【SAR图像的介绍概述2000字】

附录PAGE25SAR图像的介绍概述目录TOC\o"1-3"\h\u11601SAR图像的介绍概述 146071.1SAR的基本概念和发展历史 138801.2SAR图像形成的工作原理 1288001.2.1后向散射截面 1293551.2.2Bragg散射 2101151.2.3极化 233631.3.4多普勒频移 2279621.3.5SAR海浪的成像基础 31.1SAR的基本概念和发展历史世界上第一个搭载合成孔径雷达的是卫星Seasat，自那以后，工作方式为单波段和单极化的合成孔径雷达经过时间的推移，逐步变为搭载多波段和多极化合成孔径雷达，雷达的是观察的视野角度也由固定不变的视角发展为可以变化角度的视角，这大大的提高观察数据的方式和效率，同时观察记录数据的方式弃用了原本的光学方式，进而转变为数字方式。时间到了1994年，美国宇航局（NASA）、意大利ASI公司和德国DLR公司联合发展了一个研究计划，该计划成功研制出了SIR-C/X-SAR，该合成孔径雷达是世界上最开始的工作在地球轨道高度上的采用多波段和全极化工作方式的合成孔径雷达系统，同时该雷达还具有干涉和测量等多种能力，是一种具有多种功能和应用较为全面的合成孔径雷达[7]。欧空局在2002年时候研制并发射了一颗监测环境的卫星ENVISAT，该卫星上搭载了当时拥有先进技术的合成孔径雷达。该卫星的名字为ASAR，A其工作波段是C波段，每过30分钟，该卫星就可以获得一个轨道接触图像。他的任务是对大气、海洋、陆地和冰川进行观测和采集数据，工作的年限是五年，该卫星的任务是确保卫星ERS-1/2对地球环境和地表大陆和海洋的观测任务不被影响，同时支持地球科学研究发展，监测环境和研究气候变化演变过程，促进遥感技术向实际应用和商业应用的前景发展。1.2SAR图像形成的工作原理目前使用的绝大多数的合成孔径雷达传感器的发射电磁波的角度是20°到70°，因此经典理论认为,海洋表面的每一个散射面元的所产生的回波布拉格波通过布拉格散射在海面产生，而这些回波中的布拉格波的量级主要与该散射面元内的电磁波波长一致。合成孔径雷达的后向散射回波一般是其在不同位置叠加来自某个位置的回波所形成的。与此同时,布拉格波在散射被合成孔径雷达结束的过程中，又会收到影响,最后的结果才是最终成像在SAR图像上[8]。1.2.1后向散射截面雷达后向散射截面的定义是：在某方向上，散射体散射返回的电磁波的能量密度与入射电磁波的能量密度的比值称为标准化后向散射截面[8]，定义为：RCS是上述雷达后向散射截面的简称。1.2.2Bragg散射电磁波的入射方式一般被分为两种，一种方式为垂直入射与另一种入射为倾斜入射。如果电磁波在介质中的的路程差恰好等于电磁波长的整数倍时，就会产生共振。海面产生共振的波动的波长与电磁波的波长满足以下关系[11]：n表示是布拉格散射的第n阶，在这些不同的阶数中，一阶布拉格散射的回波波动是能量最强的。表示电磁波的波向和雷达波的平面所形成的角度，是电磁波的入射角。波向和雷达波平面的产生的一阶布拉格散射的海浪的波长与电磁波长满足[11]：1.2.3极化极化是电磁波的一种固有特性。因为电磁波是一种横波，所以具有横波的极化特点。电磁波的磁场矢量与电场矢量是相互垂直的关系，并且磁场矢量与电场矢量都垂直于电磁波的传播方向[12]。极化模式由电场矢量与入射面由这两个方向是否是垂直和平行来最终决定。入射面上的电磁波也就是水射入的电磁波被为水平极化方式，垂直于入射面的入射的电磁波称之为垂直极化方式。不同的入射波极化模式可以提高空间遥感的信息内容[13]。1.3.4多普勒频移在SAR成像过程中，多普勒频移是最基础的应用。多普勒频移是由于所观测到的物体的运动位置变化，从而导致接收频率的也发生了变化。这时候传感器接收的频率是一种相对物体运动的频率，我们也称之为相对频率，表示为[14]：上述表达式是相对频率的数值是固有频率加上波数与轨道速度的点乘所得到的的结果。合成孔径雷达的天线在实际运动的路径上一直按照时间规律监测和记载反射回来的回波，并将回波按照一定的方式进行合成，由此可以形成较为理想的大孔径。它不是在一个时间段内，而是在不同的时间段内将单个脉冲在整个大天线长度上对所有目标的反射回波进行积分，而是逐步积累并通过一定的方法形成图像。如图1所示，雷达在轨道上飞行的时候到达处发射了一束电磁波，接触到位置，记录返回信号的强度和频率，飞行到点再接收到处返回的脉冲。这个过程就相当于从最初点位置到处的位置这么大的一个距离的孔径发射一束电磁波到点并接受到返回的脉冲的效果是一模一样的，脉冲区域中的其他点都是和点是一样的。实际上，SAR是以多次发射脉冲的次数频率为成本代价，实现以相对较小的实际天线长度，从而达到与孔径大的天线长度大致差不多的效果[14]。图1合成孔径原理1.3.5SAR海浪的成像基础海波可以看作是具备了不同振幅和相位的随机的简单的波互相按照一定的方式叠加生成的。SAR能够大面积的获取波浪信息，所以国内对研究怎么样从SAR图像中准确有效地获取海浪信息，对航行运载、港口的监测、国防军工、海洋平台的建设和完善等具有战略和民生相关的科学意义[15]。不随时间变化的海浪表面的微波散射模型是基尔霍夫积分。对于