《微波遥感》课程教学资源（试卷习题）A卷（答案）

2012～2013学年秋季学期微波遥感考试A试卷一、选择题（每个2分，共28分）1. D3. A4. C5. B6. D7. C2. A8.B9.A10.C11.D12.C13.C14. D判分标准：选对选项即可得分二、名词解释（每个4分，共24分）1.天线的主波束效率2MnM2podoF(0,g)d219.nM[[ F,(0,)d2[F(e,0)d24元主波束效率是主波束内辐射功率与天线辐射总功率的比值。天线的旁瓣电平愈低，辐射能量愈集中在主波束内，主波束效率愈高。2.INSAR：合成孔径雷达干涉测量技术（INSAR，InterferometricSynthetiApertureRadar；简称：干涉雷达测量）是以同一地区的两张SAR图像为基本处理数据，通过求取两幅SAR图像的相位差，获取干涉图像，然后经相位解缠，从干涉条纹中获取地形高程数据的空间对地观测新技术。3.天线增益：用来描述一副天线将能量聚集于一个窄的角度范围的能力。天线增益用两个不同却相关的定义：方向增益和功率增益。前者通常称做方向性系数后者称为增益。方向性系数（方向性增益）定义为最大辐射强度与平均辐射强度之比，即实际的最大辐射功率密度比辐射功率为各向同性分布时的功率密度强多少倍。在某一规定方向上天线功率增益的定义是被测天线辐射的功率密度与相同供电功率下无耗各向同性天线辐射功率密度的比值

2012 ～2013 学年秋季学期微波遥感考试 A 试卷 一、选择题（每个 2 分，共 28 分） 1.D 2.A 3.A 4.C 5.B 6.D 7.C 8.B 9.A 10.C 11.D 12.C 13.C 14.D 判分标准：选对选项即可得分 二、名词解释(每个 4 分，共 24 分) 1. 天线的主波束效率 2.INSAR：合成孔径雷达干涉测量技术（INSAR，Interferometric Synthetic Aperture Radar；简称：干涉雷达测量）是以同一地区的两张SAR图像为基本处 理数据，通过求取两幅SAR图像的相位差，获取干涉图像，然后经相位解缠，从 干涉条纹中获取地形高程数据的空间对地观测新技术。 3. 天线增益：用来描述一副天线将能量聚集于一个窄的角度范围的能力。天线 增益用两个不同却相关的定义：方向增益和功率增益。前者通常称做方向性系数， 后者称为增益。方向性系数（方向性增益）定义为最大辐射强度与平均辐射强度 之比，即实际的最大辐射功率密度比辐射功率为各向同性分布时的功率密度强多 少倍。在某一规定方向上天线功率增益的定义是被测天线辐射的功率密度与相同 供电功率下无耗各向同性天线辐射功率密度的比值

4.半功率波束宽度（HPBW）：归一化辐射强度为最大值一半所对应的两个方位角之间的角度定义为半功率波束宽度以F(0,Φ)分贝表示，则Fn(0,)=0.5相当于-3dB，因而半功率波束宽度也称为3dB波束宽度。半功率波束宽度也常用作天线的分辨力的量度，因此，如果等距离处的两个目标能够通过半功率波束宽度分开，就说明这两个目标在角度上是可以分辨的。5.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pg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dB6.雷达图像强度：雷达图像强弱常用来表示回波强弱，图像像元显示的强度P(i,j)与对应地面单元的雷达后向散射系数αi,j）成直接的比例关系：P(i, j)=k(j)o(i,j)k(j）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。判分标准：1.公式和定义各2分。2.给分点：“两幅SAR图像的相位差”，“干涉图像”，“相位解缠”，“获取地形高程数据”每个1分。3．给分点：答出你定义给1分，“方向增益”和“功率增益”给出其定义即可给分，每个1.5分。4.给分点“归一化辐射强度为最大值一半”，“两个方位角之间的角度”，“3dB波束宽度”。5.严格按照定义给分，如果答出相关知识点也可酌情给分。6.答对定义并给出计算公式表达式各2分，共4分三、简答题（每个7分，共28分）1.简述微波遥感与可见光/红外遥感有什么不同微波遥感指利用波长1mm-1m电磁波（微波波段）进行遥感的统称；可见光/红外遥感主要指利用可见光（0.4-0.7um）和近红外（0.7-2.5um）波段的遥感技术统称。微波遥感与可见光/红外遥感相比，有优越性和不足之处。优越性在于：1.微波能穿透云雾、雨雪，具有全天候工作能力；2.主动被动微波遥感都不依赖太阳，具有全天时工作能力；3.微波对地物有一定穿透能力；4.能提供特殊信息，如测定海面形状、海面风速、土壤水分等；5.微波遥感可以记录相位信息，从而获取高程信息和地形形变信息

