第8讲 遥感传感器及其成像原理

1、遥感原理与应用Principles and Applications of Remote Sensing一、传感器概述一、传感器概述二、摄影成像类型传感器二、摄影成像类型传感器三、扫描成像类型传感器三、扫描成像类型传感器四、成像光谱仪四、成像光谱仪五、雷达成像仪五、雷达成像仪主要内容重点接收、记录目标地物电磁波信息的工具接收、记录目标地物电磁波信息的工具1.定义定义:2.组成组成:收集器收集器收集地物辐射收集地物辐射的能量。如透的能量。如透镜组、反射镜镜组、反射镜组、天线等。组、天线等。探测器探测器将收集的辐射将收集的辐射能转换为化学能转换为化学能或电能。如能或电能。如摄影感光胶片摄影感光胶片

2、、 CCD CCD 。处理器处理器对收集的信号对收集的信号进行处理。如进行处理。如显影、定影；显影、定影；电信号的放大电信号的放大处理、滤波、处理、滤波、 调制、变换等。调制、变换等。输出器输出器输出获取的数输出获取的数据。如磁带记据。如磁带记录仪、扫描晒录仪、扫描晒像仪等。像仪等。一、传感器概述1 1）按工作方式）按工作方式 主动式主动式雷达、激光雷达雷达、激光雷达 被动式被动式2 2）按成像方式）按成像方式 摄影成像类型的传感器；摄影成像类型的传感器； 扫描成像类型的传感器；扫描成像类型的传感器； 雷达成像类型的传感器；雷达成像类型的传感器； 非图像类型的传感器。非图像类型的传感器。3.3

3、.分类分类一、传感器概述一、传感器概述一、传感器概述二、摄影成像类型传感器二、摄影成像类型传感器三、扫描成像类型传感器三、扫描成像类型传感器四、成像光谱仪四、成像光谱仪五、雷达成像仪五、雷达成像仪主要内容类型类型1）框）框幅幅式摄影机式摄影机 2）全景全景摄影机摄影机 3)多光谱多光谱摄影机摄影机 二、摄影成像类型传感器传统摄影成像：利用光学镜头以及放置在焦平面的感光传统摄影成像：利用光学镜头以及放置在焦平面的感光 胶片记录影像；胶片记录影像；数字摄影成像：通过放置在焦平面的光敏元件，经光数字摄影成像：通过放置在焦平面的光敏元件，经光/电电 转化，以数字信号记录影像。转化，以数字信号记录影像。

4、1.1.框框幅式摄影幅式摄影机：普通相机机：普通相机二、摄影成像类型传感器1109542876113外壳外壳 镜筒镜筒 物镜物镜 滤光片滤光片 暗匣暗匣 压片机构压片机构 卷片轴卷片轴 操纵器操纵器 座架座架 减震器减震器吸气管吸气管二、摄影成像类型传感器1.1.框框幅式摄影幅式摄影机：普通相机机：普通相机(1) 缝隙式摄影机缝隙式摄影机/航带式摄影机航带式摄影机(2) 镜头转动式摄影机镜头转动式摄影机二、摄影成像类型传感器2.2.全景全景式摄影式摄影机机(1) (1) 缝隙式摄影机缝隙式摄影机二、摄影成像类型传感器(2) (2) 镜头转动式摄影机镜头转动式摄影机二、摄影成像类型传感器全景畸变

5、全景畸变 (panoramic distortion)(panoramic distortion)像距不变，物距随扫描角的增大而像距不变，物距随扫描角的增大而增大，出现两边比例尺逐渐缩小的增大，出现两边比例尺逐渐缩小的现象，整个影象产生全景畸变；扫现象，整个影象产生全景畸变；扫描时，飞机向前运动，扫描摆动的描时，飞机向前运动，扫描摆动的非线性因素，使畸变复杂化。非线性因素，使畸变复杂化。(2) (2) 镜头转动式摄影机镜头转动式摄影机二、摄影成像类型传感器多相机多光谱多镜头多光谱单镜头多光谱二、摄影成像类型传感器3.3.多光谱多光谱摄影摄影机机蓝蓝绿绿红红红外红外分光板分光板(1)单镜头光束分

