微波遥感技术：真实孔径雷达基本原理解析

"微波遥感课件" 微波遥感是一种利用雷达系统对地球表面进行探测的技术，尤其在云层覆盖、夜间或者恶劣天气条件下，它依然能够获取地表信息，因为微波可以在这些条件下穿透。这篇课件深入介绍了微波遥感的基础原理及其在真实孔径雷达（Real Aperture Radar, RAR）中的应用。 首先，微波遥感的物理基础在于雷达系统发射的微波与地表相互作用。这些微波由雷达天线发出，当它们遇到地表物体时，会发生散射。部分散射回的信号被雷达接收，通过分析这些回波，我们可以获取地表的特征信息，如纹理、形状和材质。 真实孔径雷达，是相对于合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）的一种雷达系统。它的天线长度是实际的物理尺寸，而非通过合成技术扩大。真实孔径雷达的工作原理依赖于运动平台（如飞机或卫星）携带天线在空中掠过，天线向地面发射波束，并在平台移动方向形成狭窄的波束，垂直方向则有较宽的覆盖范围。 脉冲几何分辨率是RAR系统的一个关键参数，它主要取决于天线长度和脉冲宽度。雷达波与地物相互作用后，部分能量散射回，形成随时间变化的信号，这些信号被接收器捕获并处理。天线长度决定了雷达的横向分辨率，而脉冲宽度影响着纵向分辨率。 真实孔径雷达的工作流程包括：发射脉冲，地表散射，接收回波，以及信号处理。雷达系统发射的电磁波与接收的回波保持相干性，这是雷达成像的基础。相干性允许精确测量回波的相位信息，这对于重建高分辨率的图像至关重要。 相干成像是雷达系统的一个核心特性，它涉及到频率稳定性的本机振荡信号。这些信号在空间和时间上可以准确定位。雷达图像的每个像素都包含相位信息，通常以复数的形式存储，实部和虚部分别代表幅度和相位。例如，ESA的ERS雷达系统参数表明，其波长为5.66厘米，带宽为16MHz，这些参数直接影响了雷达的分辨率和性能。 微波遥感，特别是真实孔径雷达，提供了一种独特的方式，用于获取地球表面的详细信息，无论天气条件如何。通过理解和应用这些基本原理，科学家和工程师可以利用雷达数据进行地形测绘、灾害监测、环境研究等多种任务。