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1、第17卷第5期遥感技术与应用Vol.17No.102002年10月REMOTESENSINGTECHNOLOGYANDAPPLICATIONOct.2002雷达遥感的地质学应用及其进展谭衢霖,邵芸,范湘涛(中国科学院遥感应用研究所遥感信息科学开放研究实验室,北京100101)摘要:合成孔径雷达(SAR)遥感以其独有的全天时、全天候观测能力和对地表的穿透性及形态探测能力,特别是现在新型成像雷达技术的发展,使之在地质学应用中具有独特的优势。结合SAR应用技术的发展阶段,即由单波段单极化到多波段多极化,再发展到现在极
2、化测量和干涉测量阶段,综述了成像雷达遥感在地学中的应用,特别是对新型成像雷达技术(极化雷达、干涉雷达)的地学应用作了介绍。关键词:SAR;遥感;地学应用;极化雷达;干涉雷达中图分类号:TN958;TP79文献标识码:A文章编号:1004-0323(2002)05-0269-061引言2地质体微波散射理论成像雷达遥感,一般即指合成孔径雷达(SAR)2.1影响地质体散射特性的因素遥感,其显著特点是主动发射电磁波,具有不依赖太地质体散射是电磁波与地质体相互作用的结阳光照及气候条件的全天时、全天候对地观测能力,果,雷达
3、图像上的灰度数字值是相应地面地物的雷并对云雾、小雨、植被、及干燥地物有一定的穿透性,达后向散射回波强度在图像上的反映。这可用雷达此外,通过调节最佳观测视角,其成像的立体效应可方程来表示:以有效地探测目标地物的空间形态,增强地形地貌P22tGK00Pr=34RA=kR信息。这些独特的优势使得雷达遥感相对光学遥感,(4P)R在地质学中得到了更为广泛的应用和深入发展。其中:Pr为雷达接收功率;Pt为雷达发射功率;G为地质学是雷达遥感除了军事侦察以外最早的应天线增益;K为波长;R为天线与目标地质体之间的0用领域,起始于
4、20世纪60年代美国在云雾覆盖、林距离;R为后向散射系数,与地质体物理特性参数木繁茂的南美开展的大规模机载雷达地质应用试(表面粗糙度、复介电常数)等有关;A为目标地质体〔1〕验。进入20世纪80年代,机载雷达遥感已作为一的雷达后向散射截面。k是一个与雷达系统参数(波种成熟的技术应用于地质探测中,而星载雷达遥感长、极化、发射功率、天线增益)及成像几何位置(入射角,天线到目标地质体的距离)有关的因子。显然,也蓬勃发展起来。合成孔径雷达图像能提供十分丰在雷达系统参数及成像几何位置不变的情况下,雷富的地质构造、岩性、隐
5、伏地质体等地质矿产信息,达图像上的后向散射强度仅随目标地质体物理特性尤其在火山、陨击、大断裂等地质构造探测,以及构参数——后向散射系数而变化。如果在绝对尺度上造带控制下的金属矿床探测等方面具有独特的优0已知k,就可把像元的灰度数字值DN(i,j)直接与R〔2〕势。随着新型成像雷达遥感技术(极化雷达、干涉联系起来,生成一幅在绝对尺度上强度直接和后向雷达)的出现及地质应用的深入,雷达遥感获取的信散射系数有联系的图像(即绝对定标)。如果只知道息越来越多,越来越全面,数据处理方法和手段越来k的相对变化,就只能生成一幅相
6、对后向散射图像越完善,雷达遥感已经深入到可以进行地壳形变、地(即相对定标)。〔3〕震孕育、板块运动及地面沉降的测量和研究。决定雷达图像后向散射强度的岩石表面性质主收稿日期:2002-07-19;修订日期:2002-09-07基金项目:国家自然科学基金项目(49989001)和中国科学院知识创新(KZCX2-312)资助项目。作者简介:谭衢霖(1975-),男,博士生,主要研究方向为雷达遥感数据处理与应用。270遥感技术与应用第17卷要是表面粗糙度和复介电常数。表面粗糙度取决于Kuan、Frost滤器,Gamma
7、Map滤波、增强Lee、表面结构形迹,如沙、砾和卵石的颗粒及风化碎屑。Frost滤波等等。除未固结的砾石、沙和粘土外,表面粗糙度和岩性之雷达图像经过处理与增强以后,对其进行解译间并没有固定的关系。因此,不同岩性的岩石可能有可以充分利用雷达图像的解译标志,即色调、纹理、相同的雷达回波。因此,在雷达图像上识别岩性,必形状、大小等,同时结合典型地物的雷达图像特征解须利用岩石的地貌表现和风化特征。译经验。为了从雷达图像上提取专题信息,可以将雷复介电常数是对表面物质电性的测量,它强烈达图像与其它遥感信息源进行复合,采取适
8、当的图地影响着物质吸收电磁波能量的能力,并影响着电像处理、变换、增强方法,如直方图调节、多波段图像磁波能量的反射率。物质的相对介电常数由实部和假彩色合成、HIS变换、比值合成等等。当然,上述处虚部组成,实部代表物质的介电常数,而虚部表示物理都是针对常规单波段单极化及多波段多极化雷达质的损耗因子。复介电常数在很大程度上取决于表图像而言的,新型成像雷达(极化雷达、干涉雷达),面物质的含水量