6、离单镜头光束分离二、摄影成像类型传感器由于光束在分离过程中有一部分能量被损失，而且由于光束在分离过程中有一部分能量被损失，而且在不同波段的损耗量不等，所以这种摄影仪取得的在不同波段的损耗量不等，所以这种摄影仪取得的多光谱像片的影像质量会受到不同程度的影响。多光谱像片的影像质量会受到不同程度的影响。滤光片二、摄影成像类型传感器(2)多相机多光谱多相机多光谱4.4.摄影像片的摄影像片的几何特性几何特性二、摄影成像类型传感器 中心投影中心投影 所有投射线或其延长线都所有投射线或其延长线都 通过投影中心聚焦在投影通过投影中心聚焦在投影 面上成像。面上成像。 点的中心投影仍为点。点的中心投影仍为点。 (

7、特特 例例:不成像不成像) 直线的中心投影仍为直线。直线的中心投影仍为直线。 (特例：点，射线，不成像特例：点，射线，不成像) 面的中心投影仍为面。面的中心投影仍为面。(特特 例例:直线直线)投影面倾斜对成像的影响投影面倾斜对成像的影响4.4.摄影像片的摄影像片的几何特性几何特性二、摄影成像类型传感器4.4.摄影像片的摄影像片的几何特性几何特性二、摄影成像类型传感器地形影响地形影响4.4.摄影像片的摄影像片的几何特性几何特性二、摄影成像类型传感器比例尺：比例尺：像片上的尺寸与实际尺寸之比像片上的尺寸与实际尺寸之比航片像幅大小：航片像幅大小：18cm18cm* *18cm18cm 短焦航摄机短焦

8、航摄机23cm23cm* *23cm23cm 中焦中焦30cm30cm* *30cm30cm 长焦长焦1/m = f / H二、摄影成像类型传感器4.4.摄影像片的摄影像片的几何特性几何特性一、传感器概述一、传感器概述二、摄影成像类型传感器二、摄影成像类型传感器三、扫描成像类型传感器三、扫描成像类型传感器四、成像光谱仪四、成像光谱仪五、雷达成像仪五、雷达成像仪主要内容记录方式：磁带、磁盘记录方式：磁带、磁盘感应波段：不限感应波段：不限光能转化为电能光能转化为电能三、扫描成像类型传感器逐点逐行地以时序方式获取二维图像。逐点逐行地以时序方式获取二维图像。扫描成像仪类型扫描成像仪类型1.1.光机光机

9、/ /机械扫描成像机械扫描成像2.2.固体自扫描成像固体自扫描成像( (推帚式扫描仪推帚式扫描仪) ) 3.3.高光谱成像光谱扫描仪高光谱成像光谱扫描仪三、扫描成像类型传感器1.1.光机光机/ /机械扫描成像机械扫描成像光光/机扫描成像系统，是机扫描成像系统，是在扫描仪的前方安装光在扫描仪的前方安装光学镜头，依靠机械传动学镜头，依靠机械传动装置使镜头摆动，形成装置使镜头摆动，形成对目标地物的逐点逐行对目标地物的逐点逐行扫描。扫描。三、扫描成像类型传感器典型光典型光/ /机扫描成像系统机扫描成像系统1.1.光机光机/ /机械扫描成像机械扫描成像机载红外扫描仪机载红外扫描仪气象卫星上携带的气象卫星

10、上携带的AVHRR传感器传感器MSS多光谱扫描仪多光谱扫描仪TM/ETM专题制图仪专题制图仪三、扫描成像类型传感器1) 红外扫描仪红外扫描仪镜头转动镜头转动三、扫描成像类型传感器分辨率分辨率1) 红外扫描仪红外扫描仪三、扫描成像类型传感器dafHfd /HaHfda 分辨率分辨率星下点星下点瞬时视场瞬时视场：在扫描成像过程中一个光敏：在扫描成像过程中一个光敏探测元件通过望远镜系统投射到地面上探测元件通过望远镜系统投射到地面上的直径或对应的视场角度。的直径或对应的视场角度。三、扫描成像类型传感器1) 红外扫描仪红外扫描仪分辨率分辨率非星下点非星下点0HaHa0aseccos/00HHHsecse

11、c00aHHa20secsecaaa00Ha观测视线倾斜时观测视线倾斜时扫描仪空间分辨率是变化的，产生全景畸变。扫描仪空间分辨率是变化的，产生全景畸变。三、扫描成像类型传感器1) 红外扫描仪红外扫描仪分辨率分辨率三、扫描成像类型传感器1) 红外扫描仪红外扫描仪扫描线的衔接扫描线的衔接taW aWt aWt 三、扫描成像类型传感器1) 红外扫描仪红外扫描仪地速 热红外像片上的色调变化与相应的地物的热红外像片上的色调变化与相应的地物的辐射强度变化成函数关系。辐射强度变化成函数关系。地物发射电磁波的功率和地物的发射地物发射电磁波的功率和地物的发射率成正比，与地物温度的四次方成正率成正比，与地物温度的

