《合成孔径雷达-遥感原理与应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《合成孔径雷达-遥感原理与应用（79页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、辽宁工程技术大学张继超测绘与地理科学学院测绘与地理科学学院2021/6/4辽宁工程技术大学内容提要oo1 合成孔径雷达（SAR）的基本概念oo2 SAR的基本原理与方法oo3 SAR的应用领域和优势oo4 SAR的发展方向与研究热点2021/6/4辽宁工程技术大学1 合成孔径雷达（SAR）的基本概念o雷达(Radar)RadarRadioDetectionandRanging 无线电 探测 和 测距o合成孔径雷达(SAR)SARSyntheticApertureRadar 合成 孔径 雷达2021/6/4辽宁工程技术大学o雷达是主动遥感，一般工作在微波（射频）波段，雷达是主动遥感，一般工作在微
2、波（射频）波段，可分为成像雷达和非成像雷达。可分为成像雷达和非成像雷达。o成像雷达又可分为真实孔径雷达（成像雷达又可分为真实孔径雷达（RAR，SLAR，也叫机载侧视雷达）和合成孔径雷达（也叫机载侧视雷达）和合成孔径雷达（SAR）。）。o合成孔径雷达分类：合成孔径雷达分类：条带式，条带式，Stripemap； 扫描式，扫描式，ScanSAR；聚束式，聚束式，Spotlight Mode； 干涉式，干涉式，Interferometry；逆合成孔径，逆合成孔径，Inverse SAR；斜视，斜视，Squint；地面动目标指示，地面动目标指示，GMTI，Ground Moving Target Ind
3、icator.合成孔径雷达（SAR）的基本概念2021/6/4辽宁工程技术大学波段名称波段名称波段名称波段名称波长（波长（波长（波长（cmcm）频率区间（频率区间（频率区间（频率区间（GHzGHz）Ka0.75-1.1840.0-26.5K1.19-1.6726.5-18.0Ku1.67-2.418.0-12.5X2.4-3.812.5-8.0C3.9-7.58.0-4.0S7.5-15.04.0-2.0L15.0-30.02.0-1.0P30.0-1001.0-0.3常用雷达遥感波段表常用雷达遥感波段表合成孔径雷达（SAR）的基本概念2021/6/4辽宁工程技术大学雷达遥感波段o地球资源应用
4、中的常用波段：地球资源应用中的常用波段：X X，C C，L Lo波长增加，穿透能力增加。波长增加，穿透能力增加。o在晴朗天气状况下，大气对于波长小于在晴朗天气状况下，大气对于波长小于30mm30mm的微波略有衰减。随波长减小，衰减增大。的微波略有衰减。随波长减小，衰减增大。o波长小于波长小于10mm10mm时，暴雨呈现强反射（用于机时，暴雨呈现强反射（用于机载天气探测雷达系统）载天气探测雷达系统）2021/6/4辽宁工程技术大学雷达遥感波段ERSERS及及RADARSATRADARSAT利用利用C C波段，日本的波段，日本的JERSJERS利用利用L L波段。波段。 C C波段波段可以用来对海
5、洋及海冰进行成像，而可以用来对海洋及海冰进行成像，而L L波段可以更深地穿透波段可以更深地穿透植被，所以在林业及植被研究中更有用。植被，所以在林业及植被研究中更有用。较长的波长可以穿透的较长的波长可以穿透的更深，在冠层、树干及更深，在冠层、树干及土壤间发生多次散射。土壤间发生多次散射。2021/6/4辽宁工程技术大学合成孔径雷达（SAR）的基本概念SAR原始数据及其相应的原始数据及其相应的SAR图像图像（北京（北京颐和园颐和园2009.9RADARSAT-2）2021/6/4辽宁工程技术大学合成孔径雷达（SAR）的基本概念SAR图像及其相应的光学影像图像及其相应的光学影像（北京（北京颐和园颐和
6、园2009.9RADARSAT-2；2009.6 Quick Bird）2021/6/4辽宁工程技术大学合成孔径雷达（SAR）的基本概念同一地区的光学图像（云的干扰严重）与同一地区的光学图像（云的干扰严重）与SAR图像图像2021/6/4辽宁工程技术大学机载SAR系统2021/6/4辽宁工程技术大学1978 SeasatL HH1981, SIR-AL HH1984, SIR-BL HH1994, SIR-C/X-SARL,C Qud Pol, X VV2000, SRTM,InSARC Wide SwathX narrow, Hi Res1990,Magellan 1991, ERS-1C
7、VV2002,ENVISAT ASARC, Mutli-POL1996, ERS-2C VV2007,COSMO-SkyMed10CCRS, CanadaNASDA, Japan1992JERS-1L HH2007,12Radarsat-2, C Qud Pol1996RADARSAT-1, C HH2006ALOS-PALSARL, Multi Pol2007, TerraSAR星载星载SARSAR系统系统2021/6/4辽宁工程技术大学内容提要oo1 合成孔径雷达（SAR）的基本概念oo2 SAR的基本原理与方法oo3 SAR的应用领域和优势oo4 SAR的发展方向与研究热点2021/6/
