雷达对地观测理论与应用PDF电子书下载

第一篇 雷达对地观测理论与雷达系统 2

Chapter 1 Fundamental Principles of Radar Remote Sensing 2

§1.1 Radar Remote Sensing Principles 2

1.1.1 Electromagnetic wave and spectrum 2

Part ⅠTheories and Systems of Radar for Earth Observation 2

第一章 雷达对地观测原理 2

1.1.1 电磁波与电磁波谱 2

§1.1 雷达遥感基础 2

1.1.2 Radar equation and radar scattering cross section 5

1.1.2 雷达方程与散射截面 5

1.2.1 雷达工作方式 9

1.2.1 Radar operation 9

§1.2 合成孔径雷达系统 9

§1.2 Synthetic Aperture Radar 9

1.2.2 Real aperture radar and synthetic aperture radar 11

1.2.2 真实孔径雷达与合成孔径雷达 11

1.2.3 Range resolution and pulse compression technique 16

1.2.3 距离分辨率与脉冲压缩技术 16

1.2.4 Azimuth resolution and aperture synthesis technique 19

1.2.4 方位分辨率与孔径合成技术 19

§1.3 Radar System Parameters and Scene Parameters 22

1.3.1 Radar system para？eter 22

§1.3 雷达系统参数和地物参数 22

1.3.1 雷达系统参数 22

1.3.2 Radar target parameters 31

1.3.2 环境目标参数 31

§1.4 Radar Backscattering Characteristics and Models 38

§1.4 地物微波后向散射特性与模型 38

1.4.1 信号分布模型 39

1.4.1 Signal distribution model 39

1.4.2 Scene and relevant model 40

1.4.2 地物及相关模型 40

1.4.3 Computer simulation of signal distribution 41

1.4.3 信号分布的计算机模拟 41

§2.1 Airbome Imaging Radar Systems 44

§2.1 机载成像雷达系统 44

2.1.1 中国机载雷达系统 44

Chapter 2 Radar Systems for Earth Observation 44

第二章 雷达对地观测系统 44

2.1.1 Chinese SAR 44

2.1.2 American SAR 46

2.1.2 美国机载雷达系统 46

2.1.3 Japanese SAR 52

2.1.3 日本机载雷达系统 52

2.1.4 Canadian CV-580 SAR 54

2.1.4 加拿大CV-580 SAR系统 54

2.1.5 德国E-SAR系统 56

2.1.5 Ger？an E-SAR 56

2.1.6 Danmark EMISAR 57

2.1.6 丹麦EMISAR系统 57

2.1.7 Holland PHARUS and PHARS SAR 58

2.1.7 荷兰PHARUS和PHARS系统 58

2.1.8 Israeli YSAR 59

2.1.9 Australian INGARA 59

2.1.9 澳大利亚INGARA系统 59

2.1.8 以色列YSAR系统 59

2.1.10 瑞典CARABAS SAR系统 60

2.1.11 南非SASAR系统 60

2.1.10 Swedish CARABAS SAR 60

2.1.11 South Africa SASAR 60

2.1.12 Russian VEGA-M SAR 62

2.1.12 俄罗斯VEGA-M SAR系统 62

§2.2 航天飞机雷达系统 62

2.2.1 SIR-A系统 62

§2.2 Shuttle Imaging Radar Systems 62

2.2.1 SIR-A 62

2.2.2 SIR-B系统 63

2.2.2 SIR-B 63

2.2.3 SIR-C/X-SAR系统 64

2.2.3 SIR-C/X-SAR 64

2.2.4 SRTM SAR 66

2.2.4 SRTM系统 66

2.3.1 Seasat SAR 71

§2.3 Satellite Imaging Radar Sysatem 71

§2.3 星载雷达系统 71

2.3.1 海洋卫星雷达 71

2.3.2 金刚石卫星雷达 73

2.3.2 Almaz SAR 73

2.3.3 JERS-1 SAR 75

2.3.3 日本地球资源卫星雷达 75

2.3.4 ERS-1/2 SAR 76

2.3.4 欧洲遥感卫星雷达 76

2.3.5 加拿大雷达卫星 78

2.3.5 Radarsat SAR 78

2.3.6 赤道卫星测雨雷达 80

2.3.6 TRMM SAR 80

§2.4 雷达散射计及高度计 81

§2.4 Radar Scatterometer and Altimeter 81

2.4.1 雷达散射计 82

2.4.1 Radar scatterometer 82

2.4.2 雷达高度计 86

2.4.2 Radar altimeter 86

Chapter 3 New Concept Imaging Radar Systems 94

§3.1 Polarimetric SAR 94

3.1.1 Introduction to polarimetric wave 94

第三章 新型成像雷达 94

§3.1 极化雷达 94

3.1.1 极化波概述 94

