遥感教程第8-5页


The mode of polarization in the outgoing signal, and then its interaction with the target, will determine the compound polarization of the returned signal. A parameter called the dielectric constant has an effect on the intensity of signal return.Surface roughness also affects the signal character. Depending on radar wavelength and on the size/shape aspects of target features, different radar bands have differing degrees of penetrability through clouds, forest canopy, and surface materials.


雷达极化(宾夕法尼亚州哈里斯堡);树叶穿透


雷达图像音调也可能以另一种系统可控的方式变化。当一个光子能量脉冲离开发射器时,它的电场矢量可以在水平(H)或垂直(V)方向振动,这取决于天线的设计。大多数反射脉冲都是平行极化的,即返回时与发射脉冲的电场振动方向相同。因此,我们可以得到发送和返回信号的hh或vv极化对。然而,当撞击目标时,脉冲会在一定程度上发生去极化,从而使不同振动方向的反射波返回。第二个天线接收与发射方向正交的交叉极化,导致VH或HV模式(第一个字母指发射信号)。一些地面特征在平行或交叉极化图像中显示大致相同。但是,植被,特别是,由于多个反射分支和树叶的去极化作用,在高、甚高频模式下,往往表现出不同程度的图像亮度。将下面显示的哈里斯堡高压图像与 previous K-band image 在hh模式下同时获得的区域。

` <>`__8-13Describe the principal differences you note between the HV and HH modes. `ANSWER <Sect8_answers.html#8-13>`__ **

其他因素有助于返回信号的亮度或强度。两种材料特性通过这些属性与输入脉冲的相互作用方式提供了关于成分和表面状态的线索。一个特性是介电常数(其符号是希腊字母, κ ,kappa),即材料电容与真空电容之比(产生无量纲数;真空时,k的值任意设定为1)。它是根据材料的电响应来测量导电性和反射率的一种方法。这种电性能描述了一种材料保持电荷的能力(容量),它也测量了材料在电场作用下极化的能力。雷达波能深入到低介电常数的材料中,从高介电常数的材料中更有效地反射。的值 κ 对于大多数干燥的岩石和土壤,范围从3到16;对于含有杂质的水,范围从80到80。湿润土壤的值通常在30到60之间。因此,反射脉冲强度的变化可能表明土壤水分的差异,其他因素不变。岩石之间的差异通常太小,仅凭这种性质无法区分大多数类型。

第二个材料特性是粗糙度。材料表面粗糙度的自然状态或栽培状态彼此不同。在这个意义上,粗糙度指的是与表面或其上物体的纹理相关的微小不规则(例如,可能具有多种形状的密集植被)。示例包括麻点材料、颗粒土、砾石、草叶和其他覆盖物的表面特征,这些覆盖物的表面尺寸变化在毫米到厘米之间。不规则的高度,加上雷达波长和接触点的掠射角,决定了表面的光滑(镜面反射)、中间或粗糙(漫反射)行为。为了量化不同波段的影响,具有给定小不规则高度(cm)的表面将分别反射Ka波段(λ=0.85cm)、X波段(λ=3cm)和L波段(λ=25cm)雷达波,就好像它是光滑、中间和粗糙的表面一样。其他平均高度产生不同的反应,从“所有平滑”到“所有粗糙”的组合,为几个波段使用。这种情况意味着,如果我们给每个波段指定一种颜色,一台雷达在准多光谱模式下同时广播三个波段,就可以产生颜色合成(见下文)。不同波段图像的相对强度(灰度)模式可以作为不同材料的诊断色调特征,这些材料的表面显示对比粗糙度。

雷达穿透


雷达波长也会影响目标顶部到地面的穿透能力。穿透深度随波长的增加而增大,λ:L和P波段雷达的穿透深度大于K或X波段。在森林中,较短的波长,如C波段,主要从遇到的第一片叶子反射,因此,从树冠顶部反射。在较长的波长下,大多数树叶太小,对后向散射影响不大,尽管树枝会相互作用,所以树冠会不同程度地穿透。下面这张由SIR-C航天器上的SAR拍摄的图像显示了L波段雷达是如何穿透巴西亚马逊流域浓密、连续的热带植被覆盖层,从而拍摄到下方的缓坡地形。

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SIR-C L-band image of the Amazon Basin, Brazil, with some penetration of the dense vegetation canopy.

所有普通雷达波段的信号都通过组成云的微小水滴,使这种凝结对光束有效透明或不可见。然而,大冰晶或雨滴会产生反向散射K波段辐射。天气雷达依靠这个波段来“描绘”云层,并利用多普勒效应(视向或远离接收器的运动而定的明显频移)来确定云层的运动。

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