主動(dòng)式雷達(dá)遙感

前言

　　信息獲取與處理技術(shù)主題（308）是我國(guó)高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863）最早設(shè)立的主題之一。20多年來，由于航空、航天技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展，地球科學(xué)進(jìn)入了一個(gè)全新的天地。遙感為各種地學(xué)應(yīng)用提供了新的數(shù)據(jù)來源，為探索地球提供了一種新的方式，也為全球監(jiān)測(cè)提供了動(dòng)態(tài)信息，并成為研究人口、資源、環(huán)境的全球變化，以及它們之間的聯(lián)系的有效手段。　　從王之卓院士開始，眾多的攝影測(cè)量學(xué)者、遙感和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的專家為我國(guó)遙感影像的圖像分析與應(yīng)用方面作出了卓越的貢獻(xiàn)，為我國(guó)遙感領(lǐng)域在全球范圍占有令人尊敬的地位和享有影響作出了卓越的貢獻(xiàn)，為遙感信息領(lǐng)域的研究打下了深厚的理論基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，一些受到全球同行矚目的全數(shù)字化圖像處理技術(shù)和軟件系統(tǒng)走向市場(chǎng)，并享有盛譽(yù)?！　?0世紀(jì)90年代形成規(guī)模研究的地球科學(xué)，面臨著信息時(shí)代的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。與地球科學(xué)有關(guān)的學(xué)科與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、航天技術(shù)、數(shù)據(jù)壓縮和傳輸技術(shù)等的交叉和融合，產(chǎn)生了許多新的理論、概念和方法，推進(jìn)了地球科學(xué)信息化研究的發(fā)展。融合了地球科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息科學(xué)為一體的遙感信息科學(xué)正在形成，在這個(gè)領(lǐng)域，微波雷達(dá)遙感占有重要的地位。　　包括雷達(dá)和合成孔徑雷達(dá)（SAR和InSAR）、被動(dòng)式微波遙感系統(tǒng)以及航空激光雷達(dá)（Airborne LIDAR或稱為Airborne Laser Scanning）是國(guó)外20多年來研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。在合成孔徑雷達(dá)方面，因?yàn)槲⒉ǖ娜鞎r(shí)、全天候以及其高效的穿透性，因而這種方式的傳感器具有可見光遙感方式所不可替代和不具備的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)今，在微波雷達(dá)遙感傳感器技術(shù)和微波雷達(dá)遙感影像處理理論和算法方面，各國(guó)的學(xué)者近十幾年來一直給予關(guān)注，并進(jìn)行了不懈的研究。第一，我國(guó)遙感衛(wèi)星迅速發(fā)展，特別是氣象衛(wèi)星、海洋和資源衛(wèi)星的成功發(fā)射，為我們提供了豐富的自主遙感數(shù)據(jù)源，因此，對(duì)遙感圖像數(shù)據(jù)的理解和分析是提高我們遙感領(lǐng)域研究水平的需要；第二，遙感信息傳輸和成像機(jī)理的研究不僅是基礎(chǔ)性的研究，也是提高遙感成像精度、影像糾正以及推廣和普及遙感技術(shù)在國(guó)家建設(shè)中的應(yīng)用的需要，同時(shí)，這些基礎(chǔ)性和應(yīng)用性的研究為發(fā)展高光譜、多極化成像雷達(dá)的波譜糾正和影像分析，為三維影像獲取和多源信息的融合，為定量遙感研究，以及遙感影像的地學(xué)理解和分析提供了新的理論依據(jù)；第三，遙感數(shù)據(jù)為以地理信息系統(tǒng)為依托的三維綜合信息系統(tǒng)提供了高精度的影像數(shù)據(jù)，大大提高了圖像識(shí)別和空間分析的能力；第四，基于機(jī)載或星載三線陣CCD影像成像機(jī)理的研究、影像處理方法的研究、系統(tǒng)的研制，為開展月球和火星探測(cè)提供了可能的技術(shù)手段，大大提高了我國(guó)在這方面的研究水平。