12、四次方成正比。比。热红外像片的色调特征热红外像片的色调特征三、扫描成像类型传感器1) 红外扫描仪红外扫描仪热红外扫描仪对温度比对发射本领的热红外扫描仪对温度比对发射本领的 敏感性更高。敏感性更高。三、扫描成像类型传感器LandsatLandsat陆地卫星系列陆地卫星系列LandsatLandsat 1-5 1-5：MSSMSS多光谱扫描仪多光谱扫描仪LandsatLandsat 4-5 4-5：TM TM 专题制图仪专题制图仪LandsatLandsat 7 7：ETM ETM 增强型专题制图仪增强型专题制图仪三、扫描成像类型传感器LandsatLandsat陆地卫星系列陆地卫星系列185Km

13、仪器结构仪器结构三、扫描成像类型传感器扫描方式扫描方式79796=6=474m474m79m79m三、扫描成像类型传感器扫扫描描方方式式三、扫描成像类型传感器成成像像过过程程D=73.42msD=73.42ms三、扫描成像类型传感器taW sKmW/5 . 6mst42.73ma474扫扫描描衔衔接接三、扫描成像类型传感器三、扫描成像类型传感器 增加一个扫描改正器，使扫描行垂直于飞增加一个扫描改正器，使扫描行垂直于飞行轨道（行轨道（MSSMSS不垂直）不垂直） 往返双向扫描（往返双向扫描（MSSMSS从西向东）从西向东） 影像辐射分辨率为影像辐射分辨率为8bit8bit三、扫描成像类型传感器三

14、、扫描成像类型传感器探测器探测器波段波段/um/um分辨率分辨率/m/mTM(1)0.450.5230(2)0.520.6030(3)0.630.6930(4)0.760.9030(5)1.551.7530(6)10.412.5120(7)2.082.3530TM Band321获取日期：2007-05-19TM Band753获取日期：2007-05-19TM1TM1（0.450.450.52m0.52m）属蓝光波段）属蓝光波段 对对水体水体有较强的穿透力，有利于浅水底部地貌判有较强的穿透力，有利于浅水底部地貌判读；一般地物在此波段的反射率较低，而读；一般地物在此波段的反射率较低，而雪雪的反

15、射率的反射率最大，所以在此波段图像上的雪地与其他地物分界明最大，所以在此波段图像上的雪地与其他地物分界明显，显，植被最暗，水体次之，新鲜雪最浅植被最暗，水体次之，新鲜雪最浅。但蓝光波段。但蓝光波段影像受大气散射影响严重，有时影像会模糊不清。影像受大气散射影响严重，有时影像会模糊不清。各个波段主要特点各个波段主要特点三、扫描成像类型传感器TM Band1-B蓝色波段获取日期：2007-05-19MSS4MSS4（0.50.50.6m0.6m）、）、TM2TM2（0.520.520.6m0.6m）属绿）属绿光波段光波段 对对水体水体有一定的透视能力，在清澈的水域，能反映几十有一定的透视能力，在清澈

16、的水域，能反映几十米的深度，有利于米的深度，有利于观察水下地形观察水下地形，这在海岸带调查中作用很，这在海岸带调查中作用很大。大。 植被植被在此波段的反射率相对出现峰值，图像上易于区分在此波段的反射率相对出现峰值，图像上易于区分植被的分布范围及生长密度，可用于林业资料分布，草场分植被的分布范围及生长密度，可用于林业资料分布，草场分布情况的调查。布情况的调查。 对对水体污染水体污染（特别是由污染）情况也有好的反映。（特别是由污染）情况也有好的反映。 对陆地上颜色较浅的地层岩性和第四系松散沉积物、对陆地上颜色较浅的地层岩性和第四系松散沉积物、城城市居民区、道路、采石场市居民区、道路、采石场等均有明

