微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理課件

《微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《微波遙感與成像側(cè)視雷達工作原理課件（37頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,3.4 微波遙感與成像,1,3.4 微波遙感與成像,微波波段劃分,2,3.4 微波遙感與成像,微波遙感的特點：,1、,能全天候、全天時工作,2、對某些地物具有特殊的波譜特征：,在微波波段，水的比輻射率為0.4，冰的比輻射率為0.99；而在紅外波段，水的比輻射率為0.96，冰的比輻射率為0.92。,3、對冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透能力。,4、對海洋遙感具有特殊意義：,適合于海面動態(tài)情況（海面風(fēng)、海浪等）的觀測,5、分辨率較低，但特性明顯。,3,3.4 微波遙感與成像,微波遙感方式：主動和被動,4,3.4

2、 微波遙感與成像,微波遙感傳感器分類,主動方式,被動方式,1、雷達（側(cè)視雷達）：成像,2、,微波高度計,：不成像,3、,微波散射計,：不成像,1、微波輻射計：成像,2、,微波散射計,：不成像,5,3.4 微波遙感與成像,微波遙感傳感器分類,微波散射計：測量地物的散射或反射特性,微波高度計：測量目標(biāo)物與遙感平臺間的距離，從而準(zhǔn)確得知地表高度變化，海浪的高度等參數(shù)。,根據(jù)發(fā)射波和接收波間的時間差，測出距離。,6,3.4 微波遙感與成像,微波遙感傳感器分類,微波輻射計,微波輻射計主要用于探測地面各點的,亮度溫度,并生成亮度溫度圖像。由于地面物體都具有發(fā)射微波的能力,其發(fā)射強度與自身的亮度溫度有關(guān)。通

3、過 掃描接收這些信號并換算成對應(yīng)的亮度溫度圖,對地面物體狀況的探測很有意義。,亮度溫度是指輻射出與被測物體相等的輻射能量的黑體的溫度。,7,3.4 微波遙感與成像,微波遙感傳感器分類,側(cè)視雷達,側(cè)視雷達是在飛機或衛(wèi)星平臺上由傳感器向與飛行方向垂直的側(cè)面,發(fā)射一個窄的波束,覆蓋地面上這一側(cè)面的一個條帶,然后接收在這一條帶上地物的反射波,從而形成一個圖像帶。隨著飛行器前進,不斷地發(fā)射這種脈沖波束,又不斷地接收回波,從而形成一幅一幅的雷達圖像。,雷達成像的基本條件：雷達發(fā)射的波束照在目標(biāo)不同部位時，要有時間先后差異，這樣從目標(biāo)反射的回波也同時出現(xiàn)時間差，才有可能區(qū)分目標(biāo)的不同部位。,8,合成孔徑雷達

4、,合成孔徑雷達與側(cè)視雷達類似,也是在飛機或衛(wèi)星平臺上由傳感器向與飛行方向垂直的側(cè)面發(fā)射信號。所不同的是將發(fā)射和接收天線分成許多小單元,每一單元發(fā)射和接收信號的時刻不同。由于天線位置不同，記錄的回波相位和強度都不同。,目的：提高圖象在飛行方向的分辨率。,3.4 微波遙感與成像,微波遙感傳感器分類,9,3.4 微波遙感與成像,側(cè)視,雷達工作原理,雷達發(fā)射器通過天線在很短的微秒級時間內(nèi)發(fā)射一束能量很強的脈沖波，當(dāng)遇到地面物體時，被反射回來的信號再被天線接收。,由于系統(tǒng)與地物距離不同，同時發(fā)出的脈沖，接收的時間不同。,10,遙感平臺向前飛行，天線發(fā)射和接收雷達脈沖交替進行；在波束寬度范圍內(nèi)，地面不同的

5、地物由于距離不同而在不同的時間反射回波。反射回波的信號記錄一條圖象掃描線。返回的信號被天線接收并記錄下來,3.4 微波遙感與成像,側(cè)視,雷達工作原理,11,3.4 微波遙感與成像,側(cè)視,雷達工作原理有關(guān)術(shù)語,A：,飛行方向；,B：,天底方向,E：,方位向；,D：,距離向；,C：,掃描寬度,12,3.4 微波遙感與成像,側(cè)視,雷達工作原理有關(guān)術(shù)語,A,入射角;,B,視角;,C,斜距;,D,地距;,俯角,13,3.4 微波遙感與成像,側(cè)視,雷達工作原理有關(guān)術(shù)語,A:,近,射程（,near range）;,B:,遠(yuǎn)射程（,far range）,14,3.4 微波遙感與成像,側(cè)視,雷達工作原理距離分辨

