遥感教程第8-4页

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显示和解释了雷达图像中常见的被称为叠加和前向缩短的条件。讨论了不同视角和视角对雷达图像外观和信息的影响。


预缩和叠加

与来自远源的太阳光不同,雷达以连续平行光(光子)的形式将其信号发送到感测表面,雷达从点源发送一系列不连续(间歇)的光子脉冲,然后以角束的形式扩散。此外,返回信号与发送信号密切相关,因为发送到目标和返回的时间与脉冲的历史有关。目标的任何部分相对于近距离和远距离的位置都会影响其尺寸。一般来说,表面的宽度,不管是水平的还是倾斜的, 出现 当光束从近到远扩散时增加。

对于平面以外的地形表面,不规则对生成图像的外观有显著影响。在地形起伏较大的山区雷达图像中,可能会出现不寻常的几何特征。面对雷达的山丘或山脊斜坡会受到称为 缩短时间 表示为面侧(明调)斜坡的压缩或“变薄”,以及阴影侧的延伸。在雷达图像中,所有的前坡(朝向入射光束的前坡,这里是从右侧)在某种程度上都被缩短了。从视觉上看,这些斜坡似乎扭曲了,面对的斜坡似乎倾向于雷达平台,好像它们更陡。随着凹陷角度的增加,几何体使坡长(从上到下)逐渐减小,从而增加了前缩短的程度。山脊山脉对侧的斜坡通常不会被照亮,因此呈现为阴影(没有信号返回,因此变暗)。雷达遮挡的阴影会随着视角的增加而变宽,因此它们也会从投影的尺寸上变形。下面的图像是典型的在飞机雷达图像中看到的山区地形缩短。

因此,这种斜坡位移在场景的近距离部分比远距离部分更为明显。在几何上,当雷达波前比光束照射的斜角陡时,就会发生前向缩短。在极端情况下,斜坡看起来像是倒过来的,并被覆盖,这被称为 停靠。 当观察角度小于前坡角度时,会出现这种效果,导致斜坡顶部在底部之前发送其返回(在近距离位置失真最严重)。在上面的图片中,一些叠加发生在底部附近。

` <>`__8-11From what direction is the incoming radar illumination coming? Describe the physical appearance of the mountains, i.e., characterize the distortion. `ANSWER <Sect8_answers.html#8-11>`__

雷达光束沿着观察方向移动时,总是可以通过明亮的斜坡的位置来确定——就像那些被阳光照射的指示太阳方位的斜坡一样,雷达平台将以大约90°的角度向右(朝相反的方向)移动。长而明亮的斜坡。

当雷达单元位于地表以上时,前向缩短效应趋于减小,并在整个图像中显得更加均匀。轨道卫星上的雷达就是这样。下一幅图像很好地显示了这种效果。这是北卡罗莱纳州部分松山冲断的海景图像:

倾斜范围图像也可能显示另一个几何扭曲,表示为规则形状特征的压缩(方形裁剪区域看起来类似菱形),在平坦地形的近距离位置最大。如果我们知道地形的独立信息,我们可以把这些图像转换成地面图像。还有其他的扭曲来自飞行中不稳定的飞机运动(稳定的空间平台是零)。我们也可以通过进一步的处理来补偿这些。

照明方向的影响

起伏或多山地形中的线性特征,如长而直的山谷或山脊,通常与明亮的斜坡阴影效果结合在一起,在这种效果中,模式根据其相对于飞行线或观察方向的方向而变化。我们通过唐纳德·怀斯(马萨诸塞大学)教授进行的一项有趣的模拟实验来说明这一效果,他使用了一张覆盖着黑火药的三维地形图,从多个方向以低人工光角度照明:

对这两幅图像的简单浏览显示了一个立即明显的区别:N 60°E图像中,趋势为N 30°E的山脊和山谷得到了强烈增强,而如果其线性方向趋向于N 60°E,则强调了从N 30°E方向照亮的类似特征。注意,在两幅图像中当两个角度之和为90°时,也就是说,光照垂直于突出的趋势。在每个场景中都可以看到不同方向的其他特征,但表情柔和。正如我们看到的 page 2-8 ,这种线性趋势受照明方位角和角度影响的现象在陆地卫星图像中非常明显,产生了方向偏差。这种偏差从方位玫瑰图上的断裂图中可以明显看出,在该图中,朝向东北-西南方向(大致垂直于上午的太阳角)的断裂倾向于主导方向的分布。这种趋势在机载雷达图像中是一种优势,因为我们可以选择飞行线方向来强调和强调某些感兴趣的方向,以优化所有方向的裂缝检测。

这种对光照方向的依赖性有利于在地形上进行雷达飞行,这些地形对山脊、断层谷和寻求线性特征的其他条件的方向差异敏感。下一幅(航空)雷达图像清楚地表明,当照明方向相对于场景方向(以北为参考)移动时,会产生不同的视点(和信息提取)。

来自Drury,S.A., 地质图像解释 1987年,Allen&Unwin

通过键入几个特征可以看到效果,例如(e)处的溪谷,因为这些“旋转”的场景移动由北箭头指示。这是相同的地形,但它的外观,如由改变的斜坡照明控制,在这两个视图中似乎相当不同。请注意,从上到下缩短的时间会减少;靠近顶部(近距离)的前部照明斜坡显示重叠。

为了把这一点带回家,考虑一下非洲国家尼日利亚前寒武纪岩石的图像。

在左侧图像中,看方向是从底部开始;在右侧图像中,照明是从右侧开始。相同的场景-但在地形和结构特征的表达上存在显著差异。

` <>`__8-12对几个比较明显的区别进行评论? **ANSWER**


主要作者:Nicholas M.Short,高级电子邮件: nmshort@nationi.net