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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,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,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,*,微波遙感,遙感科學(xué)與技術(shù)系,2010-9-26,2010-2011,第一學(xué)期,微波遙感2010-2011第一學(xué)期,參考書目：,微波遙感原理 舒寧 武漢大學(xué)出版社(2000-03出版),主動式雷達(dá)遙感 隋立春 測繪出版社(2009-05出版),地球衛(wèi)星遙感卷1:理論與儀器 曲(Qu.J.J.)、等 清華大學(xué)出版社(2006-09出版),微

2、波技術(shù)基礎(chǔ) 廖承恩 西安電子科技大學(xué)出版社(1994-12出版),參考書目：微波遙感原理 舒寧 武漢大學(xué)出版社(2000-0,第一章 微波遙感原理,1.1 引言,空間遙感是在空間(衛(wèi)星)平臺上用電磁波與地球大氣、地表、海洋環(huán)境相互作用的散射與輻射來進(jìn)行觀測。它從可見光攝影開始，經(jīng)過紅外熱輻射探測，到20世紀(jì)70年代已發(fā)展到微波、毫米波遙感。,第一章 微波遙感原理1.1 引言,1.1.1,微波遙感的學(xué)科地位、優(yōu)越性,微波在電磁波譜中的位置-長波端,1.1.1 微波遙感的學(xué)科地位、優(yōu)越性,微波遙感課件,1）波長范圍,可見光-近紅外遙感載波波長0.38-0.76um,熱紅外遙感載波波長0.76-10

3、00um,微波遙感載波波長1-1000mm,微波的頻譜與能量譜,(1,焦耳,=10,7,耳格,)(MKS,制,-CGS,制,),1）波長范圍可見光-近紅外遙感載波波長0.38-0.76um,2）波段劃分,微波波段,毫米波,厘米波,分米波,0.1-1.0mm,0.1-1.0cm,0.1-1.0m,Ka,K,Ku,X,C,S,S,L,P,2）波段劃分微波波段毫米波厘米波分米波0.1-1.0mm0.,3,）微波波段名稱與相對頻率、波長,v=f,F(GHz),(mm),(cm),P,0.23,0.39,1333.33,769.23,133.33,76.92,L,0.39,1.55,769.23,193

4、.55,76.92,19.35,S,1.56,4.20,192.93,71.43,19.29,7.14,C,4.20,5.75,71.43,52.17,7.14,5.22,X,5.75,10.90,52.17,27.52,5.22,2.75,K,10.90,36.00,27.52,8.33,2.75,0.83,Q,36.00,46.00,8.33,6.52,0.83,0.65,V,46.00,56.00,6.52,5.36,0.65,0.54,W,56.00,100.00,5.36,3.00,0.54,0.30,3）微波波段名稱與相對頻率、波長v=fF(GHz)(mm,4）常見雷達(dá)衛(wèi)星載波,衛(wèi)

5、星,發(fā)射,波段,波長,(CM),頻率,(GHZ),SAESAT,1978,L,23.5,1.275,SIR-A,1981,L,23.5,1.278,SIR-B,1984,L,23.4,1.282,SIR-C/X-SAR,1994,L/C/X,23.5/5.8/3.1,Lacrosse,1988,L,、,X,23.5/3.0,1.278/10,ALMAZ,1991,L,10,3.1,ERS-1/2,1991/1995,C,5.7,5.25,JERS-1,1992,L,23.5,1.275,RADARSAT-1,1995,C,5.7,5.25,XSAR/SRTM,2000,C,5.7,5.25,E

6、NVISAT,2002,C,5.7,5.25,ALOS PALSAR,2005,L,23.5,1.275,RADARSAT-2,2005,C,5.7,5.25,COSMO Sky-med,2007,X,3.1,10,Terra SAR-X,2009,X,3.1,10,4）常見雷達(dá)衛(wèi)星載波衛(wèi)星發(fā)射波段波長(CM)頻率(GHZ)S,1.1.2,優(yōu)越性,-,全天候，全天時(shí)，穿透性,微波能穿透云霧、雨雪，具有全天候工作能力。,全天時(shí)工作能力。,微波對地物具有一定穿透性。,微波能提供不同于可見光和紅外遙感所能提供的信息。,微波遙感的主動方式不僅記錄電磁波振幅信號，而且可以記錄電磁波相位信息。,行星際探測

7、的主要手段。,1.1.2 優(yōu)越性-全天候，全天時(shí)，穿透性微波能穿透云霧、雨,1,）全天候工作能力,All weather capabilities,對云的透過性,（全球日平均云層覆蓋率為,40%-60%,）,C,S,X,1）全天候工作能力All weather capabilit,對雨的透過性,當(dāng)波長大于3cm,大雨傾盆的地區(qū),對微波影響很小。,C,S,X,對雨的透過性CSX,2,）全天時(shí)工作,Day/night capabilities,雷達(dá)是有源傳感器（自己提供照射）并不依賴于日光。,在汶川地震遙感監(jiān)測中，高分辨率,SAR,發(fā)揮了重要作用。,在,5,月,13,日至,5,月,15,日，災(zāi)區(qū)一