3.1.2 极化雷达系统 101

3.1.2 Polarimetric SAR system 101

3.1.3 极化分析理论 103

3.1.3 Theory of polarimetric SAR analysis 103

3.1.4 Polarimetric SAR analysis for surface scattering 107

3.1.4 地物散射特性极化分析 107

§3.2 Interferometric SAR 112

3.2.1 Interferometric SAR principles 112

§3.2 干涉雷达系统 112

3.2.1 干涉雷达成像原理 112

3.2.2 Interferometric SAR t？chnique 115

3.2.2 干涉雷达测量技术 115

3.2.3 极化干涉测量技术 126

3.2.3 Polarimetric interferometric SAR 126

3.2.4 INSAR roles 131

3.2.4 干涉雷达的作用 131

§3.3 聚束雷达与曲线雷达 135

3.3.1 聚束雷达 135

§3.3 Spotlight SAR and Curvilinear SAR 135

3.3.1 Spotlight SAR 135

3.3.2 曲线雷达 137

3.3.2 Curvilinear SAR 137

4.1.1 相对定标和绝对定标 140

第二篇 雷达数据处理方法与技术 140

第四章 雷达定标与成像处理技术 140

§4.1 雷达定标 140

CHAPTER 4 Radar calibration and Imaging Process Technique 140

Part ⅡSAR Data Processing Methods and Techniques 140

4.1.1 Relative calibration and absolute calibration 140

§4.1 Radar Calibration 140

4.1.2 系统传递函数 141

4.1.2 System transferring functions 141

4.1.3 Calibration equation 142

4.1.3 定标方程 142

4.1.4 内定标器 145

4.1.4 Inner calibrator 145

4.1.5 外定标器 146

4.1.5 Exte？al calibrator 146

4.1.6 CASSAR external calibration experiment 148

4.1.6 CASSAR外定标实验 148

§4.2 雷达成像处理方法 149

§4.2 Radar Imaging Process Methods 149

4.2.1 合成孔径雷达成像处理过程 150

4.2.1 SAR imaging process procedure 150

4.2.2 SAR target response signals 151

4.2.3 Range migration 151

4.2.3 距离迁移问题 151

4.2.2 合成孔径雷达点目标响应信号 151

4.2.4 Range-Doppler processing 152

4.2.4 距离-多普勒成像处理方法 152

4.2.5 De-ramped processing methods 155

4.2.5 解斜坡成像处理方法 155

4.2.6 阶梯变换成像处理方法 157

4.2.6 Step transform processing 157

4.2.7 Chirp-Scaling成像处理方法 158

4.2.7 Chip-Scaling imaging process 158

4.2.8 Wave-number domain processing 161

4.2.8 波数域成像处理方法 161

5.1.1 Antenna pattern correction 164

Chapter 5 SAR Image Processing technique 164

§5.1 SAR Image Radiometric Correction and Enhancement 164

§5.1 雷达图像的辐射校正和增强 164

第五章 雷达图像处理技术 164

5.1.1 天线方向图校正 164

5.1.2 SAR image ratio transform and contrast adjustment 165

5.1.2 雷达图像的比例变换和反差调整 165

5.1.3 雷达图像质量评价 166

5.1.3 SAR image quality evaluation 166

5.1.4 斑点噪声的形成机理和斑点压制滤波 167

5.1.4 Mechanisms of speckle forming and speckle reduction filters 167

5.2.1 雷达图像几何特点 179

§5.2 Geometric Correction of SAR Image 179

5.2.1 Geometric characters of SAR image 179

§5.2 雷达图像几何校正 179

5.2.2 雷达图像几何粗校正与精校正 182

5.2.2 SAR image ortho-correction and geo-reference correction 182

5.2.3 雷达图像的几何粗定位 183

5.2.3 SAR image registration 183

5.2.4 Guindon method of SAR image rectification 185

5.2.4 Cuindon的雷达图像精校正方法 185

5.2.5 基于多中心透视变换的雷达图像几何精纠正 191

5.2.5 SAR image rectification based on multiple-center transform 191

5.2.6 DEM extraction from SAR stereo pairs 196

