(fā)射率有關(guān)，也與目標(biāo)、背景的溫度、性質(zhì)，特別是目標(biāo)物的表面溫度密切相關(guān)。因此，其輻射測量等效于估計(jì)溫度。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感★無源微波遙感：所用的傳感器本身不發(fā)射電磁

9.3微波遙感

★有源微波遙感：所用的傳感器本身發(fā)射微波去照射目標(biāo)，然后接收目標(biāo)反射或散射回來的微波信號，通過檢測、分析回來的信號，確定目標(biāo)的各種特性及目標(biāo)對傳感器的距離和方位。有源微波傳感器記錄的有關(guān)目標(biāo)和背景的圖像或數(shù)據(jù)，與目標(biāo)、背景的發(fā)射率無關(guān)，也與日照變化無關(guān)，圖像較穩(wěn)定、清晰，易識(shí)別。如果合理的選擇頻率、極化方式和波束照射角，可獲得較好的遙感效果。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感★有源微波遙感：所用的傳感器本身發(fā)射微波去

9.3微波遙感

①微波遙感特性●微波的衰減使用衛(wèi)星和飛機(jī)上的微波傳感器進(jìn)行觀測成像時(shí)，由于微波要通過位于傳感器和目標(biāo)之間的大氣，所以會(huì)受到大氣分子的吸收和散射，結(jié)果引起衰減。衰減強(qiáng)度與傳輸距離成指數(shù)關(guān)系。對應(yīng)于單位距離的衰減量叫衰減系數(shù)(attenuationcoefficient)。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波的衰減第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

①微波遙感特性●微波的輻射根據(jù)輻射原理，地球表面除輻射可見光、紅外線以外，也輻射微弱的微波。黑體的輻射用普朗克定律表示，普通的物體不一定是黑體，從熱輻射中測量物理溫度時(shí)必須用發(fā)射率ε進(jìn)行修正。因此，目標(biāo)的物理溫度T和被測的亮度溫度TB的關(guān)系是TB=ε1/4T。物體的發(fā)射率為0≤ε≤1，隨物體的介電常數(shù)及表面的粗糙度等物理性質(zhì)和頻率、偏振特性、入射角、方位角而變化。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波的輻射第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

①微波遙感特性●微波的輻射微波輻射計(jì)可以測量的是亮度溫度，而與測量目標(biāo)物的性質(zhì)及狀態(tài)直接聯(lián)系的是發(fā)射率和物理溫度。為此必須把發(fā)射率和物理溫度分開，或者研究出把亮度溫度中包含的大氣輻射成分分開的算法。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波的輻射第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

①微波遙感特性●微波的表面散射在兩個(gè)介質(zhì)的分界面上，當(dāng)電磁波從一個(gè)介質(zhì)中射入時(shí)，會(huì)在分界面上產(chǎn)生散射，這種散射叫表面散射。表面散射的強(qiáng)度隨介質(zhì)表面的復(fù)介電常數(shù)的增加而增大，其散射角特性由表面的粗糙度決定。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波的表面散射第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

①微波遙感特性●微波遙感的特點(diǎn)

1)全天時(shí)工作，不受時(shí)間限制，即使在夜間也能工作。這是由于微波傳感器利用大地輻射中微波成分或雷達(dá)發(fā)射的微波來進(jìn)行遙感，與太陽輻射無關(guān)。

2)全天候工作，不受云、霧和小雨的影響。這是由于微波能穿透云、霧和小雨。

3)對某些地物有一定的穿透能力，可在一定程度上獲取隱伏的信息。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波遙感的特點(diǎn)第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

①微波遙感特性●微波遙感的特點(diǎn)

4)微波傳感器的天線方向可調(diào)整，這樣可增多所獲地表特性。例如，適當(dāng)調(diào)節(jié)天線的主向，可在圖像上產(chǎn)生適量的陰影，以突出地貌的形態(tài)特征和敏感地形的細(xì)節(jié)。

5)微波傳感器接收到的微波信號與物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)有關(guān)，能反映出被探測物體在微波波段表現(xiàn)的特征，這是同在可見光、紅外、紫外波段所表現(xiàn)的特征完全不同的。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波遙感的特點(diǎn)第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

①微波遙感特性●微波遙感的特點(diǎn)

6)微波傳感器可采用多種頻率、多種極化方式、多個(gè)視角進(jìn)行工作，來獲取目標(biāo)的空間關(guān)系、形狀尺寸、表面粗糙度、對稱性和復(fù)介電特性等方面的信息。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波遙感的特點(diǎn)第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

①微波遙感特性●微波遙感的特點(diǎn)

微波遙感的弱點(diǎn)：1）不能記錄與顏色有關(guān)的信息，人們解譯識(shí)別較為困難;2)設(shè)備大而復(fù)雜，價(jià)格昂貴，相應(yīng)的微波遙感資料的商品化程度低，獲取較為困難;3)圖像有特有的畸變，校正過程復(fù)雜，技術(shù)難度高。按照不同微波傳感器所使用的電磁波譜段，可將整個(gè)微波分為8個(gè)頻段。不同國家、不同部門的劃分方式并不完全相同。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波遙感的特點(diǎn)第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

②微波傳感器及其分類●微波傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理微波傳感器統(tǒng)稱為雷達(dá)（Radar），是“無線電探測和測距”（RadioDetectionandRanging）的縮寫詞。雷達(dá)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)30年代，目前已成為獲取遙感信息的重要方式之一，被廣泛地應(yīng)用于軍事與國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理第9章高光

9.3微波遙感

②微波傳感器及其分類●微波傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理★雷達(dá)的結(jié)構(gòu)：雷達(dá)的種類很多，但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理大體相同。以主動(dòng)式傳感器為例，主要由收發(fā)定時(shí)轉(zhuǎn)換開關(guān)、天線、發(fā)射機(jī)、脈沖發(fā)生器、接收機(jī)、顯示器所組成。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理第9章高光

9.3微波遙感

②微波傳感器及其分類●微波傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理★雷達(dá)的工作原理：首先由脈沖發(fā)生器發(fā)出特定頻率和振幅的矩形脈沖，通過調(diào)制發(fā)射機(jī)發(fā)出微波振蕩；收發(fā)定時(shí)器轉(zhuǎn)換開關(guān)以一定的時(shí)間間隔從天線向目標(biāo)發(fā)出離散的微波波束，微波波束射到目標(biāo)后，產(chǎn)生散射，由目標(biāo)返回的散射回波在兩次發(fā)射的間隔期內(nèi)被天線接收；經(jīng)接收機(jī)調(diào)解后送至顯示器，在顯示器熒光屏上便呈現(xiàn)出目標(biāo)的回波影像，也可經(jīng)過轉(zhuǎn)換，形成膠片影像或數(shù)字圖像。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理第9章高光第9章高光譜與微波遙感②微波傳感器及其分類●微波傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理

