《微波遥感》课程教学课件（PPT讲稿）第九章 合成孔径雷达（SAR）卫星遥感在海岸带环境监测中的应用

第九章合成孔径雷达（SAR）卫星遥感在海岸带环境监测中的应用一、概述、SAR遥感研究现状与发展前景三、SAR遥感技术在海洋以及海岸带的应用

第九章 合成孔径雷达（SAR）卫星遥感在海岸带环境监测中的应用 一、概述 二、SAR遥感研究现状与发展前景 三、SAR遥感技术在海洋以及海岸带的应用

、概述（一）、合成孔径雷达SAR一般股由发射机、调制器、天线、接收机、数据记录和处理等系统组成。发射脉冲通过天线射向地面，接收地物后向散射信号（雷达回波），经处理生成SAR图像

一、概述 （一）、合成孔径雷达 SAR一般由发射机、调制器、天线、接收机、数据记录和处理等系 统组成。发射脉冲通过天线射向地面，接收地物后向散射信号（雷达回 波），经处理生成SAR图像

（二）、雷达波散射特性1、后向散射系数90雷达波的极化后向散射系数是单位面积上目标的70pq极化（p，q=v,h为垂直、水平极化）雷达散射截面，为无量纲系数或dB2、雷达图像强度图像像元显示的强度Pi.）与对应地面单元的雷达后向散射系数i）成直接的比例关系：P(ij)=oi)k(i）是一个与距离有关的系统因子，它与发射功率、地面单元的大小及天线增益函数等有关

（二）、雷达波散射特性 1、后向散射系数 雷达波的极化后向散射系数 是单位面积上目标的 pq极化 (p,q=v,h为垂直、水平极化)雷达散射截面，为无量 纲系数或dB 。 0  pq 2、雷达图像强度 图像像元显示的强度 与对应地面单元的雷达后向散射 系数 成直接的比例关系： 是一个与距离有关的系统因子，它与发射功率、地面单元 的大小及天线增益函数等有关。 P(i, j) (i, j) 0  ( , ) ( ) ( , ) 0 P i j = k j  i j k( j)

（二）、雷达波散射特性3、雷达图像斑点随机面元的雷达波散射是生成图像斑点的原因，表现为地表目标的不同单元所对应像元的图像色调有随机变化

（二）、雷达波散射特性 3、雷达图像斑点 随机面元的雷达波散射是生成图像斑点的原因，表现为地 表目标的不同单元所对应像元的图像色调有随机变化

二、SAR遥感研究现状与发展前景国际上主要星载SAR的情况日本美国欧空局俄罗斯加拿大型号SeasatSIR-ASIR-BSIR-CERS-1, 2AlmazJERS-1Radarsat发射时间1991.071978.061981.111984.11994.041991.031992.021995.11（年.月）1995.042a任务期限3个月3a8a8a2a2a5a38577398轨道倾角/（°）10857或极轨98.598.6250~794252800300570飞行高度/km798-821325>100024001850014002750卫星发射质量/kgLLcSLCLL,C,X工作波段HHHHVVHHHH极化方式HH全极化视角/（°）20472390~603510~6015~6015~60254058~1758~173015~3018（4视）9~100距离分辨率/m方位分辨率/m25(4视）40（6视）25(4视)25(4视)30（4视）15~3018(4视）9~100507510010~60100测绘带宽/km20~10045~51010.7X9.4X10.7X10×1天线尺寸/m×m12×4.115×1.512×2.215×1.52.162.162.16机械机械电扫电扫波束操纵方式11.6,17.3或619121215.5515信号带宽/MHz30.0L:3600,C:2235,发射功率/W100010001000480019000011005000X:10003542发射脉宽/μs33.430.430.4L:30.4,C:3337.121464~18241200~19001640~17201550~1690重复频率/Hz1463~16401464~182430001270~1390海洋陆地资源资源资源资源目的及应用多参数观测

二、SAR遥感研究现状与发展前景 国际上主要星载SAR的情况 美国 欧空局 俄罗斯 日本 加拿大 型号 Seasat SIR-A SIR-B SIR-C ERS-1,2 Almaz JERS-1 Radarsat 发射时间 （年.月） 1978.06 1981.11 1984.1 1994.04 1991.07 1995.04 1991.03 1992.02 1995.11 任务期限 3个月 3a 8a 8a 2a 2a 2a 5a 轨道倾角/(°) 108 38 57 57或极轨 98.5 73 98 98.6 飞行高度/km 794 252 250～ 325 800 300 570 798-821 卫星发射质量/kg >1000 2400 18500 1400 2750 工作波段 L L L L,C,X C S L C 极化方式 HH HH HH 全极化 VV HH HH 视角/(°) 20 47 15～60 15～60 23 90～60 35 10～60 距离分辨率/m 25 40 58～17 58～17 30 15～30 18(4视) 9～100 方位分辨率/m 25(4视) 40(6视) 25(4视) 25(4视) 30(4视) 15～30 18(4视) 9～100 测绘带宽/km 100 50 10～60 20～100 100 75 45～510 天线尺寸/m×m 10.7× 2.16 9.4× 2.16 10.7× 2.16 12×4.1 10×1 15×1.5 12×2.2 15×1.5 波束操纵方式 机械 电扫 机械 电扫 信号带宽/MHz 19 6 12 12 15.55 15 11.6,17.3或 30.0 发射功率/W 1000 1000 1000 L:3600,C:2235, X:1000 4800 190000 1100 5000 发射脉宽/μs 33.4 30.4 30.4 L:30.4,C:33 37.12 35 42 重复频率/Hz 1463～1640 1464～1824 1464～1824 1200～1900 1640～1720 3000 1550～1690 1270～1390 目的及应用 海洋 陆地 资源 多参数观测 资源 资源 资源