5.2.6 利用雷达图像立体像对提取DEM 196

§5.3 变化检测 197

5.3.1 利用图像强度差别检测变化 197

§5.3 Change Detection 197

5.3.1 Change detection using image in？ensity difference 197

5.3.2 Change detection using speckle de-correlation 199

5.3.2 利用斑点去相关检测变化 199

5.4.1 雷达图像纹理信息特点 200

§5.4 雷达图像纹理分析方法 200

5.4.1 Characteristics of SAR image textural information 200

§5.4 SAR Image Texture Analysis 200

5.4.3 分形分析 201

5.4.2 灰度共现矩阵 201

5.4.3 Fractal analysis 201

5.4.2 Grey-level co-occurrence matrix 201

5.4.4 Wavelet analysis 205

5.4.4 小波分析 205

§5.5 SAR Image Classification 207

§5.5 雷达图像分类 207

5.5.1 上下文分类法 208

5.5.1 Contextual classification 208

5.5.2 神经网络分类法 210

5.5.2 Neural network classification 210

5.5.3 雷达图像分类后处理 212

5.5.3 Post-process of SAR image classification 212

第六章 雷达图像分析方法 214

§6.1 雷达图像解译方法 214

6.1.1 解译标志 214

Chapter 6 SAR Data Analytical Technique 214

§6.1 SAR Image Interpretation Methods 214

6.1.1 SAR image interpreting indicators 214

6.1.2 点目标、线目标及面目标 217

6.1.2 Point,Line and area targets 217

§6.2 雷达图像分析方法 218

6.2.1 单参数与多参数雷达图像分析 218

§6.2 SAR Image Analysis Methods 218

6.2.1 SAR image analysis with single and multiple parameters 218

6.2.2 面向应用的雷达图像分析方法 222

6.2.2 SAR image analytical methods for applications 222

6.2.3 雷达数据参数选择 233

6.2.3 SAR parameter selection 233

Part Ⅲ Radar Observation for Land,Ocean and Planetary 238

第七章 雷达地质探测 238

第三篇 雷达对陆地海洋及行星的探测 238

Chapter 7 Geological Analysis with SAR 238

§7.1 地质体雷达散射特性 239

7.1.1 Influencing factors of geological body scattering 239

7.1.1 地质体散射影响因子 239

§7.1 Scattering Characteristics of Geological body 239

7.1.2 Dielectric constants of rocks 240

7.1.2 岩石介电常数 240

7.1.3 Backscattering Models of geological bodies 247

7.1.3 地质体散射模型 247

7.1.4 裸露岩石后向散射模型 249

7.1.4 Backscattering models of exposed rocks 249

§7.2 雷达图像地质信息提取 255

7.2.1 极化波雷达数据提取地表参数 255

7.2.1 Extracting surface parameters from polarimetric SAR data 255

§7.2 Extraction of Geological Information from Radar Imagery 255

7.2.2 Extraction of textural information from radar imagery 260

7.2.2 雷达图像纹理地质信息提取 260

7.2.3 Extraction of linear information from orthogonal radar imagery 264

7.2.3 正交雷达图像线性信息提取 264

7.3.1 Valley 267

§7.3 Terrain Analysis 267

7.3.1 峡谷地形 267

§7.3 地形地貌分析 267

7.3.2 Alluvial fans 268

7.3.2 冲积扇地貌 268

7.3.3 Sand dunes 269

7.3.3 沙丘地貌 269

§7.4 Lithological and Structural Analysis 270

7.3.5 Karst 270

7.3.4 Loess 270

7.4.1 Lithology 270

7.4.1 岩性 270

7.3.4 黄土地貌 270

7.3.5 喀斯特地貌 270

§7.4 岩性及构造分析 270

7.4.2 Structure 273

7.4.2 构造 273

7.5.1 火山 275

7.5.1 Volcano 275

§7.5 Radar Detection of Volcanoes and Earthquakes 275

§7.5 火山及地震探测 275

7.5.2 地震 280

7.5.2 Earthquake 280

§7.6 雷达穿透性 288