8、4辽宁工程技术大学2 SAR的基本原理与方法o侧视雷达侧视雷达 侧视雷达是在飞机或卫星平台上由传感器向与侧视雷达是在飞机或卫星平台上由传感器向与飞行方向垂直的侧面，发射一个窄的波束，覆盖地飞行方向垂直的侧面，发射一个窄的波束，覆盖地面上这一侧面的一个条带，然后接收在这一条带上面上这一侧面的一个条带，然后接收在这一条带上地物的反射波，从而形成一个图像带。随着飞行器地物的反射波，从而形成一个图像带。随着飞行器前进，不断地发射这种脉冲波束，又不断地接收回前进，不断地发射这种脉冲波束，又不断地接收回波，从而形成一幅一幅的雷达图像。波，从而形成一幅一幅的雷达图像。 雷达成像的基本条件：雷达成像的基本条件
9、：雷达发射的波束照在目标雷达发射的波束照在目标不同部位时，要有时间先后差异，这样从目标反射不同部位时，要有时间先后差异，这样从目标反射的回波也同时出现时间差，才有可能区分目标的不的回波也同时出现时间差，才有可能区分目标的不同部位。同部位。2021/6/4辽宁工程技术大学侧视雷达工作原理电磁波在空间中的电磁波在空间中的传播速度传播速度c是一定的是一定的,当雷达在时间当雷达在时间t1发发射出一个窄脉冲射出一个窄脉冲,被被目标反射后目标反射后,在时间在时间t2返回返回, 则目标地物则目标地物的距离为的距离为: (t2-t1)c/2(t2-t1)c/22021/6/4辽宁工程技术大学脉冲宽度脉冲宽度发
10、一个脉冲发一个脉冲, ,陆续陆续收到一连串回射收到一连串回射, ,而且回射的特性而且回射的特性随地物不同而异随地物不同而异飞行方向飞行方向侧视雷达工作原理2021/6/4辽宁工程技术大学A：飞行方向：飞行方向B：天底：天底 nadirnadirE：方位向：方位向 azimuth flight directionazimuth flight direction D：距离向：距离向 look directionlook direction C：扫描宽度：扫描宽度有关术语（1）2021/6/4辽宁工程技术大学A: 入射角入射角 incidence angleincidence angle; B: 视
11、角视角; C: 斜距斜距 Slant distance; D: 地距地距 Ground distance;有关术语（2）2021/6/4辽宁工程技术大学A: 近射程近射程 near rangeB: 远射程远射程 far range有关术语（3）2021/6/4辽宁工程技术大学在侧视方向的分辨率在侧视方向的分辨率在侧视方向的分辨率在侧视方向的分辨率( ( ( (在垂在垂在垂在垂直于航向方向的分辨力直于航向方向的分辨力直于航向方向的分辨力直于航向方向的分辨力) ) ) ) P P P Pg g g g=c=c=c=c /2cos /2cos /2cos /2cos 脉冲持续期（脉冲宽度，脉冲持续期
12、（脉冲宽度，脉冲持续期（脉冲宽度，脉冲持续期（脉冲宽度，时间时间时间时间s)s)s)s)， 俯角，俯角，俯角，俯角，c c c c光速。光速。光速。光速。 越大，越大，越大，越大， Pg Pg Pg Pg越大，分辨率越低越大，分辨率越低越大，分辨率越低越大，分辨率越低【距离越近，距离向分辨率越低】【距离越近，距离向分辨率越低】【距离越近，距离向分辨率越低】【距离越近，距离向分辨率越低】理论上讲理论上讲理论上讲理论上讲, ,斜距分辨率斜距分辨率斜距分辨率斜距分辨率等于脉冲宽度的一半等于脉冲宽度的一半等于脉冲宽度的一半等于脉冲宽度的一半距离分辨率距离分辨率有关术语（4）2021/6/4辽宁工程技术
13、大学计算示例：计算示例：计算示例：计算示例： 设俯角设俯角5050 , ,脉冲宽度脉冲宽度0.10.1 s s则距则距离分辨力离分辨力P Pg g = 0.5 = 0.5 0.1 0.1 1010-6-6(s) (s) 2.998 2.998 10 108 8(m/s)/cos (m/s)/cos 5050 = 0.5 = 0.5 0.1 0.1 2.998 / 0.642788 2.998 / 0.642788 100 100 = 23.2m = 23.2mP Pg g = 0.5 = 0.5 c c coscos 距离分辨率距离分辨率有关术语（5）2021/6/4辽宁工程技术大学距离越近，
14、方位分辨率距离越近，方位分辨率距离越近，方位分辨率距离越近，方位分辨率越高；与距离向分辨率越高；与距离向分辨率越高；与距离向分辨率越高；与距离向分辨率变化规律相反。变化规律相反。变化规律相反。变化规律相反。沿航线方向的分辨率沿航线方向的分辨率沿航线方向的分辨率沿航线方向的分辨率 r r r ra a a a= = = = RRRRb 波束宽度，波束宽度，波束宽度，波束宽度，R R R R 天线到该像元的倾斜距离天线到该像元的倾斜距离天线到该像元的倾斜距离天线到该像元的倾斜距离b= = = = /L, /L, /L, /L, 波长，波长，波长，波长，L L L L天线长度天线长度天线长度天线长度