三、SAR遥感技术在海洋以及海岸带的应用SAR遥感图像可显示重要的海洋特征，例如（1）大面积海域的海面波浪场，如大洋风浪与涌浪，浅海区波浪折射、绕射等（2）海面风场、海流流场、锋面等海面运动：（3）显示大陆边缘、海山与海流切变区的海洋内波：（4）强海流区域和河口附近海域涡流（5）内海湾潮流展示，从近岸到近海区域的水系分布（6）浅海水下地形和浅海水深调制，海面起伏：（7）运动船舶产生的海面尾迹：（8）各类型的海冰及其变化：（9）海面溢油及海面油污染：（10）海岸带地物变迁（11）风暴潮、热带气旋、降雨等：

三、SAR遥感技术在海洋以及海岸带的应用 SAR遥感图像可显示重要的海洋特征，例如: （1）大面积海域的海面波浪场,如大洋风浪与涌浪,浅海区波浪折射、绕射等; （2）海面风场、海流流场、锋面等海面运动; （3）显示大陆边缘、海山与海流切变区的海洋内波; （4）强海流区域和河口附近海域涡流; （5）内海湾潮流展示,从近岸到近海区域的水系分布; （6）浅海水下地形和浅海水深调制,海面起伏; （7）运动船舶产生的海面尾迹; （8）各类型的海冰及其变化; （9）海面溢油及海面油污染; （10）海岸带地物变迁; （11）风暴潮、热带气旋、降雨等;

三、SAR遥感技术在海洋以及海岸带的应用由此能提供定量的海洋信息有：（1）海面风场（风速风向）、海面流场定量重构：（2）浅海下地形重构与水深反演：（3）海面舰船识别：（4）海洋油污染，船漏油、海难、井喷、排污等突发性事件监测：（5）海洋水产、海洋运输作业与渔业安全：（6）海冰监测、海面冰山监测：（7）灾害性海况预报：风暴潮、巨浪、台风、海啸、暴雨等：（8）海岸带制图：海岸带资源调查、海岸线变迁及土地利用、滩涂与海湾水域面积、河口动态及浅水地形监测等。特别是对常年云雾覆盖、植被茂密的热带海岸，微波SAR具有独特的遥感能力

三、SAR遥感技术在海洋以及海岸带的应用 由此能提供定量的海洋信息有: （1）海面风场（风速风向）、海面流场定量重构； （2）浅海下地形重构与水深反演； （3）海面舰船识别； （4）海洋油污染，船漏油、海难、井喷、排污等突发性事件监测； （5）海洋水产、海洋运输作业与渔业安全； （6）海冰监测、海面冰山监测； （7）灾害性海况预报：风暴潮、巨浪、台风、海啸、暴雨等； （8）海岸带制图；海岸带资源调查、海岸线变迁及土地利用、滩涂与海湾水域面 积、河口动态及浅水地形监测等。 特别是对常年云雾覆盖、植被茂密的热带海岸，微波SAR具有独特的遥感能力

（）、SAR图像预处理SAR图像数据的预处理，主要是几何校正与斑噪滤除。1、几何校正具体工作流程为：输入试验区地形图，生成DEM：此输入成像雷达工作参数，生成试验区的模拟雷达影像：，以模拟影像为参考坐标系，选取对应控制点与实际影像进行配准：·对配准后的影像实施正射投影校正校正精度与所用地形图的比例尺有关，如精度要求高，应采用较大比例尺的地形图

（一）、SAR图像预处理 SAR图像数据的预处理，主要是几何校正与斑噪滤除。 1、几何校正 具体工作流程为： • 输入试验区地形图，生成DEM； • 输入成像雷达工作参数，生成试验区的模拟雷达影像； • 以模拟影像为参考坐标系，选取对应控制点与实际影像进行配准； • 对配准后的影像实施正射投影校正。 校正精度与所用地形图的比例尺有关，如精度要求高，应采用较大比例 尺的地形图

（）SAR图像预处理2、斑点噪声滤除改善和滤除斑点噪声常用的方法大体分两类：一是成像前的多视平滑预处理：二是成像后的滤波技术。成像前的多视平滑处理会损害空间分辨率，现大都采用后者。近年来，有不少斑点噪声分布概率模型以及滤波处理算法的研究。其中有均值滤波、中值滤波、Frost自适应滤波、改良K-均值白适应滤波等

（一）、SAR图像预处理 2、斑点噪声滤除 改善和滤除斑点噪声常用的方法大体分两类：一是成像前的多视平滑 预处理；二是成像后的滤波技术。成像前的多视平滑处理会损害空间分辨 率，现大都采用后者。 近年来，有不少斑点噪声分布概率模型以及滤波处理算法的研究。其中 有均值滤波、中值滤波、Frost自适应滤波、改良K-均值自适应滤波等

（二）、SAR图像海洋特征要素探测波机EC图像黄海海面海酿SAR-C观测到的海浪

（二）、SAR图像海洋特征要素探测 SAR-C观测到的海浪 黄海海面海浪 波段 极化 图像 C VV SIR- C 0 20km