17、显的反映（等均有明显的反映（呈浅色调呈浅色调）。）。三、扫描成像类型传感器TM Band2-G绿色波段获取日期：2007-05-19MSS5MSS5（0.60.60.7m0.7m）、）、TM3TM3（0.630.630.69m0.69m）属）属红光波段红光波段 对对水体水体有一定的透视能力，有利于反映水体混浊程度和有一定的透视能力，有利于反映水体混浊程度和泥沙流动情况。泥沙流动情况。 各类岩石各类岩石（沉积岩、岩浆岩、变质岩）在此波段有较大（沉积岩、岩浆岩、变质岩）在此波段有较大差别，同时该波段图像能较好地反映地貌特征，有利于差别，同时该波段图像能较好地反映地貌特征，有利于地质地质地貌判读地貌

18、判读。 能能区分健康植被和病害植被区分健康植被和病害植被。在这一波段，。在这一波段，健康植被反健康植被反射率低，呈深色调，病害植被具有较高反射率，呈浅色调射率低，呈深色调，病害植被具有较高反射率，呈浅色调。三、扫描成像类型传感器TM Band3-R红色波段获取日期：2007-05-19TM Band321获取日期：2007-05-19MSS6MSS6（0.70.70.8m0.8m）、）、MSS7MSS7（0.80.81.1m1.1m）、）、TM4TM4（0.760.760.9m0.9m）属深红近红外）属深红近红外 这几个波段效应相似，是这几个波段效应相似，是水的强吸收和植被的强反射水的强吸收和

19、植被的强反射波段。波段。 对水和湿地反应灵敏，水陆边界清晰，有利于研究水体分布、对水和湿地反应灵敏，水陆边界清晰，有利于研究水体分布、岸线轮廓、土壤含水性、浅层地下水等方面的调查。岸线轮廓、土壤含水性、浅层地下水等方面的调查。 对平原区与水体有关的地质体有良好反映对平原区与水体有关的地质体有良好反映。如充水断层为黑。如充水断层为黑色、淡黑线段，隐伏隆起与凹陷为浅与深相间组成的环带，此外，色、淡黑线段，隐伏隆起与凹陷为浅与深相间组成的环带，此外，对研究平原区的石油构造、第四纪沉积物类型、新老洪积扇的划对研究平原区的石油构造、第四纪沉积物类型、新老洪积扇的划分等有帮助。分等有帮助。 对植被反映敏感

20、，易于圈定植被分布范围，能区分树林、农对植被反映敏感，易于圈定植被分布范围，能区分树林、农作物、草地，对植被的病虫害调查较好，健康植被对近红外波段作物、草地，对植被的病虫害调查较好，健康植被对近红外波段具有较强的反射，为明亮的浅色调，而病害植被为较深色调。具有较强的反射，为明亮的浅色调，而病害植被为较深色调。 从整体上说，从整体上说，MSS7MSS7、TM4TM4的图像清晰、立体感强，能较清楚地的图像清晰、立体感强，能较清楚地显示各种地物细节。显示各种地物细节。三、扫描成像类型传感器TM Band4-Nir近红外获取日期：2007-05-19TM5TM5（1.551.551.75m1.75m）

21、属近红外波段）属近红外波段 主要用于探测主要用于探测地物含水量、土壤湿度地物含水量、土壤湿度（植物含水量）（植物含水量）植被长势植被长势的调查，及地质调查中的的调查，及地质调查中的岩石分类岩石分类（不少岩石的（不少岩石的反射高峰值在此波段内）。并能反射高峰值在此波段内）。并能区分雪与云，雪比云深区分雪与云，雪比云深。三、扫描成像类型传感器TM Band5-近红外1.551.75m获取日期：2007-05-19TM7TM7（2.082.082.35m2.35m）属近红外波段）属近红外波段 这是应这是应地质地质工作者的要求而专门设计的。工作者的要求而专门设计的。 主要用于主要用于探测岩石类型探测岩

22、石类型，对粘土类矿物、碳酸盐类矿物，对粘土类矿物、碳酸盐类矿物及其岩性的研究有利（暗色调）。有利于区域地质填图、大及其岩性的研究有利（暗色调）。有利于区域地质填图、大型蚀变带的研究。型蚀变带的研究。 在在TM7TM7图像上图像上水体呈黑色水体呈黑色，其它物体影像与可见光差不多。，其它物体影像与可见光差不多。三、扫描成像类型传感器TM Band7-近红外2.082.35m获取日期：2007-05-19TM Band752获取日期：2007-05-19MSS8MSS8（10.410.412.6m12.6m）、）、TM6TM6（10.410.412.5m12.5m）属热红外波段属热红外波段 此波段记

