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第1章 为什么使用微波 1

1.1微波传感器系统概述 1

1.1.1被动微波成像仪所获信息 2

1.1.2被动微波探测仪所获信息 3

1.1.3主动微波传感器所获信息 3

1.1.4怎样使用这些信息 5

第2章 微波简明史 6

2.1起源 6

2.2走出黑暗：麦克斯韦和赫兹 7

2.3无线电、死亡射线和雷达 13

2.4“金星统治者”和“小绿人” 18

2.5成像雷达 20

2.6航天微波遥感 21

2.7补充阅读 22

第3章 物理基础 23

3.1电磁波的物理特性 23

3.1.1“波”形式的电磁辐射 24

3.1.2 波的复数表示 28

3.2波的能量和功率 29

3.2.1极化 31

3.3波的叠加 33

3.3.1相干性 35

3.4本书最重要的章节 37

3.4.1相位作为（相对）距离的度量 38

3.4.2二维波的叠加 39

3.4.3干涉图的定量描述 42

3.4.4被动遥感的情况 45

3.4.5多源干涉图 47

3.4.6波束宽度和角分辨率 48

3.4.7惠更斯子波 50

3.4.8相干性的补充说明 51

3.5微波的传播 52

3.5.1有耗媒质中的传播 55

3.5.2移动波源的情况 56

3.6微波来自何处 57

3.6.1自然界中微波是如何产生的 57

3.6.2辐射定律 60

3.6.3如何人工产生微波 62

3.7补充阅读 64

第4章 极化测量 65

4.1极化波的描述 66

4.1.1线极化基综述 67

4.2极化波的叠加 68

4.3极化的表示方法 72

4.3.1庞加莱球 72

4.3.2数学描述 73

4.3.3斯托克斯矢量 74

4.3.4亮度斯托克斯矢量 76

4.3.5部分极化波 76

4.3.6斯托克斯散射矩阵 78

4.3.7散射矩阵 79

4.3.8 目标矢量 80

4.3.9协方差矩阵 81

4.4被动极化测量 82

4.5雷达极化测量 82

4.5.1雷达极化测量仪 82

4.5.2极化合成和响应曲线 83

4.6重要的极化特性 86

4.6.1非极化功率 86

4.6.2极化度和变化系数 87

4.6.3极化比 87

4.6.4 相干性的表示参数 88

4.6.5极化分解 90

4.7补充阅读 90

第5章 真实世界中的微波 92

5.1连续媒质和大气 92

5.1.1辐射传输理论 92

5.1.2微波亮度温度 94

5.1.3谱线 96

5.1.4谱线展宽 98

5.1.5法拉第旋转 98

5.2微波与离散目标的相互作用 99

5.2.1衍射 100

5.2.2衍射的重要性 101

5.2.3散射 102

5.2.4雷达截面 103

5.2.5散射理论的重要性 105

5.3体散射和发射 108

5.3.1透过体散射体的传输 109

5.3.2 发射 110

5.3.3散射 112

5.4光滑表面的反射和发射 114

5.4.1光滑界面的散射 115

5.4.2 光滑边界的发射 118

5.4.3小结 118

5.5粗糙表面的散射和发射 119

5.5.1“粗糙”的定义 119

5.5.2粗糙度的影响 120

5.5.3小结 121

5.6非随机（周期）表面 121

5.7自然表面的散射和发射 122

5.7.1海洋和湖泊 123

5.7.2水汽凝结物 125

5.7.3冰和雪 126

5.7.4淡水冰 127

5.7.5冰川冰 128

5.7.6海冰 128

5.7.7裸露的岩石和沙漠 131

5.7.8土壤 131

5.7.9植被 134

5.8特殊散射体 136

5.8.1角反射器 136

5.8.2运动目标 137

5.8.3混合目标 138

5.9补充阅读 140

第6章 微波的检测 141

6.1方法概述 141

6.2微波传感器系统的概念 142

6.2.1特别提醒 144

6.3基本微波辐射计系统 144

6.4天线系统 144

6.4.1抛物面天线 146

6.4.2偶极子天线 147

6.4.3阵列天线 148

6.4.4天线的性质 149

6.5接收机 153

6.5.1检波器 154

6.6相干系统 154

6.7主动传感器系统 155

6.8系统性能 156

6.8.1噪声和灵敏度 156

6.8.2决定接收机灵敏度的因素 157

6.8.3产生不确定性的其他原因 158

6.9定标 158

6.9.1天线定标 161

6.9.2验证与真实性检验 162

6.9.3定标的种类 162

6.9.4接收机的定标方法 163

6.10定标的其他注意事项 165

6.11补充阅读 165

第7章 大气探测 167

7.1大气探测 168

7.1.1测量需求 168

7.1.2地球的大气 169

7.1.3水汽和氧 171

7.1.4云和降水 171

7.1.5臭氧 171

7.1.6氯氧化物 172

7.1.7其他种类的重要观测 172

7.2测量原理 172

7.3探测的理论基础 174

7.3.1正演模型 174

7.3.2正演模型的简易构成 175

7.3.3反演模型 177

7.3.4逆问题的求解 178

7.3.5影响函数 181