第9章高光譜與微波遙感②微波傳感器及其分類

9.3微波遙感

②微波傳感器及其分類●微波傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理

★雷達(dá)的工作原理：由于目標(biāo)至天線的距離不同，接收到回波信號的時(shí)間不一樣，根據(jù)接收時(shí)間的先后可確定不同目標(biāo)物的空間位置；回波信號的強(qiáng)弱則取決于目標(biāo)對微波的反（散）射強(qiáng)度，用于確定目標(biāo)物的性質(zhì)。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理第9章高光

9.3微波遙感

②微波傳感器及其分類●微波傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理

★微波波束：微波波束是一種脈沖信號，每一脈沖的持續(xù)時(shí)間叫脈沖寬度，常用τ表示。微波波束的形狀像一朵不對稱的花，其中伸得最長的花瓣叫主瓣，β角稱波束角，在主瓣方向上微波強(qiáng)度(功率)最大；伸得短的花瓣叫副瓣或旁瓣，副瓣也要輻射一部分能量。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理第9章高光

9.3微波遙感

②微波傳感器及其分類●微波傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理

★微波波束：波束角β是決定雷達(dá)性能很重要的指標(biāo)之一，β角度數(shù)值越小，雷達(dá)的方向性越精確，主瓣的功率也越大，識(shí)別目標(biāo)物的能力越強(qiáng)。波束角的大小近似地與發(fā)射微波的波長λ成正比，與天線的有效孔徑ｄ成反比，即有：β＝λ／ｄ第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理第9章高光

9.3微波遙感

②微波傳感器及其分類●微波傳感器的類型微波傳感器的種類如表所示，其中微波散射計(jì)和雷達(dá)高度計(jì)只能測量目標(biāo)物散射回來的微波信號強(qiáng)度，測定目標(biāo)物與傳感器之間的距離，進(jìn)而準(zhǔn)確測量地表面高度的變化，記錄的是點(diǎn)狀或線狀目標(biāo)物的數(shù)據(jù)，但是不能形成影像；側(cè)視雷達(dá)和微波輻射計(jì)是成像類型傳感器，能夠接收和記錄目標(biāo)物反射或發(fā)射的微波輻射信號，形成可視的區(qū)域遙感影像或者是數(shù)字圖像。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波傳感器的類型第9章高光譜與微波遙

●微波傳感器的類型

傳感器種類觀測對象被動(dòng)傳感器passivesensor微波輻射計(jì)microwaveradiometer固定視場，掃描式海面狀態(tài)，海面溫度，海風(fēng)，海水鹽分濃度，海冰水蒸氣量，云層含水量降水強(qiáng)度大氣溫度，風(fēng)臭氧，氣溶膠，Nox，其它大氣微量成分主動(dòng)傳感器activesensor微波散射計(jì)microwavescatterometer土壤水分，地表面的粗糙度湖冰，海冰分布，積雪分布植被密度，海浪，海風(fēng)，風(fēng)向，風(fēng)速雷達(dá)高度計(jì)microwavealtimeter海面形狀，大地水準(zhǔn)面海流，中規(guī)模旋渦，潮汐，風(fēng)速側(cè)視雷達(dá)imagingradar合成孔徑，真實(shí)孔徑地表的影像海浪、海風(fēng)地形，地質(zhì)海冰，雪冰的監(jiān)測●微波傳感器的類型

傳感器種類觀測對象被動(dòng)傳感器

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●側(cè)視雷達(dá)定義側(cè)視雷達(dá)SLAR（sidelookingairborneradar）是指向平臺(tái)行進(jìn)的垂直方向的一側(cè)或兩側(cè)發(fā)射微波，然后接收目標(biāo)返回的后向散射波，并以圖像的形式進(jìn)行記錄的雷達(dá)系統(tǒng)。這種地物對雷達(dá)波的響應(yīng)就作為我們辨別各種地物的根據(jù)。側(cè)視雷達(dá)按其天線工作方式的不同，可以分為真實(shí)孔徑雷達(dá)（RAR:realapertureradar）和合成孔徑雷達(dá)(SAR：syntheticapertureradar)兩類。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●側(cè)視雷達(dá)定義第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●真實(shí)孔徑雷達(dá)★成像過程：真實(shí)孔徑雷達(dá)是對平臺(tái)的行進(jìn)方向發(fā)射寬度很窄的微波脈沖，然后接收從目標(biāo)物返回的后向散射波，從接收的信號中可以獲得地表的圖像。如圖所示，按照反射脈沖返回的時(shí)間排列可以進(jìn)行距離方向掃描；通過平臺(tái)的前進(jìn)，掃描面在地表上移動(dòng)，可以進(jìn)行航線方向的掃描。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●真實(shí)孔徑雷達(dá)第9章高光譜與微波遙感③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●真實(shí)孔徑雷達(dá)——成像過程第9章高光譜與微波遙感③側(cè)視雷達(dá)及其圖像第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●真實(shí)孔徑雷達(dá)★距離分辨率：也稱射程分辨率，是指分辨相同方向上距離不同的兩個(gè)目標(biāo)物的能力，它取決于發(fā)射的微波的脈沖寬度。要分辨同一方向上距離不同的兩個(gè)目標(biāo)，在理論上回波的時(shí)間間隔要等于脈沖寬度τ。根據(jù)電磁波傳播的速度，兩個(gè)目標(biāo)之間的距離應(yīng)該不小于Cτ,其中C為微波的傳播速度。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●真實(shí)孔徑雷達(dá)第9章高光譜與微波遙感③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●真實(shí)孔徑雷達(dá)—距離分辨率

第9章高光譜與微波遙感③側(cè)視雷達(dá)及其圖像第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●真實(shí)孔徑雷達(dá)——距離分辨率由此得出雷達(dá)的距離分辨率為：Ro是指沿天線到待測目標(biāo)的斜射程（SlantRange），轉(zhuǎn)化為地面距離就是：α為俯角(或仰角)是連接目標(biāo)和天線的直線與水平面間的夾角。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●真實(shí)孔徑雷達(dá)——距離分辨率第9章高光

