机载成像雷达系统已经应用了几十年,早期的系统处理数据后,在胶膜上产生影像,而现代的系统则采用数字的方式记录并处理雷达图像数据。过去20年,商用雷达成像卫星发射上天,如加拿大的RASARSAT卫星,欧洲航天局(ESA)的ERS-1和ERS-2遥感卫星,数字雷达图像的应用越来越广泛。大多数遥感系统将太阳作为能量源,成像雷达系统则不同,它是主动传感器,通过发射微波能量并记录回波信号获取地表特征信息。大部分成像雷达系统产生波长为1cm~1m的微波,比探测雨雪的气象雷达波长更长。这些微波信号穿过大气层和云层时几乎不受影响,也不会衰减。因此无论白天夜晚,成像雷达体系几乎可以在任何天气条件下形成地表特征地图。这些特点使得雷达成像特别适用于热带和极地地区,因为这些地区常年有云层覆盖,阻碍了可见光遥感探测。雷达图像不仅可以提供地表的地形信息,还有地表的物理和生物物理性质。雷达图像长期应用于地质研究,通过地表景象形成显示其内部结构特征的地图。卫星雷达图像通常用于监控北极海域的冰川情况,以及探测海洋表层泄漏的石油。雷达成像也应用于植被和农作物品种绘图、景观生态学、水文学、火山学。分析数字雷达图像前,必须先使用“Import process(导入处理)”将图像导入至TNTmips工程文件,TNTmips可以将以下传感器的雷达数据格式直接导入:ERS-SAR:欧洲航天局ERS-1和ERS-2卫星在其中一些数据格式中,除图像主文件以外,还有单独的头文件和引导文件,这些也是导入处理所必须的。导入雷达图像时,要确保以上所有文件在同一目录下。
(非相关:可选择性戳此支持)
如果雷达图像是其他文件格式,可以使用“用户定义”格式选项导入这些图像。使用这一选项时,必须创建一个格式文件来指定图像文件的结构、数值数据的类型、字节顺序以及在图像头文件和附属文件中经常查找的其他信息。
成像雷达系统向一侧发射离散的雷达脉冲,每个脉冲照射垂直于航行方向的地面区域中的一个条带。微波与物体表面或物体的一部分相互作用后返回雷达天线,系统记录该区域的脉冲回波及其往返的强度变化。由于微波在空气中以光速运动,对每个回波信号进行计时,就可以估算距离向(垂直于航行方向)对应的图像位置。航空器或航天器向前飞行(方位向),通过一系列的脉冲回波就可以形成图像。雷达几何成像中一个重要因素就是下视角,定义为飞机水平面与雷达天线和特定地形特征之间连线的垂直夹角,这条连线反映了脉冲的往返路径。地物与航行路径的距离越近,下视角越大,随着距离的增大而减小。不同因素影响着雷达图像在距离向和方位向的分辨率。距离向分辨率主要取决于单个脉冲的持续时间(微秒级),并且在远区会随着下视角的减小而改善提高。方位向分辨率主要取决于单个脉冲形成的波束宽度,波束宽度越窄,方位向分辨率越高。在早期的机载雷达系统中,可以通过增加雷达天线的物理尺寸来减小波束宽度,但在实践中对天线的尺寸是有限制要求的,天线不能很大。现代合成孔径雷达(SAR)系统的天线尺寸较短,但可以通过对多重雷达回波的综合处理,形成较长的等效合成天线。某一地表特征的图像,是由天线连续变化位置并收发脉冲而形成的。天线与目标之间的相对运动使回波信号产生差异,对不同脉冲数据进行解算,就能以良好的方位向分辨率确定地物特征的正确位置。
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