8、直是陰雨天，光學(xué)遙感（衛(wèi)星和航空）都無法得到圖像，通訊也基本中斷，,5,月,13,日日本方面,ALOS PALSAR,首先獲得,ScanSAR,模式的圖像，但是分辨率為,100,米，無法應(yīng)用；意大利的,COSMO SkyMed,首先得到都江堰,3,米和,1,米分辨率的,SAR,圖像；,5,月,14,日我國的遙感,1,號得到分辨率為,5,米的災(zāi)區(qū),SAR,圖像。,5,月底直升飛機(jī)失事，在找尋飛機(jī)殘骸的過程中，,P,波段和,L,波段的雷達(dá)也發(fā)揮了重要的作用。,在,2008,春節(jié)期間我國南方地區(qū)的冰雪災(zāi)害過程中,，在歷次洪澇災(zāi)害過程中，在我國南方地區(qū)農(nóng)作物生長的關(guān)鍵時(shí)刻，經(jīng)常是陰云密布，或大雨滂沱，

9、只有,SAR,能夠工作得到遙感圖像。,2）全天時(shí)工作Day/night capabilities雷,SWISS DAY/NIGHT IMAGE,SWISS DAY/NIGHT IMAGE,微波遙感課件,3,）一定的穿透性,Surface penetration capabilities,穿透深度與,土壤濕度、,頻率、土壤,類型的關(guān)系,對干沙可以穿透,幾十米，對冰層,能穿透,100m,左右,L,C,X,3）一定的穿透性Surface penetration ca,SIR-A,測繪沙特阿拉伯古河道（,1981,年）,Shuttle Imaging Radar,SIR-A測繪沙特阿拉伯古河道（198

10、1年）Shuttle,4,）不同于可見光和紅外遙感的信息,微波高度計(jì)：大地水準(zhǔn)面測量，內(nèi)波，海面風(fēng)場，海浪高度測量,合成孔徑雷達(dá)：內(nèi)波，海底地形，海洋溢油，艦只潛航尾跡，相位變化測量,4）不同于可見光和紅外遙感的信息微波高度計(jì)：大地水準(zhǔn)面測量，,5,）相位測量,-,合成孔徑雷達(dá)干涉測量,SRTM全球地形三維測量,Landers地震同震形變場,Soufriere Hills volcano,Montserrat,，,UK,Landers earthquake,1992,，,nature,5）相位測量-合成孔徑雷達(dá)干涉測量SRTM全球地形三維測量S,微波遙感課件,開采沉陷,：,實(shí)踐證明,InSAR

11、,技術(shù)用于開采沉陷監(jiān)測可以達(dá)到厘米級的分辨率，完全滿足精度要求，未來將是一種行之有效的開采沉陷監(jiān)測方法。,冰川移動,：,InSAR,技術(shù)對冰川研究有兩個(gè)重要作用。首先,InSAR,技術(shù)能夠提供完整的、高分辨率的、高精度的地形數(shù)據(jù)；其次，重復(fù)軌道能夠測量冰的流動。,地表沉降,：,利用,InSAR,技術(shù)進(jìn)行了城市地表沉降監(jiān)測，與常規(guī)水準(zhǔn)測量相比，兩者相關(guān)度達(dá),0.943,，說明,InSAR,測量值與其保持很高的一致性,火山研究,：,實(shí)踐表明，基于,InSAR,技術(shù)，一個(gè)月幾次的重復(fù)觀測很容易監(jiān)測每月幾個(gè)厘米的火山運(yùn)動形變量，無論在熱帶雨林（如印尼的,Merapi,地區(qū)）還是在北極冰雪地帶（北極,K

12、atmai,地區(qū)），,SAR,圖像均能保持令人滿意的相干性。,地震形變,：,地震形變監(jiān)測是,InSAR,技術(shù)應(yīng)用最為成功的領(lǐng)域之一。,地殼運(yùn)動,：,用,InSAR,技術(shù)研究地殼運(yùn)動及板塊漂移在國外已多有研究，其中規(guī)模最大的當(dāng)屬美國國家科學(xué)基金會,(NSF),、地質(zhì)調(diào)查所,(USGS),和國家航空和航天局,(NASA),聯(lián)合發(fā)起的,“,地球探測,”,(Earthscope),計(jì)劃,.,滑坡監(jiān)測,：目前已有采用,InSAR,手段研究滑坡的先例。如對法國南部,SaintEtienne de Tinee,的滑坡現(xiàn)象應(yīng)用,D-InSAR,技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測，幾十個(gè)干涉圖序列中提取位移梯度圖，利用它們模擬該地區(qū)