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●真實(shí)孔徑雷達(dá)——距離分辨率由此可知，脈沖寬度越短，距離分辨率越高，要提高距離分辨率，必須縮短脈沖寬度。但是，脈沖寬度過小則發(fā)射功率下降，反射脈沖的信噪比（S/N）降低?，F(xiàn)在，利用脈沖壓縮技術(shù)解決這一問題。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●真實(shí)孔徑雷達(dá)——距離分辨率第9章高光

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●真實(shí)孔徑雷達(dá)★方向分辨率：也稱方位分辨率，是指分辨航向上距離相同而方向不同的兩個(gè)目標(biāo)物的能力。在航向上，兩個(gè)目標(biāo)要能區(qū)分開來，就不能位于同一波束內(nèi)，這就是說，方向分辨率取決于微波的波束角β。如圖所示，方向分辨率可用下列公式表示：Rα＝GR·β＝GR·λ/d＝Ｈ·λ/d·ctgαλ：微波的波長，d：天線孔徑，GR：雷達(dá)到目標(biāo)間的地面射程，H：航高，α：俯角。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●真實(shí)孔徑雷達(dá)第9章高光譜與微波遙感③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●真實(shí)孔徑雷達(dá)——方向分辨率第9章高光譜與微波遙感③側(cè)視雷達(dá)及其圖像第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●真實(shí)孔徑雷達(dá)★方向分辨率：由公式看出，天線的孔徑越大，發(fā)出的微波波長越短，則波瓣越窄，方位分辨率越高；反之，則分辨率愈低。同時(shí)，方位分辨率沿射程方向也有變化，近距離處高于遠(yuǎn)距離處。方位分辨率提高：1)縮短波長，盡量使用波長較短的微波；2)加大天線長度，但是天線長度的增加在平臺(tái)上受到嚴(yán)重限制。因此，出現(xiàn)了合成孔徑技術(shù)。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●真實(shí)孔徑雷達(dá)第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●合成孔徑雷達(dá)★概念：合成孔徑雷達(dá)(SAR)是20世紀(jì)60年代研制作成功的一種能獲取高空間分辨率地面圖像的主動(dòng)型微波系統(tǒng)。特點(diǎn)是，在距離向上與真實(shí)孔徑雷達(dá)相同，采用脈沖壓縮來實(shí)現(xiàn)高分辨率；在方位向上通過合成孔徑原理來改善分辨率。通過對在位置不斷變化的同時(shí)所接收的包含相位的信號進(jìn)行記錄、處理，就可以得到比采用實(shí)際天線更長的假設(shè)的天線長度（合成孔徑長度）進(jìn)行觀測的同樣效果。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●合成孔徑雷達(dá)第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●合成孔徑雷達(dá)★成像原理及過程：下圖為合成孔徑雷達(dá)扇形掃描示意圖，飛機(jī)以航高Ｚ沿ｘ方向作等速直線飛行，天線裝在機(jī)身旁側(cè)以一個(gè)俯角θ發(fā)射扇形波束，波束在舷向(即Y方向)掃描地面，其瞬間輻照地面的面積為XbYb,Xb、Yb分別代表X軸(航向)和Y軸(舷向)方向的輻照長度。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●合成孔徑雷達(dá)第9章高光譜與微波遙感③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●合成孔徑雷達(dá)

★成像原理及過程：第9章高光譜與微波遙感③側(cè)視雷達(dá)及其圖像第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●合成孔徑雷達(dá)★成像原理及過程：則：Xb＝Ｓ·βx＝Ｓ·λ／DxYb＝Ｃ·τ／2cosθ式中：S為斜距，βx為天線波束的航向角；Dx為天線沿航向（ｘ軸）的孔徑，τ脈沖寬度，θ為俯角，Xb、Yb實(shí)際上是側(cè)視雷達(dá)扇形掃描在航向和舷向的地面分辨元線度。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●合成孔徑雷達(dá)第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●合成孔徑雷達(dá)★成像原理及過程：合成孔徑如圖所示，飛機(jī)以航高Ｚ、航速Ｗ作等高、等速直線飛行，自ａ至ｅ。在掃描區(qū)中有一個(gè)目標(biāo)U，只有等到飛機(jī)飛到ｂ點(diǎn)，U才進(jìn)入主瓣輻照區(qū)，飛到c點(diǎn)U在主瓣中心，飛到ｄ點(diǎn)離開主瓣。所以對U來說，只有飛機(jī)飛在bcd航段上才有可能與SAR的天線發(fā)生聯(lián)系。由此可見從ｂ到ｄ就好象排滿了SAR天線，形成了一個(gè)線性天線陣，在bd段都能直接接收U的回波信號。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●合成孔徑雷達(dá)第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●合成孔徑雷達(dá)★成像原理及過程：合成孔徑長度Ls為：Ls＝Xb＝S·βxLs＝S·λ／Dx式中：λ為微波波長；Dx實(shí)際天線孔徑的航向長度。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●合成孔徑雷達(dá)第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●合成孔徑雷達(dá)★成像原理及過程：飛機(jī)飛過bd段的時(shí)間Ts，為合成孔徑長度除以航速，所以：在該段時(shí)間內(nèi)，SAR天線對目標(biāo)U不斷取樣接收，形成一個(gè)天線陣列。U的有效信息已被記錄在膠片上了，飛機(jī)飛回地面后，再從膠片上讀取信息，并進(jìn)行成像處理。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●合成孔徑雷達(dá)第9章高光譜與微波遙感③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●合成孔徑雷達(dá)