§7.6 Radar Penetration Analysis 288

7.6.1 穿透性试验 289

7.6.1 Experiments and analyses 289

7.6.2 穿透现象分析 290

7.6.2 Penetration phenomena analysis 290

第八章 雷达生态探测 296

§8.1 SAR Study for Agriculture 296

Chapter 8 Ecological Analysis with SAR 296

§8.1 雷达农业生态分析 296

8.1.1 雷达农业应用背景 297

8.1.1 Background of radar remote sensing for agriculture 297

8.1.2 典型植被散射特性 300

8.1.2 Analysis of scattering characteristics for typical vegetation 300

8.1.3 水稻散射特性测量与模拟 309

8.1.3 Quantitative study and simulation of rice backscattering characteristics 309

8.1.4 水稻散射模型 316

8.1.4 Study of rice backscattering models 316

8.1.5 水稻长势监测 324

8.1.5 Rice growth monitoring 324

§8.2 SAR Analysis for Forestry 328

§8.2 雷达森林生态分析 328

8.2.1 Study of forest backscattering characteristics 329

8.2.1 森林微波后向散射特性研究 329

8.2.2 SAR applications for forestry 336

8.2.2 雷达森林生态应用分析 336

8.2.3 Optimum SAP parameters of SAR applications for forestry 346

8.2.3 森林生态应用的最佳雷达参数 346

第九章 雷达水文探测 348

§9.1 土壤水分估算 348

Chapter 9 SAR Analysis for Hydrology 348

§9.1 Estimation of Soil Moisture 348

9.1.1 理论模型 349

9.1.1 Theoretical models 349

9.1.2 裸露土壤水分估算方法 350

9.1.2 Methods of moisture estimation for bare soils 350

9.1.3 Estimation of water content in bare soils with L-band SAR data 352

9.1.3 利用L波段SAR数据估算裸土含水量 352

9.1.4 土壤水分估算的进一步发展 353

9.1.4 Further development of soil moisture estimtion 353

§9.2 积雪参数反演 354

9.2.1 雪盖后向散射模拟 354

§9.2 Inversion of Snow Parameters 354

9.2.1 Backscattering models of snow cap 354

9.2.2 估算积雪参数的技术 357

9.2.2 Techniques for estimating snow parameters 357

9.2.3 雪参数估算的进一步发展 361

9.2.3 Further development of snow parament estimation 361

§9.3 冰川、地下水及河流演变 362

§9.3 Analysis for Glacier,Underground Water and River Evolution 362

9.3.1 Glacier 362

9.3.1 冰川 362

9.3.2 地下水 364

9.3.2 Uederground water 364

9.3.3 河流演变 366

9.3.3 River evolution 366

第十章 雷达海洋探测 370

Chapter 10 SS SAR Analysis for Oceanography 370

§10.1 The Complexity of SAR Imaging for Ocean Surface 371

§10.1 海面雷达成像的复杂性 371

§10.2 SAR Scattering of Ocean Surface and Its Imaging Models 373

§10.2 海面雷达散射及其成像模型 373

§10.3 SAR Imaging Modulation Transferring and Wave Spectral Inversion 383

§10.3 SAR成像调制传递函数及海浪谱的反演 383

§10.4 Analysis for Ocean Phenomena 392

10.4.1 Internal waves 392

10.4.1 内波 392

§10.4 海洋现象分析 392

10.4.2 海冰 404

10.4.2 Sea ice 404

10.4.3 水下地形 406

10.4.3 Underwater topography 406

10.4.4 其他海洋信息 412

10.4.4 Other features 412

§10.5 多极化和干涉雷达与海洋 414

10.5.1 多极化雷达海洋应用 414

10.5.1 Polarimetric SAR analysis 414

§10.5 Polarimetric and Interferometric SAR Analysis for Ocean 414

10.5.2 干涉雷达海洋应用 418

10.5.2 Interferometric SAR analysis 418

11.1.1 建筑物的后向散射特征 422

§11.1 城市探测 422

