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第一篇 雷达对地观测理论与雷达系统2

Chapter 1 Fundamental Principles of Radar Remote Sensing2

§1.1 Radar Remote Sensing Principles2

1.1.1 Electromagnetic wave and spectrum2

Part ⅠTheories and Systems of Radar for Earth Observation2

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 section5

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 operation9

§1.2 合成孔径雷达系统9

§1.2 Synthetic Aperture Radar9

1.2.2 Real aperture radar and synthetic aperture radar11

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 technique16

1.2.3 距离分辨率与脉冲压缩技术16

1.2.4 Azimuth resolution and aperture synthesis technique19

1.2.4 方位分辨率与孔径合成技术19

§1.3 Radar System Parameters and Scene Parameters22

1.3.1 Radar system para？eter22

§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 parameters31

1.3.2 环境目标参数31

§1.4 Radar Backscattering Characteristics and Models38

§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 model39

1.4.2 Scene and relevant model40

1.4.2 地物及相关模型40

1.4.3 Computer simulation of signal distribution41

1.4.3 信号分布的计算机模拟41

§2.1 Airbome Imaging Radar Systems44

§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 Observation44

第二章 雷达对地观测系统44

2.1.1 Chinese SAR44

2.1.2 American SAR46

2.1.2 美国机载雷达系统46

2.1.3 Japanese SAR52

2.1.3 日本机载雷达系统52

2.1.4 Canadian CV-580 SAR54

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-SAR56

2.1.6 Danmark EMISAR57

2.1.6 丹麦EMISAR系统57

2.1.7 Holland PHARUS and PHARS SAR58

2.1.7 荷兰PHARUS和PHARS系统58

2.1.8 Israeli YSAR59

2.1.9 Australian INGARA59

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 SAR60

2.1.11 South Africa SASAR60

2.1.12 Russian VEGA-M SAR62

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 Systems62

2.2.1 SIR-A62

2.2.2 SIR-B系统63

2.2.2 SIR-B63

2.2.3 SIR-C/X-SAR系统64

2.2.3 SIR-C/X-SAR64

2.2.4 SRTM SAR66

2.2.4 SRTM系统66

2.3.1 Seasat SAR71

§2.3 Satellite Imaging Radar Sysatem71

§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 SAR73

2.3.3 JERS-1 SAR75

2.3.3 日本地球资源卫星雷达75

2.3.4 ERS-1/2 SAR76

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 SAR78

2.3.6 赤道卫星测雨雷达80

2.3.6 TRMM SAR80

§2.4 雷达散射计及高度计81

§2.4 Radar Scatterometer and Altimeter81

2.4.1 雷达散射计82

2.4.1 Radar scatterometer82

2.4.2 雷达高度计86

2.4.2 Radar altimeter86

Chapter 3 New Concept Imaging Radar Systems94

§3.1 Polarimetric SAR94

3.1.1 Introduction to polarimetric wave94

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 system101

3.1.3 极化分析理论103

3.1.3 Theory of polarimetric SAR analysis103

3.1.4 Polarimetric SAR analysis for surface scattering107

3.1.4 地物散射特性极化分析107

§3.2 Interferometric SAR112

3.2.1 Interferometric SAR principles112

§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？chnique115

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 SAR126

3.2.4 INSAR roles131

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 SAR135

3.3.1 Spotlight SAR135

3.3.2 曲线雷达137

3.3.2 Curvilinear SAR137

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 Technique140

Part ⅡSAR Data Processing Methods and Techniques140

4.1.1 Relative calibration and absolute calibration140

§4.1 Radar Calibration140

4.1.2 系统传递函数141

4.1.2 System transferring functions141

4.1.3 Calibration equation142

4.1.3 定标方程142

4.1.4 内定标器145

4.1.4 Inner calibrator145

4.1.5 外定标器146

4.1.5 Exte？al calibrator146

4.1.6 CASSAR external calibration experiment148

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 Methods149

4.2.1 合成孔径雷达成像处理过程150

4.2.1 SAR imaging process procedure150

4.2.2 SAR target response signals151

4.2.3 Range migration151

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 processing152

4.2.4 距离-多普勒成像处理方法152

4.2.5 De-ramped processing methods155

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 processing157

4.2.7 Chirp-Scaling成像处理方法158

4.2.7 Chip-Scaling imaging process158

4.2.8 Wave-number domain processing161