第9章高光譜與微波遙感③側(cè)視雷達(dá)及其圖像第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●合成孔徑雷達(dá)★分辨率：由真實(shí)孔徑雷達(dá)的分辨率公式可認(rèn)為，合成孔徑的等效波束角βｓ≈λ／Ls，所以合成孔徑雷達(dá)在航向上的地面分辨元線度Δｘ應(yīng)為斜距與等效波束角的乘積：Δｘ≈S·βs＝S·λ／Ls＝Dx該式說明：SAR航向分辨元線度和實(shí)際孔徑長度成正比，對點(diǎn)源式天線Dx→０，則理論上Δx→０，航向分辨率為無限大且與距離無關(guān)。這是合成孔徑側(cè)視雷達(dá)極為重要的特點(diǎn)。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●合成孔徑雷達(dá)第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●合成孔徑雷達(dá)★合成孔徑雷達(dá)的特征：1）與光學(xué)成像儀相匹敵的分辨力和微波特性。2）可利用多個(gè)頻率帶。3）多極化方式，多通道觀測。4）立體觀測功能。5）大視場掃描式合成孔徑雷達(dá)。6）SAR數(shù)據(jù)應(yīng)用方法亟待研究。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●合成孔徑雷達(dá)第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●雷達(dá)圖像的幾何特性★射程顯示的近距離壓縮由前述距離分辨率計(jì)算公式顯示，地面上相同大小的地物，在射程方向上的圖像則大小不同：距離雷達(dá)（航線）較近的地物，圖像變小，被壓縮了；距離雷達(dá)（航線）較遠(yuǎn)的地物，圖像變大。這與掃描得到的影像變形方向剛好相反。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●雷達(dá)圖像的幾何特性第9章高光譜與微波

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●雷達(dá)圖像的幾何特性雷達(dá)是斜著照射地表的，所以，如果地形有起伏就會(huì)產(chǎn)生圖像失真，或存在微波照射不到的部分。微波傳感器的入射角是觀測目標(biāo)表面的法線方向與微波的入射方向所夾的角度，它與方位角存在補(bǔ)角的關(guān)系；入射角越小，傳感器測量的后向散射強(qiáng)度越大。偏天底角是微波的投射方向與傳感器的垂直向下（天底：nadir）的方向所夾的角度，它與俯角存在補(bǔ)角的關(guān)系。如圖所示：第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●雷達(dá)圖像的幾何特性第9章高光譜與微波③側(cè)視雷達(dá)及其圖像

●雷達(dá)圖像的幾何特性

第9章高光譜與微波遙感③側(cè)視雷達(dá)及其圖像第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●雷達(dá)圖像的幾何特性★透視收縮和圖像疊掩

當(dāng)波束照射到傳感器一側(cè)的斜面時(shí)，其到達(dá)斜面頂部的斜距SR與到達(dá)底部的斜距之差ΔR比水平距離GR之差ΔX要小，所以在圖像上斜面的長度被縮短了，這種現(xiàn)象稱為透射收縮（foreshortening）。透射收縮進(jìn)一步發(fā)展，當(dāng)波束到達(dá)斜面頂部的斜距比到達(dá)底部的斜距更短時(shí)，頂部與底部顛倒顯示，這種現(xiàn)象稱頂?shù)孜灰疲╨ayover），也叫圖像疊掩。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●雷達(dá)圖像的幾何特性第9章高光譜與微波③側(cè)視雷達(dá)及其圖像

●雷達(dá)圖像的幾何特性

★透視收縮和圖像疊掩

第9章高光譜與微波遙感③側(cè)視雷達(dá)及其圖像第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●雷達(dá)圖像的幾何特性★透視收縮和圖像疊掩

當(dāng)?shù)匦纹鸱酱螅虿ㄊ恼丈浞较蚺c垂直方向所夾的天底角越小時(shí)，這些現(xiàn)象越容易產(chǎn)生。以上可知，由于起伏地形的前斜面長度在圖像上被縮短了，從而造成圖像失真，造成解譯斜面形狀及坡度角的困難。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●雷達(dá)圖像的幾何特性第9章高光譜與微波

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●雷達(dá)圖像的幾何特性★雷達(dá)陰影如果波束照射到有起伏的地形時(shí)，在山的背后往往存在電波不能到達(dá)的陰影部分，這種現(xiàn)象即為雷達(dá)陰影（radarshadow）。如圖所示，當(dāng)與傳感器相背的后斜面的坡度角A與天底角θ之間滿足（a+θ）>90°的關(guān)系時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生雷達(dá)陰影。雷達(dá)陰影的斜距長度用h*secθ求出。這里，h為斜面的相對高度。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●雷達(dá)圖像的幾何特性第9章高光譜與微波●雷達(dá)圖像的幾何特性SAR圖像幾何特征的地形影響示意圖●雷達(dá)圖像的幾何特性

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●雷達(dá)圖像的影像特征接收微波雷達(dá)形成的后向散射波，從還原的圖像特征中測定目標(biāo)的性質(zhì)，這是微波遙感的主要目的。了解具有不同的微波后向散射特性的目標(biāo)物性質(zhì)及其對微波特性后向散射的影響，對于解釋雷達(dá)圖像的特征是非常重要的。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●雷達(dá)圖像的影像特征第9章高光譜與微波

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●雷達(dá)圖像的影像特征微波特性包括頻率（波長）特性和極化特性。在雷達(dá)遙感中，所用的微波波長從1cm到30cm附近，廣泛使用的是L波段、C波段、X波段，有時(shí)也用P波段。對于特定波長來說，表面光滑時(shí)鏡面反射多，后向散射成分少，圖像較暗；當(dāng)表面粗糙時(shí)，由于各向同性散射，后向散射成分較大，所以圖像亮一些。因此，根據(jù)波長的不同可以測量表面的粗糙度。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●雷達(dá)圖像的影像特征第9章高光譜與微波

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●雷達(dá)圖像的影像特征極化表示電磁波的電場振動(dòng)方向，雷達(dá)發(fā)射和接收的都是極化了的微波。在合成孔徑雷達(dá)中，可以組成4種極化類型。地表地形的后向散射特性依賴于極化，極化方式不同，就會(huì)出現(xiàn)容易區(qū)分和很難區(qū)分的情況。為此，利用極化特性可進(jìn)行散射體的性質(zhì)及形狀識(shí)別以及消除降雨影響等的研究。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●雷達(dá)圖像的影像特征第9章高光譜與微波

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●雷達(dá)圖像的影像特征產(chǎn)生微波后向散射差異的重要原因之一是目標(biāo)物的形狀差別。首先，入射角的不同影響雷達(dá)圖像的特征。在面向微波傳感器的地形隆起的背面，后向散射微弱，實(shí)質(zhì)上圖像是暗黑的，形成很大的陰影效果。微波后向散射之所以能增強(qiáng)顯示出表面形狀就是由于這種陰影效果的作用。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●雷達(dá)圖像的影像特征第9章高光譜與微波