4. 半功率波束宽度（HPBW）：归一化辐射强度为最大值一半所对应的两个方位角 之间的角度定义为半功率波束宽度以 Fn(,) 分贝表示，则 Fn(,) = 0.5 相当于 -3dB，因而半功率波束宽度也称为 3dB 波束宽度。 半功率波束宽度也常用作天线的分辨力的量度，因此，如果等距离处的两个 目标能够通过半功率波束宽度分开，就说明这两个目标在角度上是可以分辨的。 5.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 。 6.雷达图像强度: 雷达图像强弱常用来表示回波强弱，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。 判分标准：1.公式和定义各 2 分。2. 给分点：“两幅 SAR 图像的相位差”，“干 涉图像”，“ 相位解缠”，“ 获取地形高程数据”每个 1 分。3. 给分点：答 出你定义给 1 分，“方向增益”和“功率增益”给出其定义即可给分，每个 1.5 分。4.给分点“归一化辐射强度为最大值一半”，“两个方位角之间的角度”， “ 3dB 波束宽度”。5.严格按照定义给分，如果答出相关知识点也可酌情给分。 6.答对定义并给出计算公式表达式各 2 分，共 4 分 三、简答题（每个 7 分，共 28 分） 1. 简述微波遥感与可见光/红外遥感有什么不同 微波遥感指利用波长 1mm-1m 电磁波（微波波段）进行遥感的统称；可见光/ 红外遥感主要指利用可见光（0.4-0.7um）和近红外（0.7-2.5um）波段的遥 感技术统称。 微波遥感与可见光/红外遥感相比，有优越性和不足之处。优越性在于：1. 微波能穿透云雾、雨雪，具有全天候工作能力；2.主动被动微波遥感都不依 赖太阳，具有全天时工作能力；3.微波对地物有一定穿透能力；4.能提供特 殊信息，如测定海面形状、海面风速、土壤水分等；5.微波遥感可以记录相 位信息，从而获取高程信息和地形形变信息。 0  pq P(i, j) (i, j) 0  ( , ) ( ) ( , ) 0 P i j = k j  i j k( j)

不足之处在于：1.空间分辨率较低；2.数据处理和解译较困难；3.与可见光/红外影像在空间位置难以一致。判分标准：答对波长范围的区分给2分，优越性和不足如果能答出5个及以上的即可给满分。2.试解释有效散射面积和散射系数有效散射面积：又称散射截面，指散射波的全功率与入射功率密度之比。其物理意义是度量目标的散射强度，其大小为在观察点处所截得的功率与散射场相同时所需截面的大小。4元R2S散射截面：S.散射系数：指单位面积上雷达的反射率或者单位照射面积上的雷达散射截面。它是入射电磁波与地面目标相互作用结果的度量，4元R2S地表A单位面积散射系数：α(0,s)=S.A判分标准：有效散射面积4分，散射系数为3分；其中每个部分的公式表达为1分，有效散射面积定义为3分，散射系数定义为2分。3.雷达图像校准所要达到的目的雷达图像是地物目标回波强度用灰度来表示的一种形式。像可见光、红外图像一样，它也受到外部的干扰，或传感器本身性能的影响，使接收到的信号不那么准确，所表现出来的灰度也就不一定完全正确。可见光、红外图像需要进行辐射校准，雷达图像也需要改正由于天线、发射机和接收机性能等的衰变造成接收信号的误差，使雷达图像所反映的信号在最大限度上真实表现地物目标的回波强度。这就是雷达图像校准所要达到的目的。判分标准：给分点“雷达图像是地物目标回波强度用灰度来表示的一种形式”为2分，校准误差产生的因素给3分，校准后达到的效果给2分。4.雷达高度计在工作状态时的基本特点为：（1）与电磁波作用的地（海）面目标为分布目标（平滑的或粗糙的）（2②）雷达波束对目标的入射角接近零度（近垂直入射）（3）为提高高度分辨率，必须发射大带宽或极窄脉冲（4）高度计提取的相对高度信息是波束照射足迹的平均高程(5)为了探测目标表面的地球物理特性，充分利用了回波前沿的信息（6）为了提取准确的高度信息，要求载体平台稳定，以确保天底指向精度判分标准：答对6个点即为满分，其中第四点为2分，其余的每个1分，共7分