13、的變形模型，處理結(jié)果與常規(guī)離散監(jiān)測方法吻合程度很高。,5,開采沉陷：實(shí)踐證明InSAR技術(shù)用于開采沉陷監(jiān)測可以達(dá)到厘米,各種形變監(jiān)測技術(shù)比較,各種形變監(jiān)測技術(shù)比較,SRTM,全球地形三維測量,航天飛機(jī)雷達(dá)地形測繪任務(wù),Shuttle Radar Topography Mission,2000,年,2,月,11,日，,11,天生成全球,80%,陸地表面,DEM,（,30m,16m,）和,SAR,圖像（,30m,），完成 了人類有文明以來,5000,年未能完成的使命。,SRTM全球地形三維測量航天飛機(jī)雷達(dá)地形測繪任務(wù)Shut,6）深空探測的主要手段,行星際探測,金星表面溫度（,1967,），月面地

14、,形，火星地,形，火星水冰，宇宙背景微波輻射。,水遙感：干旱與洪澇、積雪凍土、海冰海洋監(jiān),測、大洋水準(zhǔn)面測量精度,7cm,天氣雷達(dá),6）深空探測的主要手段行星際探測,通過對探測數(shù)據(jù)的處理，還獲得了其它探測儀器的一些初步科學(xué)成果，比如：干涉成像儀獲取的光譜圖、干涉圖，激光高度計(jì)獲取的測距值，,/X,射線譜儀獲取的能譜圖，,微波輻射計(jì)獲取的月表亮溫變化趨勢圖,，,空間環(huán)境探測儀獲取的粒子計(jì)數(shù)圖等。,通過對探測數(shù)據(jù)的處理，還獲得了其它探測儀器的一些初步科學(xué)成果,二十世紀(jì)六十年代初，美國科學(xué)家彭齊亞斯和,R.W.,威爾遜為了改進(jìn)衛(wèi)星通訊，建立了高靈敏度的號角式接收天線系統(tǒng)。為了降低噪音，他們甚至清除了

15、天線上的鳥糞，但依然有消除不掉的背景噪聲。他們認(rèn)為，這些來自宇宙的波長為,7.35,厘米的微波噪聲相當(dāng)于,3.5K,。,1965,年，他們又訂正為,3K,，并將這一發(fā)現(xiàn)公諸于世，為此獲,1978,年諾貝爾物理學(xué)獎。,二十世紀(jì)六十年代初，美國科學(xué)家彭齊亞斯和R.W.威爾遜為了改,科學(xué)界普遍認(rèn)為，宇宙誕生于距今137億年前的一次大爆炸，作為大爆炸的“余燼”，微波背景輻射均勻地分布在整個(gè)宇宙空間。更精確地觀測宇宙微波背景輻射，對于揭開宇宙形成和演變的奧秘至關(guān)重要。,科學(xué)界普遍認(rèn)為，宇宙誕生于距今137億年前的一次大爆炸，作為,微波遙感課件,由于微波的全天候特點(diǎn)，能穿過云層，還可能探測地下結(jié)構(gòu)，隨著空

16、間分辨率的不斷提高，高分辨率合成孔徑雷達(dá),(SAR),與多通道輻射計(jì)成像,(,如：特別微波成像輻射計(jì),SSM/I),技術(shù)的發(fā)展，以及多源、多極化、多通道、多視角、多用途、主動與被動、多系列、連續(xù)多年的空間遙感計(jì)劃的進(jìn)行，已使微波遙感成為空間遙感發(fā)展最前沿的技術(shù)。,微波遙感技術(shù)已使以往受晝夜云霧影響的光與紅外遙感獲取全球環(huán)境,35,的信息增加到全天候地獲取全球環(huán)境,95,的信息，凸現(xiàn)了以微波遙感為主的發(fā)展態(tài)勢。,由于微波的全天候特點(diǎn)，能穿過云層，還可能探測地下結(jié)構(gòu)，隨著空,5）缺點(diǎn)與不足,雷達(dá)圖像分辨率較低,雷達(dá)成像處理困難,數(shù)據(jù)源較少,5）缺點(diǎn)與不足雷達(dá)圖像分辨率較低,微波遙感課件,微波遙感的分類與應(yīng)用,微波被動遙感：,微波輻射計(jì),根據(jù)普朗克定律，任何地物在一定溫度下，不僅向空間發(fā)射紅外輻射，而且還發(fā)射微波輻射，地物的微波輻射基本上和紅外輻射相似，符合熱輻射定律。但微波是低溫狀態(tài)下地物的重要輻射特性，其特點(diǎn)是地物的溫度越低，微波輻射也就越明顯。,盡管微波輻射比紅外輻射能量要弱得多，但可以用無線電技術(shù)經(jīng)調(diào)諧和放大線路來接收。目前，微波輻射在地學(xué)等領(lǐng)域正作為有力的探測手段，加速進(jìn)行研究。,