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●雷達(dá)圖像的影像特征在微波傳感器的近距離點(diǎn)，天底角小，如果表面是水平的，則入射角小，陰影效果也小，但是在遠(yuǎn)距離點(diǎn)，由于天底角和入射角增大，陰影效果也增大。傳感器的高度越低，隨距離的不同引起的入射角的差異也越大，所以即使近距離點(diǎn)和遠(yuǎn)距離點(diǎn)的距離很小，其陰影效果也能明顯識(shí)別出來。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●雷達(dá)圖像的影像特征第9章高光譜與微波

9.3微波遙感

③側(cè)視雷達(dá)及其圖像●雷達(dá)圖像的影像特征

當(dāng)形狀差比微波波長更大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生透射收縮引起的雷達(dá)圖像失真。由于這種影響，容易產(chǎn)生把對稱的斜面誤認(rèn)為地層緩斜面的可能性。產(chǎn)生透射收縮時(shí)，因地形隆起造成的后向散射增大，可以得到棱角清晰的雷達(dá)圖像。利用這一性質(zhì)，從地形的高差和陰影增強(qiáng)的圖像中，通過各種線性提取及紋理分析處理，可以提取目標(biāo)物的形狀特征。這對于存在微妙的地形差別的斷裂、凹陷及礦脈的調(diào)查、活火山的變動(dòng)、滑坡、活動(dòng)構(gòu)造觀測等場合是非常有效的。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●雷達(dá)圖像的影像特征第9章高光譜與微波第9章

高光譜與微波遙感

第9章

高光譜與微波遙感第9章高光譜與微波遙感內(nèi)容提要：高光譜、多角度和微波遙感是遙感技術(shù)的發(fā)展方向，本章內(nèi)容包括高光譜遙感，多角度遙感和微波遙感。重點(diǎn)：高光譜遙感的原理與本質(zhì)，雙向反射的概念、模型和反演方法，微波遙感的特性、側(cè)視雷達(dá)影像的幾何特征。第9章高光譜與微波遙感內(nèi)容提要：

9.1高光譜遙感

①高光譜遙感的基本概念

定義：高光譜遙感是高光譜分辨率遙感(HyperspectralRemoteSensing)的簡稱，是指利用很多很窄的電磁波波段從感興趣的物體，獲取許多非常窄且光譜連續(xù)的圖像數(shù)據(jù)的技術(shù)。目前，一般將波長間隔10nm以下，波段數(shù)36個(gè)以上的遙感系統(tǒng)定義為高光譜遙感。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感定義：高光譜遙感是高光譜

9.1高光譜遙感

①高光譜遙感的基本概念

傳感器：高光譜遙感的傳感器是成像光譜儀(ImagingSpectrometer)，它為每個(gè)像元提供數(shù)十至數(shù)百個(gè)窄波段（通常波段寬度＜10nm）的光譜信息，能產(chǎn)生一條完整而連續(xù)的光譜曲線。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感傳感器：高光譜遙感的傳感

9.1高光譜遙感

①高光譜遙感的基本概念成像光譜系統(tǒng)獲得的連續(xù)波段寬度一般在10nm以內(nèi)，這種數(shù)據(jù)能以足夠的光譜分辨率區(qū)分出那些具有診斷性光譜特征的地表物質(zhì)。應(yīng)用高光譜分辨率數(shù)據(jù)也能將混合礦物或礦物像元中混有植被光譜的情形，在單個(gè)像元內(nèi)計(jì)算出各種成分的比例。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感成像光譜系統(tǒng)獲得的連續(xù)

9.1高光譜遙感

②高光譜遙感的應(yīng)用●在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用地質(zhì)是高光譜遙感應(yīng)用中最成功的一個(gè)領(lǐng)域。主要用于區(qū)域地質(zhì)制圖和礦產(chǎn)勘探。各種礦物和巖石在電磁波譜上顯示的診斷光譜特性(diagnosticspectralfeature)可以幫助人們識(shí)別不同礦物成分。這些診斷性光譜特征只有利用高光譜遙感數(shù)據(jù)才有可能被探測到。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感●在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用第9章高光譜與微

9.1高光譜遙感

②高光譜遙感的應(yīng)用●在植被研究中的應(yīng)用高光譜遙感在植物生態(tài)學(xué)研究中主要涉及以下幾個(gè)方面：植物群落、種類的識(shí)別、冠層結(jié)構(gòu)、狀態(tài)或活力的評價(jià)、冠層水文狀態(tài)的評價(jià)和冠層生物化學(xué)成分的估計(jì)。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感●在植被研究中的應(yīng)用第9章高光譜與微

9.1高光譜遙感

②高光譜遙感的應(yīng)用●在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用大氣遙感

目前用高光譜研究大氣，主要目標(biāo)是水蒸氣、云和氣溶膠研究。水溫與冰雪

利用高光譜成像儀可以測定沿海、江河、湖泊中的葉綠素、浮游生物、有機(jī)質(zhì)、懸浮物和水生植物等以及他們的分布。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感●在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用第9章高光譜與微

9.1高光譜遙感

②高光譜遙感的應(yīng)用●在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用環(huán)境與災(zāi)害

高光譜圖像可以用來探測危險(xiǎn)環(huán)境因素。例如：編制酸性礦物分布圖，特殊蝕變礦物分布圖，評價(jià)野火危險(xiǎn)的等級。土壤調(diào)查高光譜土壤遙感可以提供土壤表面狀況和性質(zhì)的空間信息，空間差異性。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感●在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用第9章高光譜與微

9.1高光譜遙感

②高光譜遙感的應(yīng)用●在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用城市環(huán)境高光譜和高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)的結(jié)合，有可能細(xì)分出城市地物和人工目標(biāo)。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感●在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用第9章高光譜與微

9.1高光譜遙感

③高光譜遙感的發(fā)展前景將來高光譜衛(wèi)星傳感器將以AVIRIS的工作方式測量太陽反射光譜。它們將提供多時(shí)相全球各個(gè)區(qū)域的高光譜圖像(Green等，1998)。美國宇航局計(jì)劃將兩個(gè)成像光譜儀作為地球觀測系統(tǒng)(EOS)的傳感器——中等分辨率成像光譜儀(MODIS)和高分辨率成像光譜儀(HIRIS)。其中，中等分辨率成像光譜儀(MODIS)上一章已經(jīng)進(jìn)行了介紹。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感將來高光譜衛(wèi)星傳感器將以