4.2.8 波数域成像处理方法161

5.1.1 Antenna pattern correction164

Chapter 5 SAR Image Processing technique164

§5.1 SAR Image Radiometric Correction and Enhancement164

§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 adjustment165

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 evaluation166

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 filters167

5.2.1 雷达图像几何特点179

§5.2 Geometric Correction of SAR Image179

5.2.1 Geometric characters of SAR image179

§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 correction182

5.2.3 雷达图像的几何粗定位183

5.2.3 SAR image registration183

5.2.4 Guindon method of SAR image rectification185

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 transform191

5.2.6 DEM extraction from SAR stereo pairs196

5.2.6 利用雷达图像立体像对提取DEM196

§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 Detection197

5.3.1 Change detection using image in？ensity difference197

5.3.2 Change detection using speckle de-correlation199

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 information200

§5.4 SAR Image Texture Analysis200

5.4.3 分形分析201

5.4.2 灰度共现矩阵201

5.4.3 Fractal analysis201

5.4.2 Grey-level co-occurrence matrix201

5.4.4 Wavelet analysis205

5.4.4 小波分析205

§5.5 SAR Image Classification207

§5.5 雷达图像分类207

5.5.1 上下文分类法208

5.5.1 Contextual classification208

5.5.2 神经网络分类法210

5.5.2 Neural network classification210

5.5.3 雷达图像分类后处理212

5.5.3 Post-process of SAR image classification212

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 Technique214

§6.1 SAR Image Interpretation Methods214

6.1.1 SAR image interpreting indicators214

6.1.2 点目标、线目标及面目标217

6.1.2 Point,Line and area targets217

§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 Methods218

6.2.1 SAR image analysis with single and multiple parameters218

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 applications222

6.2.3 雷达数据参数选择233

6.2.3 SAR parameter selection233

Part Ⅲ Radar Observation for Land,Ocean and Planetary238

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 SAR238

§7.1 地质体雷达散射特性239

7.1.1 Influencing factors of geological body scattering239

7.1.1 地质体散射影响因子239

§7.1 Scattering Characteristics of Geological body239

7.1.2 Dielectric constants of rocks240

7.1.2 岩石介电常数240

7.1.3 Backscattering Models of geological bodies247

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 rocks249

§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 data255

§7.2 Extraction of Geological Information from Radar Imagery255

7.2.2 Extraction of textural information from radar imagery260

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 imagery264

7.2.3 正交雷达图像线性信息提取264

7.3.1 Valley267

§7.3 Terrain Analysis267

7.3.1 峡谷地形267

§7.3 地形地貌分析267

7.3.2 Alluvial fans268

7.3.2 冲积扇地貌268

7.3.3 Sand dunes269

7.3.3 沙丘地貌269

§7.4 Lithological and Structural Analysis270

7.3.5 Karst270

7.3.4 Loess270

7.4.1 Lithology270

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 Structure273

7.4.2 构造273

7.5.1 火山275

7.5.1 Volcano275

§7.5 Radar Detection of Volcanoes and Earthquakes275

§7.5 火山及地震探测275

7.5.2 地震280

7.5.2 Earthquake280

§7.6 雷达穿透性288

§7.6 Radar Penetration Analysis288

7.6.1 穿透性试验289

7.6.1 Experiments and analyses289

7.6.2 穿透现象分析290

7.6.2 Penetration phenomena analysis290

第八章 雷达生态探测296

§8.1 SAR Study for Agriculture296

Chapter 8 Ecological Analysis with SAR296

§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 agriculture297

8.1.2 典型植被散射特性300

8.1.2 Analysis of scattering characteristics for typical vegetation300

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 characteristics309

8.1.4 水稻散射模型316

8.1.4 Study of rice backscattering models316

8.1.5 水稻长势监测324

8.1.5 Rice growth monitoring324

§8.2 SAR Analysis for Forestry328

§8.2 雷达森林生态分析328

8.2.1 Study of forest backscattering characteristics329

8.2.1 森林微波后向散射特性研究329

8.2.2 SAR applications for forestry336

