【微波遥感第一期】基本概念
目录
- 📡 什么是微波遥感？
- 🌐 微波遥感的基本原理
- 📂 微波遥感的分类
- 📈 微波遥感的优缺点
- 微波遥感与雷达的关系
- 雷达的详细介绍
- 1. 雷达的基本原理
- 2. 雷达的主要组成
- 3. 常见雷达类型（遥感领域）
- 雷达与其他微波遥感的比较
- 参考
📡 什么是微波遥感？
微波遥感是一种利用微波波段（1 mm 到 1 m，对应频率为 300 MHz 至 300 GHz）电磁波获取地球表面信息的遥感技术。它主要分为主动微波遥感和被动微波遥感两种。
雷达遥感是微波遥感的另外一种常见叫法，实际上我们可以理解为微波遥感的狭义概念，比较口语化。
🌐 微波遥感的基本原理
1. 电磁波与地物相互作用
微波遥感通过检测微波与地球物体（如土壤、水体、植被、建筑等）之间的相互作用（反射、散射、吸收、辐射）来获取信息。
2. 波长与穿透性
微波波长比可见光和红外长，能穿透云层、雨滴、烟雾，甚至部分地表（如干燥土壤或积雪）。
这使得微波遥感不受天气条件和昼夜影响，具有全天候、全天时观测能力。
📂 微波遥感的分类
1. 按工作方式分类
✅ 主动微波遥感（Active Microwave Remote Sensing）
利用传感器自身发射微波信号，并接收其从目标反射回来的信号。
代表技术：
- 合成孔径雷达（SAR）
- 雷达高度计（Altimeter）
- 散射计（Scatterometer）
✅ 被动微波遥感（Passive Microwave Remote Sensing）
- 探测地物自身发射的天然微波辐射。
- 主要设备是微波辐射计（Radiometer）。
- 多用于气象、海洋监测。
2. 按波长（频率）分类
| 波段 | 波长范围 | 使用频率 | 应用示例 |
|---|---|---|---|
| L波段 | 15–30 cm | ~1–2 GHz | 植被穿透、土壤湿度 |
| C波段 | 3.8–7.5 cm | ~4–8 GHz | 地表结构、农业 |
| X波段 | 2.4–3.8 cm | ~8–12 GHz | 城市监测、军事 |
| Ku/K/Ka波段 | < 2.4 cm | 12–40 GHz | 降水、大气、水汽探测 |
📈 微波遥感的优缺点
✅ 优点
- 全天候、全天时观测
- 穿透云层和部分地物（植被、土壤）
- 可获取地形三维结构（如InSAR技术）
- 对表面粗糙度、湿度敏感
❌ 缺点
- 数据处理复杂、算法要求高
- 成像几何畸变较大（需配套校正）
- 成本较高（雷达设备复杂）
微波遥感与雷达的关系
✅ 微波遥感是大类，雷达是其中一种技术
- 微波遥感（Microwave Remote Sensing） 是利用微波波段的电磁波对地球表面进行探测的遥感技术。
- 雷达（Radar, Radio Detection and Ranging） 是一种主动微波遥感技术，即它自己发射微波信号，然后接收从目标反射回来的信号来获取信息。
🔁 因此，可以这样理解：雷达是微波遥感的一种实现方式，属于主动微波遥感的代表技术。
雷达的详细介绍
1. 雷达的基本原理
雷达系统的基本工作流程如下：
- 雷达天线发射一束微波脉冲（通常是高频率波段，如X波段、C波段等）。
- 微波遇到目标物体（如地面、建筑、海浪等）后发生反射或散射。
- 雷达接收天线捕获回波信号。
- 系统通过分析回波的强度、时间延迟、频移、极化等参数来判断目标的性质、位置和运动状态。
2. 雷达的主要组成
| 组成部分 | 功能 |
|---|---|
| 发射机 | 产生高能微波脉冲 |
| 天线 | 发射和接收微波信号 |
| 接收机 | 处理回波信号 |
| 信号处理系统 | 分析数据，生成图像（如SAR图像） |
3. 常见雷达类型（遥感领域）
| 类型 | 描述 | 应用 |
|---|---|---|
| 合成孔径雷达（SAR） | 利用卫星或飞机运动合成“大口径”，提高分辨率 | 地形测绘、地表变化监测 |
| 散射计（Scatterometer） | 测量海面散射特性，估算风速风向 | 海洋风场 |
| 雷达高度计（Altimeter） | 测量卫星到地表的垂直距离 | 海平面、冰盖、湖泊高度 |
| 多普勒雷达 | 利用频移测量物体速度 | 气象雷达、降水监测 |
雷达与其他微波遥感的比较
| 特点 | 雷达（主动） | 微波辐射计（被动） |
|---|---|---|
| 微波来源 | 自身发射 | 探测地物天然辐射 |
| 受天气影响 | 小 | 小 |
| 分辨率 | 高（如SAR） | 较低 |
| 应用 地形、 | 动态监测 | 气象、水文、海洋 |
| 成本 | 高，系统复杂 | 相对低 |