微波遥感原理习题解答

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。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。2.试绘出水平极化和垂直极化波。3.波长8mm相当于多少GHZ频率？频率为90GHz的波其波长是多少？f=光速/波长=37.5GHZλ=光速/频率=3.3mm4.试总结分析大气对微波的吸收和散射作用大气对微波的吸收作用主要是氧分子和水分子所致，散射作用主要是大气微粒所致，两者均会引起微波的衰减。氧分子对微波的吸收中心波长位于2.53mm和5.0mm处，水分子对微波的吸收中心波长位于1.6mm和13.5mm处，前者对微波吸收作用较强，一般可采用2.06~2.22mm、3.0~3.75mm、7.5~11.5mm和20mm以上作为微波遥感的窗口。大气微粒包括水滴、冰粒和尘埃。当微粒直径远小于波长时，发生瑞利散射，散射截面积与波长的4次方成反比；当微粒直径大于波长时，发生米氏散射，散射截面积与波长的0-2次成反比。微波在非降水云层中的衰减，主要由水粒的吸收引起，在一定温度和一定的微波波长下，与云层含水量呈线性正相关。微波在降水云层中的衰减，主要是米氏散射，不能忽略。在1—300GHz（微波）的频带内，随着波长愈来愈短，大气对微波能量传播的衰减作用由弱到很强，云层微粒和雨微粒对微波的吸收和散射作用从轻微到十分显著。5.试以侧视雷达从发射脉冲到接收回波的成像过程说明侧视雷达图像距离向分辨率的推导原理。在地面可以分辨的两目标最短距离就是侧视雷达图像的距离向分辨率。雷达发射的是短脉冲，信号之间必须相差一个脉冲长度才能分开来。Rr=τ*C*secβ/2(画图略)6.试分析合成孔径侧视雷达与真实孔径侧视雷达不同之处1.合成孔径侧视雷达天线是在不同位置上接受同一地物的回波信号；真实孔径侧视雷达天线则在一个位置上接受目标的回波。2.合成孔径雷达方位向分辨率仅与天线孔径有关，且成正比；真实孔径雷达方位向分辨率与波长、斜距、天线孔径有关，且与天线孔径成反比。3.真实孔径雷达得到是地面图像，合成孔径雷达得到是相干图像，需要复杂的数据处理后，方能恢复成地面的实际图像。7.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。RCS?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。8.地面分辨元和平均面分辨元的意义是什么，为什么要提出平面分辨元地面分辨元是距离分辨率和方位分辨率的乘积，地面分辨元相等，则解译效果相同。平均面分辨元是照射带近距离端NR到远距离短FR所有分辨单元面积之平均。因为距离分辨率是俯角的函数，导致地面分辨元在照射带宽度内是变化的，所以提出平均面分辨元来描述图像的空间分辨率。9.近距离压缩与透视收缩的区别是什么？近距离压缩是值距离雷达较近的地块在斜距图像上被压缩，距离天线越紧，收缩量越大。透视收缩是指山上面向雷达的一面在图象上被压缩，这一部分往往表现为较高的亮度，故而一般图像上前坡比后坡亮；坡底的收缩度比坡顶大；山坡的坡度越大，收缩量越大。10.为什么地物表面的粗糙度都是相对的？瑞利准则及修改后的瑞利准则指出，粗糙度不仅取决于地物不规则高程h，还与波长和俯角（或入射角）有关。同一地表面，波长较长时显得光滑，波长较短时被认为粗糙。当俯角很小，即波束接近掠射时，地物表面常常被认为光滑。11.点目标与硬目标有什么不同和相同之处？【相同】两者回波信号均较强，且占地面积较小。【不同】点目标比分辨单元小得多，而硬目标不限制在分辨单元之内，其回波信号在图像上往往表现为一系列亮点或一定形状的亮线；硬目标回波具有很强的方向性，点目标不具有；硬目标回波信号必定很强，而点目标大部分很强。12.角反射器在什么情况下没有回波？角反射器的指向角（两面角轴线与雷达波束所在平面的夹角）远偏离90度时。13.为什么植被含水量越大，其图像灰度值越大，而湖水在图像上却很暗？植被含水量越大，其复介电常数越大，使得雷达波束穿透力减小，反射能量增大，从而其图像灰度值越大。而湖水接近于平面，雷达波束产生镜面反射，导致回波信号很小，在图像上表现为暗区。14.不同粗糙度土壤的散射系数曲线的交点说明了什么？说明了对于各雷达波段都存在一入射角，对于该入射角，裸露土壤的散射特性与粗糙度无关，仅与地面含水量有关，这是利用侧视雷达探测土壤湿度的重要依据。15.为什么逆风观测海面的散射系数一般比顺风观测时大？顺风时海面较为光滑，逆风时海面较为粗糙，粗糙度越大，散射系数越强。16.雷达图像的几何变形包含哪些？近距离压缩、透视收缩和叠掩。17.什么叫等效中心投影在估计出测绘雷达等效焦距f之后，设想有一个焦距为f的摄影机与侧视雷达同时工作，对同一地区中心投影获取图像。18.试说明速度矢量变化对合成孔径侧视雷达图像变形的影响合成孔径雷达对同一点的回波信号是在不同位置获取组合的，其原始影像即信号图像上记录的是一系列衍射条斑，条斑中虚线段的长度及间隔在解码后决定了像点在图像上的位置。当雷达运载工具的航速矢量变化时，条斑的形状会发生变化，从而引起图像变形。19.试说明各种几何校正方法是在什么情况下采用。利用多项式的几何校正方法：地面起伏不大，校正精度要求不高；利用模拟图像的几何校正方法：已知地理信息数据库、地物目标散射特性数据库、雷达设备参量、成像参数等数据；利用构像方程的几何校正方法：校正精度要求高，已知高程信息；20.简述基于距离-多普勒的雷达构象方程原理。复杂，见课本或者PPT。21.在雷达图像上作平面测量时，为什么要作光点尺寸补偿由于雷达图像记录了地面上每一分辨单元中的地物回波信号，若这一分辨单元中由某一地物回波信号很强，即使它在这一分辨单元所占的比例很小，依然能使所在分辨单元较亮，所以量测结果须减去一个分辨单元的长度，而对于无回波地物或阴影的长度计算则正好相反，须加上一个分辨单元的长度，因为其两端所处的分辨单元可能有回波信号较强的地物。22.在雷达图像上根据阴影和叠掩量测地物高度的前提是什么？目标是独立山丘或者直立目标。23.去相关是如何影响干涉测量的一方面增加图像中搜索同名点的难度，另一方面对于同一点上的相位差产生失真现象。24.为什么要进行相位解缠因为利用INSAR数据估计相位差值时，只能得到相位差值的小数部分，而整周数却不得而知，所以需要相位解缠来计算相位差整周数部分，才可以计算高程值。