8.2.2 雷达森林生态应用分析336

8.2.3 Optimum SAP parameters of SAR applications for forestry346

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 Hydrology348

§9.1 Estimation of Soil Moisture348

9.1.1 理论模型349

9.1.1 Theoretical models349

9.1.2 裸露土壤水分估算方法350

9.1.2 Methods of moisture estimation for bare soils350

9.1.3 Estimation of water content in bare soils with L-band SAR data352

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 estimtion353

§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 Parameters354

9.2.1 Backscattering models of snow cap354

9.2.2 估算积雪参数的技术357

9.2.2 Techniques for estimating snow parameters357

9.2.3 雪参数估算的进一步发展361

9.2.3 Further development of snow parament estimation361

§9.3 冰川、地下水及河流演变362

§9.3 Analysis for Glacier,Underground Water and River Evolution362

9.3.1 Glacier362

9.3.1 冰川362

9.3.2 地下水364

9.3.2 Uederground water364

9.3.3 河流演变366

9.3.3 River evolution366

第十章 雷达海洋探测370

Chapter 10 SS SAR Analysis for Oceanography370

§10.1 The Complexity of SAR Imaging for Ocean Surface371

§10.1 海面雷达成像的复杂性371

§10.2 SAR Scattering of Ocean Surface and Its Imaging Models373

§10.2 海面雷达散射及其成像模型373

§10.3 SAR Imaging Modulation Transferring and Wave Spectral Inversion383

§10.3 SAR成像调制传递函数及海浪谱的反演383

§10.4 Analysis for Ocean Phenomena392

10.4.1 Internal waves392

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 ice404

10.4.3 水下地形406

10.4.3 Underwater topography406

10.4.4 其他海洋信息412

10.4.4 Other features412

§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 analysis414

§10.5 Polarimetric and Interferometric SAR Analysis for Ocean414

10.5.2 干涉雷达海洋应用418

10.5.2 Interferometric SAR analysis418

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 Applications422

Chapter 11 SAR Studies For Urban and Archaeology422

11.1.1 SAR backscattering of buildings422

11.1.2 Relations between SAR parameters and Target parameters429

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 study433

11.1.3 雷达城市应用领域433

§11.2 SAR for Archaeology437

§11.2 雷达考古437

11.2.1 古长城识别438

11.2.1 Detection of Great Wall438

11.2.2 其他古遗迹探测440

11.2.2 Detection of Other archaeological sites440

Chapter 12 Radar Scatterometer and Global Change445

§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 pollution445

第十二章 雷达散射计与全球变化445

§12.1 Key Issues Related to Global Change445

§12.2 Microwave Remote Sensing:an Important Means for Studying Global Change447

§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 demolishing447

12.2.1 Characteristics of scatterometric data and its applica?ions448

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 data449

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 monitoring451

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 Applications451

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 study454

12.3.3 Distribution pattern of backscattering coefficients over China s land458

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 studies459

§12.4 Scatterometer Data for Oceanographic Study459

§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 ocean460

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 montitoring462

12.4.2 海洋灾害监测462

Chapter 13 SAR Detection for Planets464

§13.1 General Outline to Planet Exploration464

§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 mission465

§13.2 Magellan Radar for Venus465

§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 Venus466

13.2.2 麦哲伦号宇宙飞船金星飞行466

§13.3 Radar geology of Venus469

§13.3 金星雷达地质469

§14.1 Future Development of Radar for Earth Observations477

Chapter 14 Prospect of Radar for Earth Observations477

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 SAR492

§14.2 雷达遥感科学目标分析492

§14.3 Importance of SAR Parameter Selection495

§14.3 雷达参数选择的重要性495

§14.4 Establishing Radar Earth Observing System497

§14.4 建立雷达对地观测体系497

References498

参考文献498