9.1高光譜遙感

③高光譜遙感的發(fā)展前景HIRIS將有30m的空間分辨率，獲取0.4—2.5μm波長范圍的10nm寬的192個(gè)連續(xù)光譜段。它是AVIRIS的繼承者。HIRIS將獲取沿飛行方向前后+60～-30及橫向24的圖像。雖然它的周期為16天，但由于它的指向能力，對于一些特殊區(qū)域，其覆蓋頻率將會(huì)更高。HIRIS數(shù)據(jù)將用于識(shí)別表面物質(zhì)、測量小目標(biāo)物的二向性反射分布函數(shù)(BBDF)及執(zhí)行小空間范圍的生態(tài)學(xué)過程的詳細(xì)研究。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感HIRIS將有30m的空

9.1高光譜遙感

③高光譜遙感的發(fā)展前景與此同時(shí)，NASA計(jì)劃發(fā)射試驗(yàn)衛(wèi)星EO—1，攜帶Hyperion(高光譜成像儀)、ALI(先進(jìn)的陸地成像儀)等高光譜傳感器和大氣糾正儀(AtmosphericCorrector)。這些計(jì)劃的最終目的是評價(jià)各種地球系統(tǒng)過程，包括水文過程、生物地球化學(xué)過程、大氣過程及固體地球過程。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感與此同時(shí)，NASA計(jì)劃

9.1高光譜遙感

③高光譜遙感的發(fā)展前景現(xiàn)有的航空成像光譜儀技術(shù)系統(tǒng)的完善。例如，在傳感器方面：改善其獲取數(shù)據(jù)的性能，提高圖像數(shù)據(jù)的信噪比，增強(qiáng)機(jī)上實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力。

數(shù)據(jù)分析處理方面：強(qiáng)調(diào)大氣訂正、信息提取技術(shù)，發(fā)展新算法和完善已有的算法，并向構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用處理算法軟件包方向努力，特別是發(fā)展針對高光譜海量數(shù)據(jù)和豐富光譜信息特點(diǎn)的算法和軟件，以提高高光譜數(shù)據(jù)處理效率及其分析、研究和應(yīng)用水平。第9章高光譜與微波遙感9.1高光譜遙感現(xiàn)有的航空成像光譜儀技術(shù)

9.2多角度遙感

理想光滑表面的反射是鏡面反射，理想粗糙表面的反射是漫反射（朗伯反射）。傳統(tǒng)的遙感技術(shù)主要采取垂直觀測方式，以獲得地表二維信息，對獲取的數(shù)據(jù)則基于地面目標(biāo)漫反射的假定，作一些簡單校正后，利用地面目標(biāo)的光譜特性進(jìn)行解譯。然而，通過這種遙感手段所獲得的信息是以垂直反射光譜為基調(diào)的，沒有涉及太陽光入射角度及觀測角度的影響因素。這些在遙感技術(shù)發(fā)展的初期是合理的，也取得了很大的成功。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感理想光滑表面的反射是鏡

9.2多角度遙感

隨著遙感技術(shù)的發(fā)展及其面臨的各種新的要求，人們越來越迫切需要弄清各種地物與光輻射之間相互作用的機(jī)理。事實(shí)在遙感圖象上，自然地表的表觀亮度除取決于所測地物的幾何形態(tài)特征和光譜性質(zhì)外，在很大程度上還與入射光方向和觀測方向有關(guān)。這兩個(gè)方向的差異，明顯地引起地表（冠層）反射的差別，這種差別不僅隨著標(biāo)志這兩個(gè)方向的雙種角度的變化而變化，而且隨著地表（冠層）結(jié)構(gòu)要素變化而變化?；诖耍谶b感領(lǐng)域中，多角度遙感特別是植被雙向反射的研究就異軍突起，迅速發(fā)展起來。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感隨著遙感技術(shù)的發(fā)展及其面

9.2多角度遙感

①雙向反射概念

雙向性反射是自然界中物體表面反射的基本宏觀現(xiàn)象，即反射不僅具有方向性，這種方向性還依賴于入射的方向而異。

雙向反射函數(shù)（即只是入射方向與反射方向夾角的函數(shù)）就是用來描述第五的這種雙向反射性的。BRDF(θi,φi,θr,φr)=第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感雙向性反射是自然界中物體

9.2多角度遙感

①雙向反射概念

第9章高光譜與微波遙感BRDF中的參量圖示XYZdAOdΩrRθrdΩiIθiφrφi9.2多角度遙感第9章高光譜與微波遙

9.2多角度遙感

①雙向反射概念式中θi（天頂角）和φi（方位角）確定入射方向；θr和φr描述某一反射方向；dΩr、dΩi相應(yīng)表示在反射和入射方向上的兩個(gè)非常小的（微分）立體角；dE(Ωi)表示在一個(gè)微分面積元dA（為敘述方便計(jì)，假定水平放置）之上，由于dΩi這個(gè)微分立體角內(nèi)輻照度L(Ωi)的增量所引致的dA上輻亮度的增量；dL(Ωr)則是由于增量dE(Ωi)引起的Ωr方向上輻照度的增量。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感式中θi（天頂角）和φi（方位角）確定入

9.2多角度遙感

②雙向反射模型●模型種類：在地物雙向反射光譜的研究中，最基礎(chǔ)的工作是建立計(jì)算地物BRDF的數(shù)學(xué)模型，到現(xiàn)在為止，已建立了近百種不同的數(shù)學(xué)模型。一般說來，模型可分為經(jīng)驗(yàn)(統(tǒng)計(jì))模型和物理模型兩種。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感●模型種類：在地物雙向反射光譜的研究中，

9.2多角度遙感

②雙向反射模型

★經(jīng)驗(yàn)（統(tǒng)計(jì)）模型

一般是描述性的，對觀測到的數(shù)據(jù)作經(jīng)驗(yàn)性的統(tǒng)計(jì)描述，或者進(jìn)行相關(guān)分析，形成作為班球上觀測方向和入射方向天頂角、方位角經(jīng)驗(yàn)函數(shù)的BRDF模型。

優(yōu)點(diǎn)：簡單、直觀。缺點(diǎn)：應(yīng)用有局限。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感★經(jīng)驗(yàn)（統(tǒng)計(jì)）模型第9章

9.2多角度遙感

②雙向反射模型

★物理模型

基于物理基礎(chǔ)建立的模型，通常試圖找出產(chǎn)生地面非郎伯體特性及觀測數(shù)據(jù)的原因。

優(yōu)點(diǎn)：簡單、可靠。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感★物理模型第9章高光②