23、录的是此波段记录的是地物自身的热辐射信息地物自身的热辐射信息。提供热显。提供热显示的温度场资料。探测与热异常有关的石油天然气、煤、示的温度场资料。探测与热异常有关的石油天然气、煤、铀、硫化矿床氧化带等铀、硫化矿床氧化带等矿产矿产，探测，探测地热、森林火灾地热、森林火灾（3 35m5m）等。）等。三、扫描成像类型传感器TM Band6-热红外10.412.6m获取日期：2007-05-19TM Band6-热红外10.412.6m获取日期：2003-08-30各波段卫星图像的作用各波段卫星图像的作用三、扫描成像类型传感器三、扫描成像类型传感器线阵列由多个线阵列由多个CCDCCD组成组成(Char

24、ge (Charge Coupled DeviceCoupled Device，电荷耦合元件电荷耦合元件) )用固定的探测元用固定的探测元件，通过遥感平件，通过遥感平台的运动对目标台的运动对目标地物进行扫描的地物进行扫描的一种成像方式。一种成像方式。三、扫描成像类型传感器2.2.固体自扫描成像固体自扫描成像( (推帚式扫描仪推帚式扫描仪) ) 典型的推帚式扫描仪典型的推帚式扫描仪1 1）SPOTSPOT卫星上的卫星上的HRVHRV传感器传感器2 2）美国）美国IkonosIkonos、QuikbirdQuikbird卫星传感器卫星传感器目前发射高分辨率卫星几乎均为线阵列。目前发射高分辨率卫星几

25、乎均为线阵列。三、扫描成像类型传感器2.2.固体自扫描成像固体自扫描成像( (推帚式扫描仪推帚式扫描仪) )SPOT-1SPOT-13 HRV3 HRV传感器传感器1.Multi:30001.Multi:3000个个20m20m60Km60Km2.Pan2.Pan：60006000个个10m10m60Km60Km光谱波段：光谱波段：P: 0.50 - 0.73 mB1: 0.50 - 0.59 mB2: 0.61 - 0.68 mB3: 0.78 - 0.89 m三、扫描成像类型传感器SPOTSPOT的的HRVHRV具有倾斜观测能力具有倾斜观测能力三、扫描成像类型传感器一、传感器概述一、传感器

26、概述二、摄影成像类型传感器二、摄影成像类型传感器三、扫描成像类型传感器三、扫描成像类型传感器四、成像光谱仪四、成像光谱仪五、雷达成像仪五、雷达成像仪主要内容特点：特点：波段更波段更窄，波窄，波段数更段数更多多成像光谱仪其构造与像面扫描仪或物面扫描仪相近，但通成像光谱仪其构造与像面扫描仪或物面扫描仪相近，但通道多。道多。光谱分辨率高，可以获得接近连续的光谱。光谱分辨率高，可以获得接近连续的光谱。四、成像光谱仪真假草地的区分真假草地的区分仪器类型及成像方式仪器类型及成像方式线阵列光机扫描线阵列光机扫描面阵列推扫扫描面阵列推扫扫描四、成像光谱仪 典型的成像光谱仪典型的成像光谱仪1 1）美国）美国NA

27、SA JPLNASA JPL的的AVIRIS (0.4-2.5)(224AVIRIS (0.4-2.5)(224个波段个波段) )( (线阵列光机扫描线阵列光机扫描) )2 2）美国）美国EOSEOS的的MODIS(0.4-14.3)(36MODIS(0.4-14.3)(36个波段个波段) )( (面阵列推扫扫描面阵列推扫扫描) )四、成像光谱仪一、传感器概述一、传感器概述二、摄影成像类型传感器二、摄影成像类型传感器三、扫描成像类型传感器三、扫描成像类型传感器四、成像光谱仪四、成像光谱仪五、雷达成像仪五、雷达成像仪主要内容微波微波(Microwave)(Microwave) 是电磁波的一种形式