7.4观测几何 183

7.4.1天底探测 183

7.4.2临边探测 184

7.5被动降水图绘制 186

7.5.1测量需求 186

7.5.2测量原理 187

7.5.3发射理论 187

7.5.4散射理论 188

7.6补充阅读 189

第8章 被动成像 190

8.1测量原理 191

8.1.1背景知识 191

8.1.2实际辐射计 191

8.1.3观测几何 192

8.1.4一般的正演模型 192

8.2海洋 194

8.2.1测量需求 194

8.2.2测量原理：海洋表面温度（SST） 196

8.2.3测量原理：海洋盐度 197

8.2.4测量原理：海洋风场 197

8.3海冰 198

8.3.1测量需求 198

8.3.2海冰密集度 199

8.4陆地 201

8.4.1测量需求 201

8.4.2地上遥感正演问题 202

8.4.3求解积雪深度的经验模型 204

8.4.4最后一点：被动模式极化测量 204

8.5补充阅读 205

第9章 主动微波遥感 206

9.1测量原理 207

9.1.1什么是雷达 207

9.1.2 雷达的基本工作原理 208

9.2雷达性能的一般方程 209

9.2.1雷达方程 209

9.2.2距离分辨率 211

9.3雷达高度计 214

9.3.1对高度计测量的需求 215

9.3.2测高几何 218

9.3.3测量方法 220

9.3.4回波分析 220

9.3.5距离模糊 223

9.3.6高度反演准确度 225

9.3.7扫描高度计 227

9.3.8定标和真实性检验 228

9.4改善方向性 228

9.4.1子波束宽度分辨率 229

9.4.2 合成孔径高度计 231

9.5散射计 231

9.5.1散射计测量需求 232

9.5.2一般原理 232

9.5.3降雨雷达 233

9.5.4风散射计 234

9.5.5极化散射计 236

9.6补充阅读 236

第10章 成像雷达 238

10.1成像雷达的应用价值 238

10.1.1海洋 239

10.1.2海冰 240

10.1.3陆地表面 240

10.1.4植被的水云模型 241

10.1.5雷达成像的其他应用 242

10.2什么是影像 243

10.3雷达影像的建立 244

10.4侧视机载雷达 246

10.4.1地距分辨率 247

10.4.2方位向分辨率 248

10.5合成孔径雷达 248

10.5.1孔径合成：多普勒解释 249

10.5.2孔径合成：几何解释 252

10.5.3几何与多普勒 255

10.5.4 SAR聚焦 256

10.6 SAR的雷达方程 256

10.7雷达图像的几何畸变 257

10.7.1叠掩和透视收缩现象 257

10.7.2雷达阴影 259

10.7.3运动误差 259

10.7.4运动目标 259

10.8使用中的限制 260

10.8.1模糊 261

10.8.2覆盖范围和PRF 261

10.9其他SAR模式 262

10.9.1扫描SAR工作原理 262

10.9.2聚束SAR 262

10.10 SAR影像处理 263

10.10.1斑点 264

10.10.2斑点统计特性 267

10.10.3斑点滤波 270

10.10.4几何纠正 271

10.10.5几何纠正的局限性 273

10.11 SAR数据格式 273

10.12从SAR图像中提取地形数据 275

10.12.1立体SAR雷达测量 275

10.12.2 SAR坡度测量 276

10.13补充阅读 276

第11章 干涉测量 278

11.1干涉测量需求 278

11.2干涉测量原理 279

11.2.1相位测量 279

11.2.2双系统的应用 280

11.2.3通过干涉测量分辨方向 281

11.3被动成像干涉技术 282

11.4雷达干涉测量 284

11.4.1干涉测高 284

11.4.2干涉SAR 285

11.4.3干涉SAR观测几何 286

11.4.4干涉相干程度 294

11.4.5去相关 296

11.4.6去相关小结 298

11.5实际DEM的产生 300

11.5.1InSAR数据处理流程 300

11.6植被高度估计 301

11.6.1单频情况 302

11.6.2双频情况 302

11.6.3极化干涉测量和多基线干涉测量 303

11.6.4 SAR断层成像 303

11.7 SAR的差分干涉处理 303

11.7.1考虑因素和局限性 305

11.7.2 大气水汽 306

11.8永久散射体干涉测量 307

11.9顺轨干涉测量 308

11.10补充阅读 308

附录A常用数学理论小结 309

A.1角度 309

A.1.1度 309

A.1.2弧度 309

A.1.3立体弧度（立体角） 309

A.2有用的三角函数关系式 310

A.3对数和指数 310

A.3.1一些基本性质 311

A.3.2特殊数值 311

A.3.3级数展开 311

A.4复数 312

A.5矢量（向量） 314

A.5.1矢量代数运算法则 315

A.5.2叉积或矢量积 315

A.6矩阵 316

A.6.1矩阵代数 318

参考文献 319

索引 323