雙向反射模型

幾何光學(xué)模型輻射傳輸模型概

況代表模型

原始理論基礎(chǔ)模型專業(yè)來源Li—Strahler模型

遙感像元分解理論遙感像元分解理論Ross—Nilson—Kuusk模型SAIL模型植被輻射傳輸理論植被生理、植被生態(tài)初期模型采用介質(zhì)單元單次散射解釋多次散射解釋熱點(diǎn)現(xiàn)象解釋植株個(gè)體（如樹冠）有無有葉片有有無現(xiàn)有模型單次散射介質(zhì)多次散射介質(zhì)熱點(diǎn)產(chǎn)生根源模型適用范圍植株葉片植株形狀、尺度與分布由稀疏分布的致密個(gè)體組成的群體（如森林）葉片葉片葉片形狀、尺度與分布任意狀況、更適于均勻、不間斷植被（如農(nóng)作物）第9章高光譜與微波遙感②雙向反射模型

幾何光學(xué)模型輻射傳輸模型概代表模型L

9.2多角度遙感

②雙向反射模型●幾何光學(xué)模型以幾何光學(xué)原理為基礎(chǔ)的經(jīng)典模型。假定植被是由具有已知幾何形狀和光學(xué)性質(zhì)、并按一定方式排列的幾何體所組成，通過分析這些幾何體對光線的截獲和遮陰及地表面的反射來確定植被的反射系數(shù)。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感●幾何光學(xué)模型第9章高光譜與微波遙感

9.2多角度遙感

②雙向反射模型●混濁介質(zhì)模型這類模型起源于隨機(jī)介質(zhì)（即混濁介質(zhì)）中的輻射傳輸方程。假設(shè)植被的各組分（葉、莖、花或穗等）為已知光學(xué)性質(zhì)和取向小的吸收和散射體，群體是由它們在水平方向按隨機(jī)分布方式組成的平面平行層（Plane-ParallelLayer）的集合，把葉面積指數(shù)（LAI）、葉角分布函數(shù)（LAD）等作為群體的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)來考慮群體結(jié)構(gòu)對其垂直輻射場的影響。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感●混濁介質(zhì)模型第9章高光譜與微波遙感

9.2多角度遙感

②雙向反射模型●混濁介質(zhì)模型輻射傳輸模型以研究輻射在冠層中薄層或單元中的傳輸過程為基礎(chǔ)，對輻射傳輸方程求解，推算輻射與冠層相互作用，由此解釋輻射在冠層中的傳輸機(jī)理，進(jìn)而得到冠層及其下墊面對入射輻射的吸收、透過和反射的方向和光譜特性?；鞚峤橘|(zhì)模型是目前水平均勻群體中應(yīng)用最廣泛的模型。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感●混濁介質(zhì)模型第9章高光譜與微波遙感

9.2多角度遙感

②雙向反射模型●混合模型混合模型充分利用幾何光學(xué)模型和輻射傳輸模型上的優(yōu)勢，是幾何光學(xué)模型和混濁介質(zhì)模型的綜合。對群體的每一組分的處理類似于混濁介質(zhì)模型，被認(rèn)為是光學(xué)性質(zhì)已知的、小的吸收和散射體；而整個(gè)群體仍同幾何模型一樣，被處理成具有幾何形狀和空間分布特征植株的集合，聯(lián)系兩者的關(guān)鍵是間隙率模型。此類模型是通用模型，也是最復(fù)雜的BRDF模型。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感●混合模型第9章高光譜與微波遙感

9.2多角度遙感

②雙向反射模型●計(jì)算機(jī)模擬模型計(jì)算機(jī)模擬模型能更靈活、更詳細(xì)、更真實(shí)地處理非均勻群體問題。它能同時(shí)真實(shí)地考慮植被各組分的大小、形狀和任意的空間分布方式對群體BRDF的影響，模擬出群體內(nèi)、外輻射場的統(tǒng)計(jì)特征，確定出可獲得最大光合效能的最佳群體結(jié)構(gòu)特征；研究群體中輻射與植株間的相互作用過程以及這些過程與群體結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系。計(jì)算機(jī)模擬模型主要有兩種方式：結(jié)構(gòu)真實(shí)模型和蒙特卡洛方法。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感●計(jì)算機(jī)模擬模型第9章高光譜與微波遙

9.2多角度遙感

③雙向反射模型反演法自20世紀(jì)70年代以來，許多研究結(jié)果表明，同垂直測量相比，非垂直的多角度測量對于估算地物（特別是植被）的結(jié)構(gòu)特征具有很大的優(yōu)越性。對建立的物理模型，從逆過程分析，可以獲得更豐富的冠層結(jié)構(gòu)信息，因而，地物雙向反射物理模型反演技術(shù)的研究也是當(dāng)前地物雙向反射特性研究中的一個(gè)重要內(nèi)容。目前用得較多的是最優(yōu)化法、表搜索法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演法等反演技術(shù)。第9章高光譜與微波遙感9.2多角度遙感自20世紀(jì)70年代以來，許

9.3微波遙感

微波是電磁輻射中波長范圍1mm—1m的電磁波段，頻率300GHz—300MHz。微波遙感是以微波為信息傳播媒介的遙感，它通過微波傳感器獲取目標(biāo)物發(fā)射或反射的微波輻射，經(jīng)過圖像分析解譯來識(shí)別地物。微波遙感分為無源（被動(dòng)）微波遙感和有源（主動(dòng)）微波遙感兩大類。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感微波是電磁輻射中波長范圍1

9.3微波遙感

第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

★無源微波遙感：所用的傳感器本身不發(fā)射電磁波，只靠接收目標(biāo)和背景所發(fā)射的微波能量來探測目標(biāo)特性。它所收到的電磁波信號強(qiáng)度與目標(biāo)的發(fā)射率有關(guān)，也與目標(biāo)、背景的溫度、性質(zhì)，特別是目標(biāo)物的表面溫度密切相關(guān)。因此，其輻射測量等效于估計(jì)溫度。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感★無源微波遙感：所用的傳感器本身不發(fā)射電磁

9.3微波遙感

★有源微波遙感：所用的傳感器本身發(fā)射微波去照射目標(biāo)，然后接收目標(biāo)反射或散射回來的微波信號，通過檢測、分析回來的信號，確定目標(biāo)的各種特性及目標(biāo)對傳感器的距離和方位。有源微波傳感器記錄的有關(guān)目標(biāo)和背景的圖像或數(shù)據(jù)，與目標(biāo)、背景的發(fā)射率無關(guān)，也與日照變化無關(guān)，圖像較穩(wěn)定、清晰，易識(shí)別。如果合理的選擇頻率、極化方式和波束照射角，可獲得較好的遙感效果。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感★有源微波遙感：所用的傳感器本身發(fā)射微波去

