微波是指波長在1mm-1m(即頻率在300mhz-300ghz)電磁波,包括公釐波、釐公尺波、分公尺波、它比可見光-近紅外的波長大得多。
微波遙感用的是無線電技術,而可見紅光-近紅外遙感用的是光學技術,通過攝影或掃瞄獲取資訊。
微波遙感有主動和被動之分。主動遙感就是人工發射探測源,而被動遙感就是利用地物自身發射或者反射的微弱電磁波,進而實現對地物的探測。
微波遙感的優勢:
1.微波遙感具有全天時、全天候的的工作能力。雷達遙感不依賴於太陽光,而利用自身發射的電磁波,因此可以晝夜全天時工作;微波對大氣衰減小,能在任何氣候條件下全天候工作。
2.微波具有很強的穿透能力。不僅能夠穿雲破霧,而且能夠穿透一定厚度植被、土壤、冰雪等,提供部分地表以下的資訊。
3.主動微波遙感(sar)記錄電磁波的後向散射強度(振幅)、極化、相位(是干涉測量的基礎)三方面的資訊。
4.對地表粗超度、地物幾何形狀、介電性質(土壤水分)敏感。
5.可獲得多波段、多極化、多角度的散射特徵。
6.主動微波遙感(sar)可用於精確定位、測距;且不依賴於距離,獲得高空間解析度的資料。
角反射器效應:若表面由兩個或者三個相互垂直的鏡狀反射面組成.
微波在上述情況下可以產生多次散射,增強後向散射能量。
兩個角反射使雷達影象上出現相應於兩平面交線的一條亮線;而三面角反射使雷達影象上出現乙個相應與三個面交點的亮點。
散射截面:指散射波的全功率與入射功率密度之比,用有效散射面積表示,單位為平方公尺,它不等於幾何面積,而實波長或頻率的函式,即表示雷達目標截獲並散射入射能量的能力,是散射傳輸的重要引數。
散射係數:指單位面積上雷達的反射率,或單位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的結果的度量。
雷達散射係數:又稱後向散射係數,是指入射方向目標單位面積的雷達反射率,表示入射方向上散射強度的引數或目標單位面積的平均雷達散射截面。目標的雷達散射係數也可以看作單位截面、反射率、方向性三個要素的結合。它除了與雷達系統引數(入射角、頻率、極化方式)有關外,主要取決於物體的負介電常數、表面粗糙度、幾何特性等。
微波在介質內傳播過程中,會引起能量的衰減。穿透深度或趨膚深度是指電磁波在介質內部傳播過程中,其強度衰減到在介質表面強度的37%時的深度。穿透深度與介質的電學性質和波長有關。
微波為什麼能穿透雲層?
1.微波的大氣散射
根據瑞利散射的原理,散射波的強度與波長的四次方成反比。微波的波長比可見光-紅外波長要長的多,則它的散射要比可見光-紅外小得多。
2.微波的大氣吸收
大氣對微波的吸收主要是氧分子和水汽所致。微波的工作波段中除了個別吸收波段外,大氣透過率多在95%以上。
3.微波的大氣衰減
儘管在微波遙感的工作範圍內,只要不處於微波的大氣吸收波段,大氣對微波的吸收與散射作用就很小,一般情況下大氣對微波的傳輸的影響幾乎可以忽略不計。
雷達成像原理:
1.雷達影象以時間序列記錄資料。
2.地物目標對微波的散射效能較好。
3.除了個別特定頻率波段對水汽和氧分子的吸收外,大氣對微波的散射和吸收均較小,微波通過大氣的衰減量小。
距離解析度:指沿距離向可以分辨兩點之間的最小距離。
方位解析度:又稱航向解析度,是指沿一條航線方向可以分辨的兩點之間的距離。
雷達影象的幾何特徵:
1.斜距影象的比例失真
雷達側視帶狀成像,發射脈衝與接收回波之間有個時間滯後,雷達的回波訊號的間隔與相鄰地面特徵的斜距成正比。因而,再斜距影象上各目標點的相對距離與目標間的地面實際距離並不保持恆定的比例關係,影象產生不均勻畸變。
2.透視收縮
指雷達影象上雷達面向雷達波束的坡面被明顯壓縮的現象。由於雷達按時間序列記錄回波訊號,因而入射角和地面坡角的不同組合,使其出現不同程度的透視收縮現象。
3.疊掩現象
雷達是乙個測距系統。發射脈衝的曲率使近目標點的回波先到達,使遠目標點的回波後達到,在雷達影象上則產生頂底倒置的現象。
4.陰影
雷達陰影及雷達波束對地面傾斜照射,在山脈、高大目標的背面因接收不到雷達訊號,因而產生雷達陰影,在影象上呈暗區。
干涉雷達:指採用干涉測量技術的合成孔徑雷達,也有稱雙天線sar或相干sar。它通過兩條側視天線同時對目標進行觀測,或一定時間間隔的兩次平行觀測,來獲得地面同一區域兩次成像的復影象對。由於目標與兩天線的的幾何關係,地面與回波訊號形成相位差訊號,經兩個復影象的復相關形成干涉紋圖。
***以上內容參考《遙感應用分析原理與方法》 趙英時 第二版
主動微波遙感和被動微波遙感
之前錯誤地認為可見光是被動遙感,微波都是主動遙感,在閱讀文獻時看到微波遙感又分為主動和被動,特此記錄和分享。微波遙感按其工作原理可分為主動遙感 或有源微波遙感 和被動遙感 或無源微波遙感 兩類。1.主動遙感是通過感測器 主要為雷達遙感 向探測目標發射微波訊號並接收 其與目標作用後的後向散射訊號,形成...
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