第十一章 雷达考古与城市探测 422

§11.1 SAR for Urban Applications 422

Chapter 11 SAR Studies For Urban and Archaeology 422

11.1.1 SAR backscattering of buildings 422

11.1.2 Relations between SAR parameters and Target parameters 429

11.1.2 雷达参数与目标参数关系 429

11.1.3 Major topics of SAR applications in urban study 433

11.1.3 雷达城市应用领域 433

§11.2 SAR for Archaeology 437

§11.2 雷达考古 437

11.2.1 古长城识别 438

11.2.1 Detection of Great Wall 438

11.2.2 其他古遗迹探测 440

11.2.2 Detection of Other archaeological sites 440

Chapter 12 Radar Scatterometer and Global Change 445

§12.1 全球变化涉及的关键问题 445

12.1.1 大气污染导致的环境现象 445

12.1.1 Environmental problems caused by air pollution 445

第十二章 雷达散射计与全球变化 445

§12.1 Key Issues Related to Global Change 445

§12.2 Microwave Remote Sensing:an Important Means for Studying Global Change 447

§12.2 微波遥感是全球变化研究的重要技术 447

12.1.2 生态破坏带来的环境影响 447

12.1.2 Influence of ecosystem demolishing 447

12.2.1 Characteristics of scatterometric data and its applica?ions 448

12.2.1 散射计数据的特点及应用现状 448

12.2.2 Structure,global coverage and map generation methods of scatterometric data 449

12.2.3 ERS-1散射计数据的结构及成图方法 449

12.3.1 Analysis of scatterometric data for land monitoring 451

12.3.1 散射计陆地监测能力分析 451

§12.3 ERS-1散射计的陆地应用 451

§12.3 ERS-1 Scatterometric Data for Land Applications 451

12.3.2 全球陆地典型地物后向散射系数及季相变化 454

12.3.2 Statistics of global land backscattering characteristics and seasonal variation study 454

12.3.3 Distribution pattern of backscattering coefficients over China s land 458

12.3.3 中国陆地雷达后向散射系数特征 458

12.3.4 Significance of scatterometric data for land applications in global change studies 459

§12.4 Scatterometer Data for Oceanographic Study 459

§12.4 散射计数据海洋应用研究 459

12.3.4 散射计陆地分析在全球变化研究中的意义 459

12.4.1 ?distribution characteristics for global ocean 460

12.4.1 全球海洋雷达后向散射系数的分布特征 460

12.4.2 Ocean disaster montitoring 462

12.4.2 海洋灾害监测 462

Chapter 13 SAR Detection for Planets 464

§13.1 General Outline to Planet Exploration 464

§13.1 空间行星探测 464

第十三章 雷达行星探测 464

13.2.1 Exploring Venus before Magellan mission 465

§13.2 Magellan Radar for Venus 465

§13.2 麦哲伦号雷达金星探测 465

13.2.1 麦哲伦号飞行前对金星的探测 465

13.2.2 Overview of Magellan mission to Venus 466

13.2.2 麦哲伦号宇宙飞船金星飞行 466

§13.3 Radar geology of Venus 469

§13.3 金星雷达地质 469

§14.1 Future Development of Radar for Earth Observations 477

Chapter 14 Prospect of Radar for Earth Observations 477

第十四章 雷达对地观测科学技术展望 477

§14.1 雷达对地观测技术的发展前景 477

§14.2 Science Objectives with SAR 492

§14.2 雷达遥感科学目标分析 492

§14.3 Importance of SAR Parameter Selection 495

§14.3 雷达参数选择的重要性 495

§14.4 Establishing Radar Earth Observing System 497

§14.4 建立雷达对地观测体系 497

References 498

参考文献 498