15、 r r r ra a a a= (= (= (= ( /L/L/L/L)R)R)R)R天线越长，天线越长，天线越长，天线越长，r r r ra a a a越小，方位分辨率越高越小，方位分辨率越高越小，方位分辨率越高越小，方位分辨率越高有关术语（6）方位分辨率方位分辨率方位分辨率方位分辨率2021/6/4辽宁工程技术大学计算示例：计算示例： 设卫星天线孔径设卫星天线孔径D=4mD=4m, ,波长波长 =3cm,=3cm,距目标地物距目标地物200km, 200km, 则方位则方位分辨力分辨力 若要求方位分辨率达到若要求方位分辨率达到3m,3m,则天线孔径需则天线孔径需2000m2000m。（这
16、是不可能的）（这是不可能的）距离分辨率距离分辨率有关术语（7）ra = 3 ra = 3 ra = 3 101010-2-2-2(m)/4(m)(m)/4(m)(m)/4(m) 200200200 1010103 33(m) =1500m(m) =1500m(m) =1500mra= (ra= (ra= ( /L/L/L)R)R)R2021/6/4辽宁工程技术大学提高距离分辨率和方位分辨率的方法：提高距离分辨率和方位分辨率的方法：1 1 1 1） 采用脉冲压缩技术，缩短脉冲发射宽度；采用脉冲压缩技术，缩短脉冲发射宽度；采用脉冲压缩技术，缩短脉冲发射宽度；采用脉冲压缩技术，缩短脉冲发射宽度；2
17、2 2 2） 用合成孔径天线来代替真实孔径天线，以缩用合成孔径天线来代替真实孔径天线，以缩用合成孔径天线来代替真实孔径天线，以缩用合成孔径天线来代替真实孔径天线，以缩 短天线孔径短天线孔径短天线孔径短天线孔径。合成孔径雷达合成孔径雷达合成孔径雷达合成孔径雷达侧视雷达工作原理2021/6/4辽宁工程技术大学2 SAR的基本原理与方法o合成孔径雷达合成孔径雷达 合成孔径雷达（合成孔径雷达（SARSAR），也是侧视雷达。），也是侧视雷达。 基本原理：基本原理：基本原理：基本原理： 利用短的天线，通过修改数据记录和处理技术，利用短的天线，通过修改数据记录和处理技术，产生很长孔径天线的效果，等于通过加长
18、天线孔径产生很长孔径天线的效果，等于通过加长天线孔径来提高观测精度。来提高观测精度。 在沿飞行航迹方向上形成一个天线阵列，并与在沿飞行航迹方向上形成一个天线阵列，并与数据记录和处理过程联系在一起。数据记录和处理过程联系在一起。 在不同位置接收同一地物的回波信号，信号得在不同位置接收同一地物的回波信号，信号得到的时间不同，相位和强度不同，形成相干影像。到的时间不同，相位和强度不同，形成相干影像。经过复杂的处理，得到地面的实际影像。经过复杂的处理，得到地面的实际影像。2021/6/4辽宁工程技术大学合成后的天线孔径为合成后的天线孔径为合成后的天线孔径为合成后的天线孔径为Ls,Ls,Ls,Ls,则其
19、方位分辨率为则其方位分辨率为则其方位分辨率为则其方位分辨率为: : : : Rs=(/ Ls)R Rs=(/ Ls)R Rs=(/ Ls)R Rs=(/ Ls)R由于天线最大的合成孔径为由于天线最大的合成孔径为由于天线最大的合成孔径为由于天线最大的合成孔径为: Ls=Ra=(/D)R: Ls=Ra=(/D)R: Ls=Ra=(/D)R: Ls=Ra=(/D)R则有则有则有则有 Rs=D Rs=D Rs=D Rs=D由于双程相移由于双程相移由于双程相移由于双程相移, , , ,方位分辨率还可提高一倍方位分辨率还可提高一倍方位分辨率还可提高一倍方位分辨率还可提高一倍, , , ,即：即：即：即：
20、Rs=D/2Rs=D/2Rs=D/2Rs=D/2式中，式中，式中，式中，：波长；：波长；：波长；：波长；D D D D：雷达孔径；：雷达孔径；：雷达孔径；：雷达孔径；R R R R：斜距。：斜距。：斜距。：斜距。 由此可知，由此可知，由此可知，由此可知，方位向的分辨率与距离无关方位向的分辨率与距离无关方位向的分辨率与距离无关方位向的分辨率与距离无关，所以，所以，所以，所以，即使从卫星的高度上也可以获得高分辨率的图像。即使从卫星的高度上也可以获得高分辨率的图像。即使从卫星的高度上也可以获得高分辨率的图像。即使从卫星的高度上也可以获得高分辨率的图像。合成孔径雷达工作原理2021/6/4辽宁工程技术
21、大学合成孔径雷达工作原理理论计算表明：理论计算表明：理论计算表明：理论计算表明：合成孔径雷达在沿航合成孔径雷达在沿航合成孔径雷达在沿航合成孔径雷达在沿航迹方向的分辨率为：迹方向的分辨率为：迹方向的分辨率为：迹方向的分辨率为： P P P Pa a a a =l/2 =l/2 =l/2 =l/2l l l l为天线长度为天线长度为天线长度为天线长度2021/6/4辽宁工程技术大学斜距图像的比例尺变化斜距图像的比例尺变化A A、B B、C C为三个长度相等的线性地物。为三个长度相等的线性地物。为三个长度相等的线性地物。为三个长度相等的线性地物。SAR图像的几何特征斜距图像和地距图像的比较斜距图像和