內(nèi)容概要

本書從微波合成孔徑雷達(dá)和航空激光雷達(dá)兩方面系統(tǒng)地介紹了主動(dòng)式遙感的原理及其應(yīng)用。全書共分13章，前10章分別介紹了幾類雷達(dá)遙感系統(tǒng)、雷達(dá)遙感基礎(chǔ)、雷達(dá)圖像特征、雷達(dá)成像原理及構(gòu)像方程、雷達(dá)圖像糾正方法、InSAR技術(shù)原理及應(yīng)用、SAR圖像相位解纏方法、D-InSAR技術(shù)原理及應(yīng)用、雷達(dá)圖像的解譯和判讀等方面內(nèi)容；后3章系統(tǒng)地介紹了航空激光雷達(dá)技術(shù)及其數(shù)據(jù)處理的理論和方法，重點(diǎn)介紹了精度檢測(cè)的方法和精度檢測(cè)的結(jié)果。    本書可作為攝影測(cè)量與遙感專業(yè)研究生或高年級(jí)本科生的教材或參考書，也可以供從事遙感等研究的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章 緒言  1.1 遙感  1.2 主動(dòng)式遙感  1.3 雷達(dá)和合成孔徑雷達(dá)的發(fā)展第2章 雷達(dá)遙感系統(tǒng)  2.1 星載雷達(dá)遙感系統(tǒng)  2.2 其他新型星載雷達(dá)遙感系統(tǒng)  2.3 機(jī)載雷達(dá)遙感系統(tǒng)  2.4 非成像類微波傳感器簡(jiǎn)介第3章 雷達(dá)遙感基礎(chǔ)  3.1 雷達(dá)遙感的物理基礎(chǔ)  3.2 微波雷達(dá)遙感的特點(diǎn)  3.3 真實(shí)孔徑雷達(dá)  3.4 合成孔徑雷達(dá)  3.5 雷達(dá)參數(shù)的選擇第4章 雷達(dá)圖像特征  4.1 雷達(dá)圖像的輻射特性  4.2 雷達(dá)圖像的幾何特性  4.3 雷達(dá)立體圖像  4.4 典型地面目標(biāo)的散射特性  4.5 典型地面目標(biāo)的亮度溫度特性  4.6 雷達(dá)圖像與光學(xué)影像的差異第5章 雷達(dá)圖像的構(gòu)像方程  5.1 雷達(dá)圖像處理中常用的坐標(biāo)系統(tǒng)  5.2 雷達(dá)圖像處理中坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換  5.3 側(cè)視雷達(dá)圖像的構(gòu)像方程第6章 側(cè)視雷達(dá)圖像的糾正  6.1 側(cè)視雷達(dá)圖像幾何變形分析  6.2 側(cè)視雷達(dá)圖像幾何變形糾正  6.3 側(cè)視雷達(dá)圖像輻射畸變糾正  6.4 側(cè)視雷達(dá)圖像斑點(diǎn)噪聲消除方法第7章 干涉合成孔徑雷達(dá)  7.1 干涉合成孔徑雷達(dá)概述  7.2 干涉合成孔徑雷達(dá)測(cè)量原理  7.3 干涉合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)處理  7.4 利用合成孔徑雷達(dá)圖像生成DEM第8章 相位解纏  8.1 概述  8.2 相位解纏基本原理  8.3 基于路徑積分的相位解纏方法  8.4 最小二乘相位解纏方法  8.5 基于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的相位解纏方法第9章 差分干涉合成孔徑雷達(dá)及其應(yīng)用  9.1 差分干涉合成孔徑雷達(dá)簡(jiǎn)述  9.2 D-InSAR數(shù)據(jù)處理方法  9.3 D-InSAR數(shù)據(jù)處理間接方法  9.4 D-InSAR技術(shù)用于獲取地形形變  9.5 D-InSAR技術(shù)用于地形監(jiān)測(cè)第10章 雷達(dá)圖像解譯  10.1 雷達(dá)圖像的解譯標(biāo)志特點(diǎn)  10.2 雷達(dá)圖像中各類地物的解譯簡(jiǎn)介第11章 航空激光雷達(dá)系統(tǒng)原理介紹  11.1 概述  11.2 航空激光雷達(dá)系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取基本原理  11.3 航空激光雷達(dá)數(shù)據(jù)初級(jí)處理第12章 航空激光雷達(dá)數(shù)據(jù)后處理方法  12.1 航空激光雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域和潛力  12.2 數(shù)據(jù)后處理方法一般描述  12.3 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)模型用于數(shù)據(jù)處理  12.4 穩(wěn)健估計(jì)模型用于數(shù)據(jù)后處理第13章 航空激光雷達(dá)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)精度分析  13.1 引言  13.2 航空激光雷達(dá)系統(tǒng)硬件精度分析  13.3 航空激光雷達(dá)數(shù)據(jù)精度研究和分析方法參考文獻(xiàn)后記