不足之处在于：1.空间分辨率较低；2.数据处理和解译较困难；3.与可见光/ 红外影像在空间位置难以一致。 判分标准：答对波长范围的区分给 2 分，优越性和不足如果能答出 5 个及以 上的即可给满分。 2. 试解释有效散射面积和散射系数 有效散射面积：又称散射截面，指散射波的全功率与入射功率密度之比。其 物理意义是度量目标的散射强度，其大小为在观察点处所截得的功率与散射 场相同时所需截面的大小。 散射系数：指单位面积上雷达的反射率或者单位照射面积上的雷达散射截面。 它是入射电磁波与地面目标相互作用结果的度量。 判分标准：有效散射面积 4 分，散射系数为 3 分；其中每个部分的公式表达 为 1 分，有效散射面积定义为 3 分，散射系数定义为 2 分。 3.雷达图像校准所要达到的目的 雷达图像是地物目标回波强度用灰度来表示的一种形式。像可见光、红外图 像一样，它也受到外部的干扰，或传感器本身性能的影响，使接收到的信号不那 么准确，所表现出来的灰度也就不一定完全正确。可见光、红外图像需要进行辐 射校准，雷达图像也需要改正由于天线、发射机和接收机性能等的衰变造成接收 信号的误差，使雷达图像所反映的信号在最大限度上真实表现地物目标的回波强 度。这就是雷达图像校准所要达到的目的。 判分标准：给分点“雷达图像是地物目标回波强度用灰度来表示的一种形式” 为2分，校准误差产生的因素给3分，校准后达到的效果给2分。 4. 雷达高度计在工作状态时的基本特点为: (1)与电磁波作用的地(海)面目标为分布目标(平滑的或粗糙的) (2)雷达波束对目标的入射角接近零度(近垂直入射) (3)为提高高度分辨率,必须发射大带宽或极窄脉冲 (4)高度计提取的相对高度信息是波束照射足迹的平均高程. (5)为了探测目标表面的地球物理特性,充分利用了回波前沿的信息 (6)为了提取准确的高度信息,要求载体平台稳定,以确保天底指向精度. 判分标准：答对6个点即为满分，其中第四点为2分，其余的每个1分，共7分

四、计算（第一题为8分，第二题为12分，共20分）1、波长6cm的电磁波相当于多少GHZ频率？频率为12500MHZ的波其波长是多少m?解：由C=入*f可得3×108fi =6x10- =5×10° =5GHZ3×1083=0.024mn=12500×106125判分标准：解题公式正确给2分，代入公式并得出正确结果每个得3分。2分2. Z(y)= H - pcos0(p+Sp)=p2+B-2pBcos(90°-0+0)= p? + B?2pBsin(-a)4分= p? +B?+2pBsin(α-0)sin(0-0) = (p+8p)*-p* - B22分2pB1p由8p=1分2元pr? - B22元3分Z(y)= H-cosO2Bsin(α-0)_ 0元判分标准：公式推导大致如上，部分参数也可不一样，只要达到预期的推导原理即可

四、计算（第一题为 8 分，第二题为 12 分，共 20 分） 1、波长 6cm 的电磁波相当于多少 GHZ 频率？频率为 12500MHZ 的波其波长是多少 m？ 解：由 C=λ*f 可得 f 5 10 5GHZ 6 10 3 10 9 2 8 1 =  =   = − 0.024m 125 3 12500 10 3 10 6 8 2 = =    = 判分标准：解题公式正确给 2 分，代入公式并得出正确结果每个得 3 分。 2. Z( y) = H −  cos 2 分 ( ) 2 cos(90 ) 2 2 2  +  =  + −  − +  o B B = 2 sin( ) 2 2  + B − B  −  = 2 sin( ) 2 2  + B + B  − 4 分 B B       2 ( ) sin( ) 2 2 2 + − −  − = 2 分 由    2 t = 1 分       cos 2 sin( ) ) 2 ( ( ) 2 2 t t B B Z y H  − − − = − 3 分 判分标准：公式推导大致如上，部分参数也可不一样，只要达到预期的推导原 理即可