22、地距图像的比较斜距图像和地距图像的比较斜距图像和地距图像的比较斜距图像和地距图像的比较斜距图像和地距图像的比较2021/6/4辽宁工程技术大学雷达图像变形：距离向雷达图像变形：距离向SAR图像的几何特征2021/6/4辽宁工程技术大学地距图像与斜距图像地距图像与斜距图像SAR图像的几何特征斜斜斜斜斜斜距距距距距距图图图图图图像像像像像像地地地地地地距距距距距距图图图图图图像像像像像像2021/6/4辽宁工程技术大学地形畸变地形畸变透视收缩透视收缩透视收缩透视收缩透视收缩透视收缩foreshorteningforeshorteningforeshortening 山体面向雷达山体面向雷达山体面向
23、雷达山体面向雷达的一面在图像上的一面在图像上的一面在图像上的一面在图像上被压缩，这一部被压缩，这一部被压缩，这一部被压缩，这一部分往往表现为分往往表现为分往往表现为分往往表现为较较较较高亮度高亮度高亮度高亮度； 坡底的收缩度坡底的收缩度坡底的收缩度坡底的收缩度比坡顶大；山坡比坡顶大；山坡比坡顶大；山坡比坡顶大；山坡的坡度越大，收的坡度越大，收的坡度越大，收的坡度越大，收缩量越大。缩量越大。缩量越大。缩量越大。叠掩叠掩叠掩叠掩叠掩叠掩(Layover)(Layover)(Layover)(Layover)(Layover)(Layover)：当面向雷达的山当面向雷达的山当面向雷达的山当面向雷达的
24、山当面向雷达的山当面向雷达的山坡很陡时，出现坡很陡时，出现坡很陡时，出现坡很陡时，出现坡很陡时，出现坡很陡时，出现山顶比山底更接山顶比山底更接山顶比山底更接山顶比山底更接山顶比山底更接山顶比山底更接近雷达的情况，近雷达的情况，近雷达的情况，近雷达的情况，近雷达的情况，近雷达的情况，因此，在图像的因此，在图像的因此，在图像的因此，在图像的因此，在图像的因此，在图像的距离方向，距离方向，距离方向，距离方向，距离方向，距离方向，山顶山顶山顶山顶山顶山顶和山底的相对位和山底的相对位和山底的相对位和山底的相对位和山底的相对位和山底的相对位置颠倒；置颠倒；置颠倒；置颠倒；置颠倒；置颠倒；收缩度：坡顶的收缩
25、度：坡顶的收缩度：坡顶的收缩度：坡顶的收缩度：坡顶的收缩度：坡顶的收缩度比坡底大收缩度比坡底大收缩度比坡底大收缩度比坡底大收缩度比坡底大收缩度比坡底大阴影阴影阴影阴影阴影阴影(Shadow)(Shadow)(Shadow)(Shadow)(Shadow)(Shadow)： 当后坡坡度较当后坡坡度较当后坡坡度较当后坡坡度较当后坡坡度较当后坡坡度较大，雷达波束不大，雷达波束不大，雷达波束不大，雷达波束不大，雷达波束不大，雷达波束不能到达后坡坡面能到达后坡坡面能到达后坡坡面能到达后坡坡面能到达后坡坡面能到达后坡坡面时，没有回波信时，没有回波信时，没有回波信时，没有回波信时，没有回波信时，没有回波信号
26、产生，图像上号产生，图像上号产生，图像上号产生，图像上号产生，图像上号产生，图像上出现出现出现出现出现出现暗区暗区暗区暗区暗区暗区。SAR图像的几何特征2021/6/4辽宁工程技术大学透视收缩示例：透视收缩示例：SAR图像的几何特征C CC波段波段波段 ERS-1 ERS-1 ERS-1 侧视角：侧视角：侧视角：232323L LL波段波段波段 ERS-1 ERS-1 ERS-1 侧视角：侧视角：侧视角：363636侧侧侧视视视方方方向向向 中等入射角，透视收缩明显。中等入射角，透视收缩明显。2021/6/4辽宁工程技术大学叠掩示例：叠掩示例：SAR图像的几何特征侧视方向侧视方向侧视方向 小入
27、射角，叠掩明显。小入射角，叠掩明显。2021/6/4辽宁工程技术大学阴影示例：阴影示例：SAR图像的几何特征侧视方向侧视方向侧视方向 大入射角，阴影严重。大入射角，阴影严重。2021/6/4辽宁工程技术大学与与光光学学图图像像的的比比较较SAR图像的几何特征光学影像光学影像光学影像雷达影像雷达影像雷达影像侧视方向侧视方向侧视方向 2021/6/4辽宁工程技术大学雷达方程其中其中其中 Pt Pt Pt ：发射功率发射功率发射功率( ( (发射机到天线发射机到天线发射机到天线) ) ) Pr Pr Pr ：接收功率接收功率接收功率( ( (天线到接收机天线到接收机天线到接收机) ) ) R R R
28、 ：作用距离作用距离作用距离( ( (天线到目标天线到目标天线到目标) ) ) ：工作波长工作波长工作波长 G G G ：天线增益天线增益天线增益( ( (发射机或接收机发射机或接收机发射机或接收机) ) ) ：雷达散射截面积：雷达散射截面积：雷达散射截面积雷达方程描述了雷达系统、散射体和接收信号雷达方程描述了雷达系统、散射体和接收信号雷达方程描述了雷达系统、散射体和接收信号三者之间的基本关系：三者之间的基本关系：三者之间的基本关系：2021/6/4辽宁工程技术大学SAR数据处理方法 辐射校正 斑点噪声抑制 几何校正 干涉处理2 SAR的基本原理与方法2021/6/4辽宁工程技术大学oSAR校