章節(jié)摘錄

　　971年，委內(nèi)瑞拉為了對(duì)一片接近50萬平方千米的地區(qū)進(jìn)行制圖，進(jìn)行了一次雷達(dá)測(cè)量，借助于這次工程，委內(nèi)瑞拉與鄰國(guó)的邊界得到精確定位，并且對(duì)國(guó)家的水資源，包括幾條主要的河流進(jìn)行了準(zhǔn)確的勘測(cè)?！　⊥瑯邮加?971年的還有亞馬孫河流的雷達(dá)測(cè)量工程，對(duì)亞馬孫河流和巴西東北部地區(qū)進(jìn)行了全面的地質(zhì)勘測(cè)，那次雷達(dá)測(cè)量制圖工程之大超過以往任何一次。到1976年年底，工程完成了大約850萬平方千米區(qū)域內(nèi)超過160幅雷達(dá)鑲嵌圖?？茖W(xué)人員把這些雷達(dá)鑲嵌圖作為基本圖進(jìn)行了大量翔實(shí)的分析研究，包括地質(zhì)分析、木材總量分析、交通線路的重新定位以及礦產(chǎn)探測(cè)等，由此，發(fā)現(xiàn)了大量重要的地礦分布?！　±走_(dá)制圖還被廣泛應(yīng)用于海洋的海面監(jiān)測(cè)，確定海上風(fēng)、浪和冰凍的狀況，監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)的發(fā)生、運(yùn)動(dòng)、強(qiáng)度、方向等。　　而合成孔徑雷達(dá)是一種先進(jìn)的主動(dòng)式微波遙感系統(tǒng)，一種用于提供地面（水面）固定目標(biāo)、移動(dòng)目標(biāo)位置和地形資料的新型雷達(dá)。在眾多的航天遙感平臺(tái)中應(yīng)用最多，它可以安裝在有人駕駛和無人駕駛飛機(jī)上，也可以安裝在航天飛行器（衛(wèi)星、飛船）上。其探測(cè)目標(biāo)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性、可靠性和及時(shí)性是其他雷達(dá)系統(tǒng)無法比擬的，不失為空中探測(cè)的奪目“明星”。這種雷達(dá)在設(shè)計(jì)中通過雷達(dá)與目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及單元雷達(dá)波合成技術(shù)，使其在普通雷達(dá)中可傲視群雄。因?yàn)榫屠碚摱?，雷達(dá)天線越大，其探測(cè)監(jiān)視范圍也越大，但從隱藏性、機(jī)動(dòng)性和生存需要等因素考慮，又不能將天線做得過大，而合成孔徑雷達(dá)正是在這樣一種技術(shù)需求與客觀現(xiàn)實(shí)的矛盾中另辟蹊徑，它在方位向探測(cè)上采用合成孔徑技術(shù)，即利用雷達(dá)與目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，來合成一較大的等效天線孔徑，解決了雷達(dá)發(fā)展中的天線難題?！　『铣煽讖嚼走_(dá)的分辨率高，與可見光、紅外傳感器相比具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和無法替代的作用，被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研和軍事等領(lǐng)域。目前，在航空測(cè)量、遙感、衛(wèi)星海洋觀測(cè)、航天偵察、圖像匹配制導(dǎo)中正發(fā)揮著突出作用。歸納起來合成孔徑雷達(dá)具有以下幾種功能：　　（1）全天候、全天時(shí)觀測(cè)能力。當(dāng)雷達(dá)工作于高頻波段時(shí)，能在云層、雨、霧和煙塵環(huán)境下獲得清晰的目標(biāo)圖像。

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