28、（晶体振动），其辐射频率大是电磁波的一种形式（晶体振动），其辐射频率大约在约在300MH300MHZ Z300GH300GHZ Z, ,波长波长1mm1mm1000mm1000mm，一般可分为毫，一般可分为毫米波、厘米波、分米波和米波。米波、厘米波、分米波和米波。 五、雷达成像仪微波遥感的优势：微波遥感的优势：1 1）微波遥感能穿透云雾、雨雪，具有全天候工作能力。）微波遥感能穿透云雾、雨雪，具有全天候工作能力。2 2）微波对地物有一定穿透能力。）微波对地物有一定穿透能力。3 3）微波能提供不同于可见光和红外遥感所能提供的某）微波能提供不同于可见光和红外遥感所能提供的某些信息。些信息。4 4）微

29、波遥感的主动方式即雷达遥感不仅可以记录电磁）微波遥感的主动方式即雷达遥感不仅可以记录电磁波振幅信号，而且可以记录电磁波相位信息。波振幅信号，而且可以记录电磁波相位信息。 五、雷达成像仪雷达系统的工作原理雷达系统的工作原理1. 雷达工作波段雷达工作波段五、雷达成像仪2. 侧视成像侧视成像(Side-Looking)SLRSLR侧视雷达侧视雷达五、雷达成像仪方位向方位向3. 雷达的分辨率雷达的分辨率距离分辨率距离分辨率 在脉冲发射方向上，在脉冲发射方向上， 能分辨两个目标的最小能分辨两个目标的最小 距离。距离。 方位分辨率方位分辨率 相邻的两束脉冲之间相邻的两束脉冲之间 能分辨两个目标的最小能分辨

30、两个目标的最小 距离。距离。 五、雷达成像仪1）距离分辨率）距离分辨率(Range Resolution) sin2rCR 斜距斜距R平距分辨率斜距分辨率2CRd为脉冲宽度，为光为脉冲宽度，为光速，速，为雷达波侧视角为雷达波侧视角 R R与探测距离无关，要与探测距离无关，要提高提高R R ，需要减小，需要减小，但是但是减小减小会使雷达的会使雷达的发射功率下降，从而使发射功率下降，从而使回波信号的信噪比（回波信号的信噪比（S/NS/N）下降，造成图像质量下下降，造成图像质量下降。为此，采用脉冲压降。为此，采用脉冲压缩技术来提高缩技术来提高R R。五、雷达成像仪2）方位分辨率）方位分辨率(Azim

31、uth Resolution)RRDRR/ D/式中式中为雷达的为雷达的波束宽度，波束宽度，L为为雷达天线雷达天线的孔径，的孔径，R为为雷达天线到地面目标的距离。雷达天线到地面目标的距离。 天线LR R要提高方位分辨率，需采要提高方位分辨率，需采用较短波长的电磁波，或用较短波长的电磁波，或加大天线孔径，或缩短观加大天线孔径，或缩短观测距离。测距离。如要求方位向分如要求方位向分辨率为辨率为25m25m，采用波长为，采用波长为5.7cm5.7cm的微波，卫星高度的微波，卫星高度为为600km600km，侧视角，侧视角4040度，度，则天线尺寸应为则天线尺寸应为1790m1790m ，这显然难以实现

32、。这显然难以实现。五、雷达成像仪合成孔径雷达合成孔径雷达(SAR)(SAR)真实孔径雷达真实孔径雷达(RAR)(RAR)天线孔径天线孔径D D长度固定。长度固定。合成孔径雷达合成孔径雷达(SAR)(SAR)用一个小天线沿一直线移动。用一个小天线沿一直线移动。特点：特点：u距离向采用脉冲压缩技术来提高分辨率距离向采用脉冲压缩技术来提高分辨率u方位向通过合成孔径原理来改善分辨率方位向通过合成孔径原理来改善分辨率 五、雷达成像仪利用小天线作为单个发射接收单元，利用小天线作为单个发射接收单元，小天线随平台移动，在移动中选若小天线随平台移动，在移动中选若干个位置，在每个位置上发射一个干个位置，在每个位置

33、上发射一个信号并接收来自地物目标的回波信信号并接收来自地物目标的回波信号，记下回波信号的振幅和相位。号，记下回波信号的振幅和相位。当小天线移动一段距离后，将所有当小天线移动一段距离后，将所有不同时刻接收的同一目标信号消除不同时刻接收的同一目标信号消除因时间和距离不同所引起的相位差，因时间和距离不同所引起的相位差，修正到同时接收的情况，就得到如修正到同时接收的情况，就得到如同真实孔径侧视雷达一样的效果。同真实孔径侧视雷达一样的效果。 五、雷达成像仪RLRssRDRLsDRs2/DRs双程相移双程相移合成孔径雷达方位向分辨率合成孔径雷达方位向分辨率五、雷达成像仪雷达图像的几何特性雷达图像的几何特性