29、正的一个重要方面是辐射校正，也就是把SAR图像像元值与场景的雷达后向散射系统定量地关联起来。经过校正的SAR图像应当具有逐日逐帧的可重复性，具有图像帧内和各通道之间的稳定性，并且具有已知的、合理的精度。o对SAR校准的要求：达到1dB的绝对精度，0.5dB的长期相对校准精度和优于0.5dB的短期相对校准精度。o对于极化SAR图像的校准要求是：极化通道在幅度上的失衡小于0.4dB，相位失衡小于10，通道之间的串扰小于-30dB。辐射校正辐射校正2021/6/4辽宁工程技术大学 在观测扩散面目在观测扩散面目标的回波信号中，相标的回波信号中，相同地物的回波因为相同地物的回波因为相位的随机分布而不同，
30、位的随机分布而不同，那些回波功率衰减到那些回波功率衰减到远低于平均值电平的远低于平均值电平的像素亮度很低，在图像素亮度很低，在图像上就表现为黑点；像上就表现为黑点；那些回波功率增强到那些回波功率增强到远高于平均值电平的远高于平均值电平的像素亮度很高，在图像素亮度很高，在图像上表现为亮点。像上表现为亮点。SARSARSAR图像斑点的形成机理图像斑点的形成机理图像斑点的形成机理斑点噪声抑制斑点噪声抑制2021/6/4辽宁工程技术大学斑斑斑斑点点点点抑抑抑抑制制制制的的的的主主主主要要要要方方方方法法法法成像前的多视处理成像前的多视处理成像后的滤波技术成像后的滤波技术空间域滤波频率域滤波均值滤波中值
31、滤波Lee滤波滤波Frost滤波Kuan滤波高通滤波低通滤波SARSAR斑点抑制目标：斑点抑制目标： 在保持尽量多的图像细节信息同时达到最好的斑点抑制。在保持尽量多的图像细节信息同时达到最好的斑点抑制。斑噪抑制目标及主要方法斑噪抑制目标及主要方法斑噪抑制目标及主要方法2021/6/4辽宁工程技术大学 当需要确切获取当需要确切获取SARSAR影像上地物特征的空间位置信息时，影像上地物特征的空间位置信息时，或需要对多时相、多源信息进行综合分析时，必须对或需要对多时相、多源信息进行综合分析时，必须对SARSAR影像影像进行精确的几何校正处理。进行精确的几何校正处理。几何校正几何校正几何校正o光学近似
32、模型的SAR几何精确纠正n 共线方程G.Konecny公式正射纠正 由数字摄影测量学界发展的基于雷达共线方程的方法。这种方法通常基于简化的雷达成像几何关系建立SAR共线方程。n 行中心投影公式正射纠正2021/6/4辽宁工程技术大学o基于成像模型的SAR几何精确纠正nR-D模型正射纠正 由SAR图像处理算法及系统开发领域专家提出的基于距离多普勒（RD）定位模型的方法，这种算法完成从SAR成像机理出发，和SAR的信号处理过程有机结合，已经成为通常SAR处理器都具备的标准SAR图像产品生产方法。n基于SAR模拟成像的正射纠正几何校正几何校正几何校正2021/6/4辽宁工程技术大学o图像的几何粗校正
33、n地球自转、曲率、卫星姿态的校正n斜距-地距改正n利用地面控制点拟合变换公式近似进行简单校正oDoppler方程独立于卫星姿态并可以消除地球自转、曲率的影响o斜地变换仅是视觉上的变换nSAR的斜距图像是时间上的等间隔采样n地距图像是等距离间隔的采样几何校正几何校正几何校正2021/6/4辽宁工程技术大学斜地变换斜地变换列间隔列间隔7.9米米行行间间隔隔3.9米米卫星卫星斜距斜距斜距斜距地距地距地距地距几何校正几何校正几何校正2021/6/4辽宁工程技术大学斜地变换（续）斜地变换（续）重采样几何校正几何校正几何校正2021/6/4辽宁工程技术大学斜距图像地距图像几何校正几何校正几何校正2021/
34、6/4辽宁工程技术大学 多项式纠正多项式纠正 共线方程共线方程G.KonecnyG.Konecny公式正射纠正公式正射纠正几何校正几何校正几何校正2021/6/4辽宁工程技术大学oo处理流程处理流程n n根据根据SARSAR头文件的星历信息计算卫星轨道数据，并按照坐头文件的星历信息计算卫星轨道数据，并按照坐标变换关系将卫星轨道坐标、控制点坐标、及标变换关系将卫星轨道坐标、控制点坐标、及DEMDEM数据转数据转换到同一坐标系（椭球割面坐标系）中。换到同一坐标系（椭球割面坐标系）中。n n利用控制点坐标像素值与地理坐标值之间的对应关系，组利用控制点坐标像素值与地理坐标值之间的对应关系，组建正射纠正
35、模型。建正射纠正模型。n n对正射纠正模型进行线性化，通过采用线角元素分开、岭对正射纠正模型进行线性化，通过采用线角元素分开、岭估计等方法确定正射模型中的各待定参数值。估计等方法确定正射模型中的各待定参数值。n n依据输出图像的图幅范围，按照指定的输出像元的大小，依据输出图像的图幅范围，按照指定的输出像元的大小，计算计算DEMDEM范围内各点的地理坐标所对应的像素坐标。范围内各点的地理坐标所对应的像素坐标。n n利用得到的像素坐标在待纠正中的利用得到的像素坐标在待纠正中的SARSAR影像中通过采样影像中通过采样（最邻近差值或双线性差值）求出地面控制点其地理坐标（最邻近差值或双线性差值）求出地面