6、力,P,g,在,側(cè)視方向的分辨率距離分辨率,P,g,=c,/2sin,脈沖持續(xù)期（脈沖寬度），,視角，,c,光速,越大（俯角（90-,）,越?。?，,P,g,越小，分辨率越高,即：距離越近，距離向分辨率越低,/2,15,距離越近，方位分辨率越高；與距離向分辨率變化規(guī)律相反,沿航線方向的分辨率方位分辨率，沿跡分辨率,P,a,=,*R,波束寬度，,R,天線到該像元的傾斜距離,=,/,l,波長，,l,天線長度,P,a,=(,/l,)*R,天線越長，,P,a,越小，方位分辨率越高,3.4 微波遙感與成像,側(cè)視,雷達工作原理方位分辨力,P,a,16,3.4 微波遙感與成像,合成孔徑雷達工作原理,合成孔徑雷

7、達（,SAR，Synthetic Aperture Radar）,也是側(cè)視雷達。,基本原理：,利用短的天線，通過修改數(shù)據(jù)記錄和處理技術(shù)，產(chǎn)生很長孔徑天線的效果，等于通過加長天線孔徑來提高觀測精度。,在沿飛行航跡方向上形成一個天線陣列，并與數(shù)據(jù)記錄和處理過程聯(lián)系在一起。,在不同位置接收同一地物的回波信號，信號得到的時間不同，相位和強度不同，形成相干影象。經(jīng)過復(fù)雜的處理，得到地面的實際影象,17,3.4 微波遙感與成像,合成孔徑雷達工作原理,18,3.4 微波遙感與成像,合成孔徑雷達工作原理,理論計算表明，合成孔徑雷達在沿航跡方向的分辨率為：,r,a,=l/2 l,為,天線長度,19,3.4 微波

8、遙感與成像,合成孔徑雷達工作原理,20,3.4 微波遙感與成像,合成孔徑雷達工作原理,21,3.4 微波遙感與成像,合成孔徑雷達工作原理,22,3.5 遙感圖像的特征,幾何特征：目標(biāo)地物的大小、形狀及空間分布特點；,物理特征：目標(biāo)地物的屬性特點；,時間特征：目標(biāo)地物的變化動態(tài)特點,23,3.5 遙感圖像的特征,遙感圖象上能夠詳細(xì)區(qū)分的最小單元的尺寸，是用來表征圖象分辨地面目標(biāo)細(xì)節(jié)能力的指標(biāo)。通常用像元大小、像解率或視場角來表示。,像元（,pixel）：,將地面信息單元離散化而形成的格網(wǎng)單元，單位為米，是組成圖象的基本單元。像元越小，空間分辨率越高；,像解率是用單位距離內(nèi)能分辨的線寬或間隔相等的

9、平行細(xì)線的條數(shù)來表示，如線/毫米或線對/毫米；,瞬時視場角(,instantaneous field of view,IFOV):,指傳感器的張角及瞬時視域，又稱,角分辨率,。,傳感器在某一時刻所能感測的外來光（或其它電磁波）所來自的空間角度區(qū)域,空間分辨率,24,分辨率（像元大小）=平臺高度*角分辨率（弧度）,D=H*IFOV,如，飛機飛行高度8000米，角分辨率為2.5毫弧度，則地面分辨率為：,8000,m*2.5*10,-3,=20m,3.5 遙感圖像的特征,空間分辨率,25,不同空間分辨率的圖象,26,1米,27,10米,28,30米,29,80米,30,傳感器在接收目標(biāo)輻射的光譜時能

10、分辨的最小波長間隔。,間隔愈小，分辨率愈高,或：所記錄的電磁波譜中，某一特定的波長范圍值，越寬，分辨率越低,不同光譜分辨率的傳感器對同一地物的探測效果有很大區(qū)別；,如,MSS（100-200,nm,）、AVIRIS（10,nm,）,傳感器的波段選擇必須考慮目標(biāo)的光譜特征值，才能取得好效果,感測人體選擇8-12,m,探測森林火災(zāi)應(yīng)選擇3-5,m,波譜分辨率,3.5 遙感圖像的特征,31,3.5 遙感圖像的特征,波譜分辨率,32,3.5 遙感圖像的特征,波譜分辨率,33,3.5 遙感圖像的特征,輻射分辨率,傳感器接收光譜信號時，能分辨的最小輻射差。在遙感圖象上表現(xiàn)為每一像元的輻射量化級(,D)。,

11、如6,bit,7bit,8bit,11bit,一個,6-,bit,的,傳感器可以記錄,2,6,級（64）的亮度值，,一個,8,-,bit,的傳感器可以記錄,2,8,級（256）的亮度值，,一個12,-,bit,的傳感器可以記錄,2,12,級（4096）的亮度值,34,8-,bit,256,greys,6-,bit,64,greys,4-,bit,16,greys,3-,bit,8,greys,2-,bit,4,greys,1-,bit,2,greys,輻射分辨率,35,Maximum brightness=255,Maximum brightness=127,輻射亮度范圍,36,對同一目標(biāo)進行重復(fù)探測時，相鄰兩次探測的時間間隔，,（重訪周期）,短：一天內(nèi)的變化，小時為單位,中：一年內(nèi)的變化，以天為單位,長：以年為單位,LANDSAT：16,天；,CBERS：26,天；,太陽同步氣象衛(wèi)星：0.5天,動態(tài)監(jiān)測,3.5 遙感圖像的特征,時間分辨率,37,