34、1 1、雷达图像的比例尺、雷达图像的比例尺 距离向上的比例尺距离向上的比例尺主要与侧视角有关。主要与侧视角有关。随着侧视角的增大，图象比例尺变大，所以在图象随着侧视角的增大，图象比例尺变大，所以在图象上有近地点被压缩、远地点被拉长的感觉。上有近地点被压缩、远地点被拉长的感觉。 飞行方向的比例尺飞行方向的比例尺是固定的，它取决于平台飞行的速是固定的，它取决于平台飞行的速度和胶片记录的速度。度和胶片记录的速度。 五、雷达成像仪2 2、近距离压缩、近距离压缩投影方式投影方式斜距投影斜距投影天线天线R Rs sR Rg gb ba aB BA AsingsRR斜距斜距R Rs s比地面距比地面距离离R

35、 Rg g小，而且同小，而且同样大小的地面目样大小的地面目标，离天线正下标，离天线正下方越近，在像片方越近，在像片上的尺寸越小上的尺寸越小 。五、雷达成像仪距离压缩现象雷达影像距离压缩现象雷达影像距离距离压缩压缩原理原理示意示意图图五、雷达成像仪 雷达图像距离压缩规律雷达图像距离压缩规律 1.1.距离压缩距离压缩是斜距成像的雷达影像在距离向是斜距成像的雷达影像在距离向呈图像压缩的几何失真现象。；呈图像压缩的几何失真现象。； 2.2.由于距离向目标当地入射角处处不相等，由于距离向目标当地入射角处处不相等，所以在距离向目标分辨率处处不同；所以在距离向目标分辨率处处不同； 3.3.靠近星下点的目标成

36、像压缩现象严重，远靠近星下点的目标成像压缩现象严重，远离星下点的目标压缩现象较轻微；离星下点的目标压缩现象较轻微； 4.4.如果对山地成像，即便地距显示也不能保如果对山地成像，即便地距显示也不能保证图像无几何形变。证图像无几何形变。五、雷达成像仪3、雷达阴影、雷达阴影(Shadow) 侧视雷达成像在距离向会产生雷达阴影。侧视雷达成像在距离向会产生雷达阴影。起伏地形的后坡雷达波束不能到达，没有起伏地形的后坡雷达波束不能到达，没有回波信号，在图像相应位置出现暗区。回波信号，在图像相应位置出现暗区。 有三种情况：有三种情况：1.1.地形后坡坡度小于雷达俯角：不会产生阴影地形后坡坡度小于雷达俯角：不会

37、产生阴影2.2.地形后坡坡度等于雷达俯角：视后坡粗糙度如地形后坡坡度等于雷达俯角：视后坡粗糙度如何何3.3.地形后坡坡度大于雷达俯角：产生阴影地形后坡坡度大于雷达俯角：产生阴影五、雷达成像仪123五、雷达成像仪 侧视雷达阴影产生的规律侧视雷达阴影产生的规律 1.1.雷达阴影雷达阴影是起伏地形的雷达影像在后坡出是起伏地形的雷达影像在后坡出现暗区的图像缺失现象。现暗区的图像缺失现象。 2.2.雷达阴影的产生与坡度及雷达俯角有关；雷达阴影的产生与坡度及雷达俯角有关； 3.3.判断雷达阴影还要考虑山脊走向与卫星航判断雷达阴影还要考虑山脊走向与卫星航向的关系，考虑真倾向与伪倾向的关系；向的关系，考虑真倾向与伪倾向的关系； 4.4.阴影区不含信息，但却是一种很好的观测阴影区不含信息，但却是一种很好的观测方向和地形信息的指示器。方向和地形信息的指示器。五、雷达成像仪4 4、透视收缩、透视收缩( () ) 透视收缩也称透视收缩也称“前缩前缩”，起伏地形的雷达影像，起伏地形的雷达影像山坡长度按比例计算后总比实际长度要短。山坡长度按比例计算后总比实际长度要短。 主要是面向雷达波束的斜面投影到斜距平面时主要是面向雷达波束的斜面投影到斜距平面时斜面的压缩，归根结底还是斜面的压缩，归根结底还是距离压缩距离压缩现象。现象。五、雷达成像仪雷达影像的透视收缩现象雷达影像的透视收缩现象五