36、控制点其地理坐标值处所对应的像素灰度值。值处所对应的像素灰度值。n n正射图像生成。正射图像生成。 几何校正几何校正几何校正2021/6/4辽宁工程技术大学去平地效应去平地效应干涉纹图干涉纹图高精度配准高精度配准辅图像辅图像SLCSLC主图像主图像SLCSLC DEM相位解缠相位解缠地理编码地理编码算算法法流流程程简简图图热点热点干涉处理干涉处理干涉处理2021/6/4辽宁工程技术大学内容提要oo1 合成孔径雷达（SAR）的基本概念oo2 SAR的基本原理与方法oo3 SAR的应用领域和优势oo4 SAR的发展方向与研究热点2021/6/4辽宁工程技术大学ooSAR的应用领域n n地物分类与地
37、图制图地物分类与地图制图n n获取地形高程信息获取地形高程信息DEMDEMn n监测地表微小形变监测地表微小形变 火山，地震，滑坡，冰川等监测火山，地震，滑坡，冰川等监测n n灾害防治、评估与应急抗灾灾害防治、评估与应急抗灾3 SAR的应用领域和优势2021/6/4辽宁工程技术大学a a a a 原始影像原始影像原始影像原始影像b b b b 对影像进行分割对影像进行分割对影像进行分割对影像进行分割d d d d 决策数分类结果决策数分类结果决策数分类结果决策数分类结果 （96%96%96%96%）极化极化SARSAR高精度自动分类高精度自动分类c c c c 分类参数分类参数分类参数分类参数
38、SARSAR的应用领域的应用领域2021/6/4辽宁工程技术大学获取地形高程信息获取地形高程信息DEMDEMSARSAR的应用领域的应用领域2021/6/4辽宁工程技术大学地物变化监测SARSAR的应用领域的应用领域2021/6/4辽宁工程技术大学Landers地震监测（Science） SARSAR的应用领域的应用领域2021/6/4辽宁工程技术大学InSAR进行滑坡监测SARSAR的应用领域的应用领域2021/6/4辽宁工程技术大学堰堰堰堰塞塞塞塞湖湖湖湖监监监监测测测测SARSAR的应用领域的应用领域2021/6/4辽宁工程技术大学热带雨林监测SARSAR的应用领域的应用领域2021/6
39、/4辽宁工程技术大学南极冰川运动速度计算SARSAR的应用领域的应用领域2021/6/4辽宁工程技术大学火山监测火山监测SARSAR的应用领域的应用领域2021/6/4辽宁工程技术大学与光学遥感相比，SAR具有如下优势:n 全天候，不受云雾雪的影响，雨的影响有限全天候，不受云雾雪的影响，雨的影响有限n n 全天时，主动遥感系统全天时，主动遥感系统n n 对地表有一定的穿透能力，与土壤含水量有关，依对地表有一定的穿透能力，与土壤含水量有关，依 赖于波长赖于波长n n 对植被有一定的穿透能力，依赖于波长和入射角对植被有一定的穿透能力，依赖于波长和入射角n n 高分辨率，分辨率与距离无关高分辨率，分
40、辨率与距离无关n n 独特的辐射和几何特性独特的辐射和几何特性n n 干涉测量能力干涉测量能力n n 多极化观测能力多极化观测能力3 SAR的应用领域和优势 SAR的优势2021/6/4辽宁工程技术大学内容提要oo1 合成孔径雷达（SAR）的基本概念oo2 SAR的基本原理与方法oo3 SAR的应用领域和优势oo4 SAR的发展方向与研究热点2021/6/4辽宁工程技术大学4 SAR的发展方向与研究热点ooSARSAR的研究热点之干涉高程测量 2021/6/4辽宁工程技术大学4 SAR的发展方向与研究热点ooSARSAR的研究热点之高分辨率 高分辨率带来工作模式的变化：n n2020世纪世纪世
41、纪世纪9090年代后期之后研制或计划研制的星载年代后期之后研制或计划研制的星载年代后期之后研制或计划研制的星载年代后期之后研制或计划研制的星载SARSAR基本上都具有多种工作模式；基本上都具有多种工作模式；基本上都具有多种工作模式；基本上都具有多种工作模式；n n继条带式、继条带式、继条带式、继条带式、SCAN SARSCAN SAR、多极化模式之后，干涉、多极化模式之后，干涉、多极化模式之后，干涉、多极化模式之后，干涉、GMTIGMTI、全极化、聚束、多波束和多频等工作模式也、全极化、聚束、多波束和多频等工作模式也、全极化、聚束、多波束和多频等工作模式也、全极化、聚束、多波束和多频等工作模式
42、也将成为以卫星为载体的星载将成为以卫星为载体的星载将成为以卫星为载体的星载将成为以卫星为载体的星载SARSAR的工作模式之一；的工作模式之一；的工作模式之一；的工作模式之一；n n在多种工作模式中一般要具有：在多种工作模式中一般要具有：在多种工作模式中一般要具有：在多种工作模式中一般要具有：oo适合全球覆盖和发现目标的适合全球覆盖和发现目标的适合全球覆盖和发现目标的适合全球覆盖和发现目标的“ “低分辨率、宽测绘带低分辨率、宽测绘带低分辨率、宽测绘带低分辨率、宽测绘带模式；模式；模式；模式；oo适合识别目标的适合识别目标的适合识别目标的适合识别目标的“ “高分辨率，窄测绘带高分辨率，窄测绘带高分
