sar合成孔径雷达卫星数据

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1、北京揽宇方圆信息技术有限公司SAR合成孔径雷达卫星数据SAR基本原理雷达发展初期，出现的是真实孔径雷达（RealApertureRadar：RAR），由于成像分辨率与雷达天线的长度成正比，与波长和观测距离成反比，要想得到较高分辨率的SAR图像，需要增加天线的物理尺寸，限制其发展和应用，后来逐渐被合成孔径雷达SAR取代。SAR用一个小天线作为单个辐射单元，将此单元沿一直线不断移动，在不同位置上接收同一地物的回波信号并进行相关解调压缩处理。一个小天线通过"运动"方式就合成一个等效"大天线"，这样可以得到较高的方

2、位向分辨率，同时方位向分辨率与距离无关，这样SAR就可以安装在卫星平台上而可以获取较高分辨率的SAR图像。图：SAR成像原理示意图公司地址：北京市丰台区南三环万柳桥宝隆大厦1－1626电话：4006019091010－57113949北京揽宇方圆信息技术有限公司2.SAR几个重要的参数为了更好的理解SAR和SAR图像，需要知道几个重要的参数。2.1分辨率SAR图像分辨率包括距离向分辨率（RangeResolution）和方位向分辨率（AzimuthResolution）。图：距离向和方位向示意图距离向分辨

3、率（RangeResolution）垂直飞行方向上的分辨率，也就是侧视方向上的分辨率。距离向分辨率与雷达系统发射的脉冲信号相关，与脉冲持续时间成正比：Res(r)=c*τ/2其中c为光速，τ为脉冲持续时间。公司地址：北京市丰台区南三环万柳桥宝隆大厦1－1626电话：4006019091010－57113949北京揽宇方圆信息技术有限公司方位向分辨率（AzimuthResolution）沿飞行方向上的分辨率，也称沿迹分辨率。如下为推算过程：•真实波束宽度：β=λ/D•真实分辨率：ΔL=β*R=Ls(合成孔径

4、长度)•合成波束宽度βs=λ/(2*Ls)=D/(2*R)•合成分辨率ΔLs=βs*R=D/2其中λ为波长，D为雷达孔径，R为天线与物体的距离。从这个公式中可以看到，SAR系统使用小尺寸的天线也能得到高方位向分辨率，而且与斜距离无关（就是与遥感平台高度无关）。图：方位向分辨率示意图2.2极化方式公司地址：北京市丰台区南三环万柳桥宝隆大厦1－1626电话：4006019091010－57113949北京揽宇方圆信息技术有限公司雷达发射的能量脉冲的电场矢量，可以在垂直或水平面内被偏振。无论哪个波长，雷达信号可以

5、传送水平（H）或者垂直（V）电场矢量，接收水平（H）或者垂直（V）或者两者的返回信号。雷达遥感系统常用四种极化方式——HH、VV、HV、VH。前两者为同向极化，后两者为异向(交叉)极化。图：HV极化示意图图：VV和HH极化示意图公司地址：北京市丰台区南三环万柳桥宝隆大厦1－1626电话：4006019091010－57113949北京揽宇方圆信息技术有限公司极化是微波的一个突出特点，极化方式不同返回的图像信息也不同。返回同极化（HH或者VV）信号的基本物理过程类似准镜面反射，比如，平静的水面显示黑色。交叉极

6、化（HV或者VH）一般返回的信号较弱，常受不同反射源影响，如粗糙表面等。图：同一地区不同波长和极化方式得到的SAR图像2.3入射角（IncidenceAngle）入射角也叫视角，是雷达波束与垂直表面直线之间的夹角（如下图中的θ）。微波与表面的相互作用是非常复杂的，不同的角度区域会产生不同的反射。低入射角通常返回较强的信号，随着入射角增加，返回信号逐渐减弱。根据雷达距离地表高度的情况，入射角会随着近距离到远距离的改变而改变，依次影响成像几何。公司地址：北京市丰台区南三环万柳桥宝隆大厦1－1626电话：4006

7、019091010－57113949北京揽宇方圆信息技术有限公司图：SAR入射角示意图3.星载SAR拍摄模式星载SAR主要有三种拍摄模式：Stripmap，ScanSAR和Spotlight。当然最新的SAR系统拥有更多的拍摄模式，比如RADARSAT-2还用于超精细、高入射角等拍摄模式3.1条带模式-Stripmap当运行Stripmap模式时，雷达天线可以灵活的调整，改变入射角以获取不同的成像宽幅。最新的SAR系统都具有这种成像模式，包括RADARSAT-1/2，ENVISATASAR，ALOSPALS

8、AR，TerraSAR-X-1，COSMOSkyMed和RISAT-1。公司地址：北京市丰台区南三环万柳桥宝隆大厦1－1626电话：4006019091010－57113949北京揽宇方圆信息技术有限公司图：条带模式3.2扫描模式-ScanSAR扫描模式是共享多个独立sub-swaths的操作时间，最后获取一个完整的图像覆盖区域。它能解决Stripmap模式较小的刈幅。图：扫描模式公司地址：北京市丰台区南三环万柳