9.3微波遙感

①微波遙感特性●微波的衰減使用衛(wèi)星和飛機(jī)上的微波傳感器進(jìn)行觀測成像時(shí)，由于微波要通過位于傳感器和目標(biāo)之間的大氣，所以會(huì)受到大氣分子的吸收和散射，結(jié)果引起衰減。衰減強(qiáng)度與傳輸距離成指數(shù)關(guān)系。對應(yīng)于單位距離的衰減量叫衰減系數(shù)(attenuationcoefficient)。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波的衰減第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

①微波遙感特性●微波的輻射根據(jù)輻射原理，地球表面除輻射可見光、紅外線以外，也輻射微弱的微波。黑體的輻射用普朗克定律表示，普通的物體不一定是黑體，從熱輻射中測量物理溫度時(shí)必須用發(fā)射率ε進(jìn)行修正。因此，目標(biāo)的物理溫度T和被測的亮度溫度TB的關(guān)系是TB=ε1/4T。物體的發(fā)射率為0≤ε≤1，隨物體的介電常數(shù)及表面的粗糙度等物理性質(zhì)和頻率、偏振特性、入射角、方位角而變化。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波的輻射第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

①微波遙感特性●微波的輻射微波輻射計(jì)可以測量的是亮度溫度，而與測量目標(biāo)物的性質(zhì)及狀態(tài)直接聯(lián)系的是發(fā)射率和物理溫度。為此必須把發(fā)射率和物理溫度分開，或者研究出把亮度溫度中包含的大氣輻射成分分開的算法。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波的輻射第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

①微波遙感特性●微波的表面散射在兩個(gè)介質(zhì)的分界面上，當(dāng)電磁波從一個(gè)介質(zhì)中射入時(shí)，會(huì)在分界面上產(chǎn)生散射，這種散射叫表面散射。表面散射的強(qiáng)度隨介質(zhì)表面的復(fù)介電常數(shù)的增加而增大，其散射角特性由表面的粗糙度決定。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波的表面散射第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

①微波遙感特性●微波遙感的特點(diǎn)

1)全天時(shí)工作，不受時(shí)間限制，即使在夜間也能工作。這是由于微波傳感器利用大地輻射中微波成分或雷達(dá)發(fā)射的微波來進(jìn)行遙感，與太陽輻射無關(guān)。

2)全天候工作，不受云、霧和小雨的影響。這是由于微波能穿透云、霧和小雨。

3)對某些地物有一定的穿透能力，可在一定程度上獲取隱伏的信息。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波遙感的特點(diǎn)第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

①微波遙感特性●微波遙感的特點(diǎn)

4)微波傳感器的天線方向可調(diào)整，這樣可增多所獲地表特性。例如，適當(dāng)調(diào)節(jié)天線的主向，可在圖像上產(chǎn)生適量的陰影，以突出地貌的形態(tài)特征和敏感地形的細(xì)節(jié)。

5)微波傳感器接收到的微波信號與物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)有關(guān)，能反映出被探測物體在微波波段表現(xiàn)的特征，這是同在可見光、紅外、紫外波段所表現(xiàn)的特征完全不同的。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波遙感的特點(diǎn)第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

①微波遙感特性●微波遙感的特點(diǎn)

6)微波傳感器可采用多種頻率、多種極化方式、多個(gè)視角進(jìn)行工作，來獲取目標(biāo)的空間關(guān)系、形狀尺寸、表面粗糙度、對稱性和復(fù)介電特性等方面的信息。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波遙感的特點(diǎn)第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

①微波遙感特性●微波遙感的特點(diǎn)

微波遙感的弱點(diǎn)：1）不能記錄與顏色有關(guān)的信息，人們解譯識(shí)別較為困難;2)設(shè)備大而復(fù)雜，價(jià)格昂貴，相應(yīng)的微波遙感資料的商品化程度低，獲取較為困難;3)圖像有特有的畸變，校正過程復(fù)雜，技術(shù)難度高。按照不同微波傳感器所使用的電磁波譜段，可將整個(gè)微波分為8個(gè)頻段。不同國家、不同部門的劃分方式并不完全相同。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波遙感的特點(diǎn)第9章高光譜與微波遙感

9.3微波遙感

②微波傳感器及其分類●微波傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理微波傳感器統(tǒng)稱為雷達(dá)（Radar），是“無線電探測和測距”（RadioDetectionandRanging）的縮寫詞。雷達(dá)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)30年代，目前已成為獲取遙感信息的重要方式之一，被廣泛地應(yīng)用于軍事與國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理第9章高光

9.3微波遙感

②微波傳感器及其分類●微波傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理★雷達(dá)的結(jié)構(gòu)：雷達(dá)的種類很多，但其基本結(jié)構(gòu)和工作原理大體相同。以主動(dòng)式傳感器為例，主要由收發(fā)定時(shí)轉(zhuǎn)換開關(guān)、天線、發(fā)射機(jī)、脈沖發(fā)生器、接收機(jī)、顯示器所組成。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理第9章高光

9.3微波遙感

②微波傳感器及其分類●微波傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理★雷達(dá)的工作原理：首先由脈沖發(fā)生器發(fā)出特定頻率和振幅的矩形脈沖，通過調(diào)制發(fā)射機(jī)發(fā)出微波振蕩；收發(fā)定時(shí)器轉(zhuǎn)換開關(guān)以一定的時(shí)間間隔從天線向目標(biāo)發(fā)出離散的微波波束，微波波束射到目標(biāo)后，產(chǎn)生散射，由目標(biāo)返回的散射回波在兩次發(fā)射的間隔期內(nèi)被天線接收；經(jīng)接收機(jī)調(diào)解后送至顯示器，在顯示器熒光屏上便呈現(xiàn)出目標(biāo)的回波影像，也可經(jīng)過轉(zhuǎn)換，形成膠片影像或數(shù)字圖像。第9章高光譜與微波遙感9.3微波遙感●微波傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理第9章高光第9章高光譜與微波遙感②微波傳感器及其分類●微波傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理

第9章高光譜與微波遙感②微波傳感器及其分類

9.3微波遙感

②微波傳感器及其分類●微波傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理

★雷達(dá)的工作原理：由于目標(biāo)至