43、辨率，窄测绘带高分辨率，窄测绘带” ”模式。模式。模式。模式。2021/6/4辽宁工程技术大学4 SAR的发展方向与研究热点ooSARSAR的研究热点之小型化 2021/6/4辽宁工程技术大学4 SAR的发展方向与研究热点ooSARSAR的研究热点之多极化 2021/6/4辽宁工程技术大学4 SAR的发展方向与研究热点ooSARSAR的研究热点之多时相 高时间分辨率（多时相）：n n又称为重复观测周期，是指相邻两次观测同一目又称为重复观测周期，是指相邻两次观测同一目又称为重复观测周期，是指相邻两次观测同一目又称为重复观测周期，是指相邻两次观测同一目标地区的时间间隔标地区的时间间隔标地区的时间间
44、隔标地区的时间间隔；n n理想的时间分辨率是实时观测，现实的是近实时理想的时间分辨率是实时观测，现实的是近实时理想的时间分辨率是实时观测，现实的是近实时理想的时间分辨率是实时观测，现实的是近实时观测；观测；观测；观测；n n对于单颗星，在对于单颗星，在对于单颗星，在对于单颗星，在600700600700公里的轨道高度，若公里的轨道高度，若公里的轨道高度，若公里的轨道高度，若测绘带宽测绘带宽测绘带宽测绘带宽500600500600公里，对于特定的地区，时公里，对于特定的地区，时公里，对于特定的地区，时公里，对于特定的地区，时间分辨率可以达到间分辨率可以达到间分辨率可以达到间分辨率可以达到5 5天
45、；天；天；天；n n通过卫星组网可以显著提高时间分辨率。如通过卫星组网可以显著提高时间分辨率。如通过卫星组网可以显著提高时间分辨率。如通过卫星组网可以显著提高时间分辨率。如DISCOVER IIDISCOVER II使用使用使用使用2424颗星组网，时间分辨率颗星组网，时间分辨率颗星组网，时间分辨率颗星组网，时间分辨率提高到提高到提高到提高到1515分钟。分钟。分钟。分钟。2021/6/4辽宁工程技术大学4 SAR的发展方向与研究热点ooSARSAR的研究热点之运动目标检测 运动目标检测： n n发展多通道发展多通道发展多通道发展多通道SARSAR； 应用：n n军事运动目标检测；军事运动目标
46、检测；军事运动目标检测；军事运动目标检测；n n洋流监测。洋流监测。洋流监测。洋流监测。运动目标检测（德国运动目标检测（德国运动目标检测（德国E-SARE-SARE-SAR）2021/6/4辽宁工程技术大学4 SAR的发展方向与研究热点ooSARSARSARSAR的研究热点之的研究热点之多波段多波段 为什么要使用多波段？为什么要使用多波段？n nSARSAR测量的是目标的后向散射系数，而目标的散射系数是测量的是目标的后向散射系数，而目标的散射系数是测量的是目标的后向散射系数，而目标的散射系数是测量的是目标的后向散射系数，而目标的散射系数是随频率变化的；随频率变化的；随频率变化的；随频率变化的；
47、n n多频测量可以获得更加丰富的信息，有利于目标的分类和多频测量可以获得更加丰富的信息，有利于目标的分类和多频测量可以获得更加丰富的信息，有利于目标的分类和多频测量可以获得更加丰富的信息，有利于目标的分类和识别；识别；识别；识别；n n单波段的单波段的单波段的单波段的SARSAR只能适合部分类型的目标观测，多波段只能适合部分类型的目标观测，多波段只能适合部分类型的目标观测，多波段只能适合部分类型的目标观测，多波段SARSAR可以适用于对更多类型目标的观测；可以适用于对更多类型目标的观测；可以适用于对更多类型目标的观测；可以适用于对更多类型目标的观测；n n通过多频测量，还可找出各种应用情况下的
48、最佳测量频率。通过多频测量，还可找出各种应用情况下的最佳测量频率。通过多频测量，还可找出各种应用情况下的最佳测量频率。通过多频测量，还可找出各种应用情况下的最佳测量频率。多波段的实现方式：多波段的实现方式：n n在一可卫星上配置多波段的在一可卫星上配置多波段的在一可卫星上配置多波段的在一可卫星上配置多波段的SARSAR，实现真正的多波段测量，实现真正的多波段测量，实现真正的多波段测量，实现真正的多波段测量，如：如：如：如：SIR-C/X SARSIR-C/X SAR、Light SARLight SAR、IRS-3IRS-3和和和和Almaz-Almaz-1B1B等；等；等；等；n n在不同的
49、卫星上配置不同波段的在不同的卫星上配置不同波段的在不同的卫星上配置不同波段的在不同的卫星上配置不同波段的SARSAR，实现近似的多波段，实现近似的多波段，实现近似的多波段，实现近似的多波段测量，如：测量，如：测量，如：测量，如：Terra SARTerra SAR。2021/6/4辽宁工程技术大学4 SAR的发展方向与研究热点ooSARSARSARSAR的研究热点之的研究热点之极化干涉极化干涉SARSAR 极化极化SARSAR：n n对散射体的形状、方向、介电性质较为敏感；对散射体的形状、方向、介电性质较为敏感；对散射体的形状、方向、介电性质较为敏感；对散射体的形状、方向、介电性质较为敏感；n
