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1、微波遥感马 超遥感科学与技术系 2016-9-192010-2011第一学期 2011-2012第一学期 2012-2013第一学期 2013-2014第一学期 2014-2015第一学期 2015-2016第一学期 2016-2017第一学期学习目的m深入理解微波的遥感物理属性微波的遥感物理属性m理解雷达图像的内含和用途雷达图像的内含和用途m了解微波遥感系统组成微波遥感系统组成m了解雷达干涉测量原理雷达干涉测量原理m为今后的发展（考研，就业）为今后的发展（考研，就业）开拓新的方向开拓新的方向学习方式m按时听课（24-32学时）m课外阅读m完成作业（两次作业）m闭卷考试闭卷考试( (7 70%
2、)0%)课程要求m认真听讲，不迟到早退，点名三次未到取消平时成绩；m无固定教材，重点参考武汉大学微波遥感原理微波遥感原理.PDF.PDF （研究生教学用书）；m平时作业需自行查找资料（最后提供标准答案）。基础参考书微波遥感原理 舒宁 武汉 大学出版社 (2000-03出版)合成孔径雷达图像理解与 应用 (2008出版)进阶参考书高级应用参考书授课过程中的一些变化v第一章 微波遥感原理 1.1 引言m空间遥感空间遥感是在空间(卫星)平台上用电磁波与地球大气、地表、海洋环境相互 作用的散射与辐射来进行观测。它从可见光摄影开始，经过红外热辐射探测， 到20世纪70年代已发展到微波、毫米波遥感。m由于
3、微波的全天候特点，能穿过云层，还可能探测地下结构，随着空间分辨 率的不断提高，高分辨率合成孔径雷达(SAR)与多通道成像辐射计(SSM/I)的 发展，以及多源、多极化、多通道、多视角、多用途、主动 与被动、多系列、 连续多年的空间遥感计划的进行，已使微波遥感成为空间遥感发展最前沿的 技术。m微波遥感技术,已使以往受昼夜云雾影响的光与红外遥感获取全球环境35% 的 信息，增加到全天候地获取全球环境95%的信息，凸现了以微波遥感为主的发 展态势。m金亚秋院士 m微波遥感（雷达遥感），光学（可见光-近红外），热红外遥感三大类遥感。1.1.1 微波遥感的学科地位m微波在电磁波谱中的位置-长波端长波端任
4、何物质都会产生电磁波，任何运动的物体 都会产生电磁波。德布罗意-物质波，电子运动也会产生电磁波。Ionosphere Ionosphere opaqueopaqueAtmosphere Atmosphere opaqueopaquesterilizat ion(After Chuck Wicks)TerraSARX,Cosmo-skymedALOS, JERS1ENVISAT, RADARSAT, ERS1-21）波长范围m可见光-近红外遥感载波波长0.38-0.76umm热红外遥感载波波长0.76-1000umm微波遥感载波波长1-1000mm微波的频谱与能量谱(1焦耳=107 耳格)(MK
5、S制-CGS制)2）波段划分微波波段微波波段毫米波毫米波厘米波厘米波分米波分米波0.1-1.0mm0.1-1.0mm0.1-1.0cm0.1-1.0cm0.1-1.0m0.1-1.0mKaKaK,Ku,K,Ku,X,C,SX,C,SS,LS,L,P,P3）微波波段名称与相对频率、波长v=v=f fF(GHz)F(GHz)频率频率(mm)(mm)波长波长(cm)(cm)P P0.230.230.390.391333.331333.33769.23769.23133.33133.3376.9276.92L L0.390.391.551.55769.23769.23193.55193.5576.92
6、76.9219.3519.35S S1.561.564.204.20192.93192.9371.4371.4319.2919.297.147.14C C4.204.205.755.7571.4371.4352.1752.177.147.145.225.22X X5.755.7510.9010.9052.1752.1727.5227.525.225.222.752.75K K10.9010.9036.0036.0027.5227.528.338.332.752.750.830.83Q Q36.0036.0046.0046.008.338.336.526.520.830.830.650.65V
7、V46.0046.0056.0056.006.526.525.365.360.650.650.540.54W W56.0056.00100.00100.005.365.363.003.000.540.540.300.304）常见雷达卫星载波卫星卫星发射发射波段波段波长波长(CM)(CM)频率频率(GHZ)(GHZ)分辨率（分辨率（M M）1 1SAESATSAESAT19781978L L23.523.51.2751.27530302 2-3-3SIR-ASIR-A, ,SIR-BSIR-B19811981,1984,1984L L23.523.51.2781.278S Shuttle hut
8、tle I Imaging maging R Radaradar4 4SIR-C/X-SARSIR-C/X-SAR19941994L/C/XL/C/X23.5/5.8/3.123.5/5.8/3.15 5Lacrosse 1-5Lacrosse 1-51988-20051988-2005L L、X X23.5/3.023.5/3.01.278/101.278/101 16 6ALMAZALMAZ19911991L L、S S10103.13.17 7ERS-1/2ERS-1/21991/1995-1991/1995- 20112011C C5.75.75.255.252626* *28288
