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SAR影像特征和数据记录内容 - 图文

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方式区别不大;对于光滑的地面(水体等),HH极化比VV极化回波强度低;对于建筑物,HH极化的回波强度通常大于VV极化方式;一般情况,交叉极化(HV和VH)的回波强度比同极化(HH和VV)低很多。

波长和入射角在上述5种散射类型中有所体现。如波长可以衡量地表粗糙度,以及影响复介电常数的不同。入射角在光滑表面有一些体现,如海洋雷达图像中,尽量选择入射角小的图像,这样能得到回波信号较强的图像。

因此,地物目标对雷达波束的后向散射作用是很复杂的, SAR图像散射特征可以简单归纳为以下几点:

? ? ? ?

图像亮度代表后向散射强度 像元内表面越粗糙,后向散射越强。 光滑表面镜面反射,后向散射很弱

与散射体的复介电常数有关,含水量越大,后向散射越强

2.SAR几何特征

SAR是主动式侧视雷达系统,且成像几何属于斜距投影类型。它与中心投影的光学影像有很大的区别。

2.1 SAR成像几何

由于合成孔径雷达图像数据在距离向和方位向方面具有完全不同的几何特征,可以考虑将其成像几何特征分离开来理解。根据成像几何特征的定义,在距离向的变形比较大,主要是由地形变化造成的,在方位向的变形则更小但更为复杂。如下图所示,雷达观测分为两个方向:

图:SAR观测几何示意图

距离向(Range)几何

像平面内垂直于飞行方向,也就是侧视方向上。这个方向上的SAR图像分辨率称为距离分辨率。SAR的距离向分辨率是依靠距离远近(对应传播时间的长短、接收时间的先后)实现的。距离向的比例尺由地面目标的位置由该目标到雷达天线的距离决定。 在距离向上,离SAR越近,变形就越大,这跟光学遥感图像刚好相反。距离向分为两种投影:

? ?

斜距(Slant range):雷达到目标的距离方向,雷达探测斜距方向的回波信号。 地距(Ground range):将斜距投影到地球表面,是地面物体间的真实距离。

如下图所示,是斜距和地距一个简单的关系示意图。

图:斜距和地距示意图

如下图,相同距离的地物,地距相等,但是由于入射角不同,所以斜距不同,导致雷达斜距图像上的近距离压缩,就是图像失真,消除失真的方式就是采用地距的显示方式。

图:左-斜距图像,右-地距图像

方位向(Azimuth)几何

平行于飞行方向,也就是沿航线方向上,这个方向上的分辨率称为方位向分辨率,也称沿迹分辨率。方位向分辨率是依靠多普勒频率实现的。方位向的比例尺是个常量。

2.2透视收缩、叠掩、阴影

雷达成像中,地物目标的位置在方位向是按飞行平台的时序记录成像的,在距离向上是按照地物目标反射信息的先后记录成像的,在高程上即使微小变化都可造成相当大范围的扭曲,这些诱导因子包括透视收缩、叠掩、阴影。

一、透视收缩

雷达距山底的距离小于距山顶的距离,所以雷达波束先到山的底部,再到山的顶部,成像也是。假设山坡的长度为L,其斜距显示的距离为Lr,很明显,Lr<2, 这种情况叫透视收缩。

图:透视收缩现象示意图

二、叠掩

当面向雷达的山坡很陡时,出现山底比山顶更接近雷达,因此在图像的距离方向,山顶与山底的相对位置出现颠倒。可分为如下两种情况:

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山坡较陡,雷达波速到达山底和山顶的距离一样,山顶和山底同时被雷达接收,在图像上只显示为一个点。

? 到山底的距离比到山顶的长,山顶的点先被记录,山底的点后被记录,距离向被压缩了

这两种情况都是叠掩现象,也称为顶点倒置或顶底位移。

图:叠掩现象示意图

图:SAR图像上的叠掩(左-光学图像,右-SAR图像)

三、阴影

沿直线传播的雷达波束受到高大地面目标遮掩时候,雷达信号照射不到的部分引起SAR图像的暗区,就是阴影。

SAR影像特征和数据记录内容 - 图文

方式区别不大;对于光滑的地面(水体等),HH极化比VV极化回波强度低;对于建筑物,HH极化的回波强度通常大于VV极化方式;一般情况,交叉极化(HV和VH)的回波强度比同极化(HH和VV)低很多。波长和入射角在上述5种散射类型中有所体现。如波长可以衡量地表粗糙度,以及影响复介电常数的不同。入射角在光滑表面有一些体现,如海洋雷达图像中,尽量选择入射角小的图像,这样能得
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