50、 n可通过极化分解技术获取对分辨单元内不同散射机理可通过极化分解技术获取对分辨单元内不同散射机理可通过极化分解技术获取对分辨单元内不同散射机理可通过极化分解技术获取对分辨单元内不同散射机理/ /过程的描过程的描过程的描过程的描述；述；述；述；干涉干涉SARSAR：n n高程信息获取技术；高程信息获取技术；高程信息获取技术；高程信息获取技术；n n可实现对平均散射中心的定位。可实现对平均散射中心的定位。可实现对平均散射中心的定位。可实现对平均散射中心的定位。极化干涉极化干涉SARSAR：n n敏感于垂直分布散射机理，具有获取分辨单元内随高度分布变化敏感于垂直分布散射机理，具有获取分辨单元内随高度
51、分布变化敏感于垂直分布散射机理，具有获取分辨单元内随高度分布变化敏感于垂直分布散射机理，具有获取分辨单元内随高度分布变化的散射特性的能力；的散射特性的能力；的散射特性的能力；的散射特性的能力；n n开展体散射体（开展体散射体（开展体散射体（开展体散射体（volume scattersvolume scatters）三维结构研究的可能；）三维结构研究的可能；）三维结构研究的可能；）三维结构研究的可能；n n同时完成纹理结构配准和空间特性恢复的可能；同时完成纹理结构配准和空间特性恢复的可能；同时完成纹理结构配准和空间特性恢复的可能；同时完成纹理结构配准和空间特性恢复的可能；n n非监督分割分类和地
52、物参数反演的可能。非监督分割分类和地物参数反演的可能。非监督分割分类和地物参数反演的可能。非监督分割分类和地物参数反演的可能。2021/6/4辽宁工程技术大学极化干涉SAR用于森林参数估计4 SAR的发展方向与研究热点2021/6/4辽宁工程技术大学4 SAR的发展方向与研究热点ooSARSAR的研究热点之3DSAR 2021/6/4辽宁工程技术大学4 SAR的发展方向与研究热点ooSARSAR的研究热点之3DSAR 2021/6/4辽宁工程技术大学4 SAR的发展方向与研究热点ooSARSAR的研究热点之3DSAR 2021/6/4辽宁工程技术大学4 SAR的发展方向与研究热点oo未来未来S
53、ARSARSARSAR系统的发展方向系统的发展方向n n小型化、易于实现、提供各类用户感兴趣的信息、星载小型化、易于实现、提供各类用户感兴趣的信息、星载小型化、易于实现、提供各类用户感兴趣的信息、星载小型化、易于实现、提供各类用户感兴趣的信息、星载的实时处理以降低传输资源的消耗等。的实时处理以降低传输资源的消耗等。的实时处理以降低传输资源的消耗等。的实时处理以降低传输资源的消耗等。n n多维度微波成像多维度微波成像多维度微波成像多维度微波成像 从波段、极化、视角、分辨率等多个不同维度对观测物从波段、极化、视角、分辨率等多个不同维度对观测物从波段、极化、视角、分辨率等多个不同维度对观测物从波段、
54、极化、视角、分辨率等多个不同维度对观测物体（场景和目标）的物理和几何特性进行综合描述。体（场景和目标）的物理和几何特性进行综合描述。体（场景和目标）的物理和几何特性进行综合描述。体（场景和目标）的物理和几何特性进行综合描述。oo未来未来SARSARSARSAR系统目标系统目标n n构成全球传感器网络，建立自主的全球范围的集成通讯、构成全球传感器网络，建立自主的全球范围的集成通讯、构成全球传感器网络，建立自主的全球范围的集成通讯、构成全球传感器网络，建立自主的全球范围的集成通讯、定位和导航能力的遥感系统；定位和导航能力的遥感系统；定位和导航能力的遥感系统；定位和导航能力的遥感系统；n n同步的机
55、载、星载接收机群，形成具有全球覆盖、连续同步的机载、星载接收机群，形成具有全球覆盖、连续同步的机载、星载接收机群，形成具有全球覆盖、连续同步的机载、星载接收机群，形成具有全球覆盖、连续观测、极高分辨力和提供不同用户所需的信息的能力；观测、极高分辨力和提供不同用户所需的信息的能力；观测、极高分辨力和提供不同用户所需的信息的能力；观测、极高分辨力和提供不同用户所需的信息的能力；n n获取观测对象更为丰富的信息，达到对目标的分类、辨获取观测对象更为丰富的信息，达到对目标的分类、辨获取观测对象更为丰富的信息，达到对目标的分类、辨获取观测对象更为丰富的信息，达到对目标的分类、辨认和识别。认和识别。认和识
56、别。认和识别。2021/6/4辽宁工程技术大学底面顶点底面顶点底面顶点：三种基本成像方式，实现空间单一维度上成像；：三种基本成像方式，实现空间单一维度上成像；：三种基本成像方式，实现空间单一维度上成像；三角形底边、棱边、侧面三角形底边、棱边、侧面三角形底边、棱边、侧面: : :单一维度的延伸与两个维度的综单一维度的延伸与两个维度的综单一维度的延伸与两个维度的综合而成的面，实现至少两个维度的成像；合而成的面，实现至少两个维度的成像；合而成的面，实现至少两个维度的成像；三角形顶点三角形顶点三角形顶点: : :点、线、面的汇聚，可实现多维度微波信息的点、线、面的汇聚，可实现多维度微波信息的点、线、面的汇聚，可实现多维度微波信息的综合成像（微波成像新体制）。综合成像（微波成像新体制）。综合成像（微波成像新体制）。2021/6/4辽宁工程技术大学谢谢！谢谢！2021/6/4部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！