9、8JERS-1JERS-119921992L L23.523.51.2751.27530309 9RADARSAT-1RADARSAT-11995-20111995-2011C C5.75.75.255.2530301010X-SAR/SRTMX-SAR/SRTM20002000C C5.75.75.255.25Shuttle Radar Shuttle Radar Topography MissionTopography Mission1111ENVISATENVISAT2002-20122002-2012C C5.75.75.255.2530301212ALOS PALSARALOS PA
10、LSAR2005-20112005-2011L L23.523.51.2751.27530301313RADARSAT-2RADARSAT-22007-2007-C C5.75.75.255.253.03.01414COSMO Sky-med 1-4COSMO Sky-med 1-42007-2007-X X3.13.110101.01.01515Terra SAR-X 1-2Terra SAR-X 1-22007-2007-X X3.13.110101.01.01616SAR-Lupe 1-5(Germany)SAR-Lupe 1-5(Germany)2006-20082006-2008X
11、X3.13.110100.70.71717TecSAR(Israel)TecSAR(Israel)20082008X X3.13.110100.10.11 18,198,19ALOSALOS-2/-2/Sentinel-1ASentinel-1A2013/20132013/2013L/CL/C23.5/5.723.5/5.71/51/51.1.2 优越性-全天候，全天时，穿透性m微波能穿透云雾、雨雪，具有全天候工作能力。m全天时工作能力。m微波对地物具有一定穿透性。m微波能提供不同于可见光和红外遥感所能提供的信息。m微波遥感的主动方式不仅记录电磁波振幅信号，而且可以 记录电磁波相位信息。m行星
12、际探测的主要手段。1）全天候工作能力All weather capabilitiesm对云的透过性m（全球日平均 云层覆盖率为 40%-60%）C CS SX Xm对雨的透过性m当波长大于3cmm大雨倾盆的地区m对微波影响很小。C CS SX X(After Saich)2）全天时工作 Day/night capabilitiesm雷达是有源传感器（自己提供照射）并不依赖于日光。m在汶川地震遥感监测中，高分辨率SAR发挥了重要作用。m在2008年5月13日至5月15日，灾区一直是阴雨天，光学遥感（卫星 和航空）都无法得到图像，通讯也基本中断，5月13日日本方面 ALOS PALSAR首先获得S
13、canSAR模式的图像，但是分辨率为100米， 无法应用；意大利的COSMO SkyMed首先得到都江堰3米和1米分辨率 的SAR图像；5月14日我国的遥感1号得到分辨率为5米的灾区SAR图 像。m5月底直升飞机失事，在找寻飞机残骸的过程中，P波段和L波段的 雷达也发挥了重要的作用。m在2008春节期间我国南方地区的冰雪灾害过程中，在历次洪涝灾害 过程中，在我国南方地区农作物生长的关键时刻，经常是阴云密布， 或大雨滂沱，只有SAR能够工作得到遥感图像。SWISS DAY/NIGHT IMAGE3）一定的穿透性 Surface penetration capabilitiesm穿透深度与m土壤湿
14、度、m频率、土壤m类型的关系对干沙可以穿透几十米，对冰层能穿透100m左右L LC CX XSIR-A测绘沙特阿拉伯古河道（1981年） Shuttle Imaging Radar4）不同于可见光和红外遥感的信息m微波高度计：大地水微波高度计：大地水 准面测量，内波，海准面测量，内波，海 面风场，海浪高度测面风场，海浪高度测 量量m合成孔径雷达：内波，合成孔径雷达：内波， 海底地形，海洋溢油，海底地形，海洋溢油， 舰只潜航尾迹，相位舰只潜航尾迹，相位 变化测量变化测量5）相位测量-合成孔径雷达干涉测量mSRTM全球地形三维测量mLanders地震同震形变场Soufriere Hills vol
15、cano,Montserrat，UKLanders earthquake 1992，nature海冰与冰川研究海冰与冰川研究相位测量的应用领域m地震形变地震形变：地震形变监测是：地震形变监测是InSARInSAR技术应用最为成功的技术应用最为成功的 领域之一。领域之一。m火山研究火山研究：实践表明，基于：实践表明，基于InSARInSAR技术，一个月几次的技术，一个月几次的 重复观测很容易监测每月几个厘米的火山运动形变量，重复观测很容易监测每月几个厘米的火山运动形变量， 无论在热带雨林（如印尼的无论在热带雨林（如印尼的MerapiMerapi地区）还是在北极冰地区）还是在北极冰 雪地带（北极雪
16、地带（北极KatmaiKatmai地区），地区），SARSAR图像均能保持令人满图像均能保持令人满 意的相干性。意的相干性。m冰川移动冰川移动：InSARInSAR技术对冰川研究有两个重要作用。首技术对冰川研究有两个重要作用。首 先先InSARInSAR技术能够提供完整的、高分辨率的、高精度的技术能够提供完整的、高分辨率的、高精度的 地形数据；其次，重复轨道能够测量冰的流动。地形数据；其次，重复轨道能够测量冰的流动。 m地壳运动地壳运动：用：用InSARInSAR技术研究地壳运动及板块漂移在国技术研究地壳运动及板块漂移在国 外已多有研究，其中规模最大的当属美国国家科学基金外已多有研究，其中规模最大的当属美国国家科学基金 会会(NSF)(NSF)、地质调查所、地质调查所(USGS)(USGS)和国家航空和航天局和国家航空和航天局(NASA)(NASA) 联合发起的联合发起的“地球探测地球探测”(Earthscope)(Earthscope)计划计划. .开采沉陷开采沉陷：实践证明：实践证明
