7.微波散射计

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1、微波遥感概论7.微波散射计禹卫东中国科学院电子学研究所航天微波遥感系统部课程安排1.绪论2.电磁波理论3.微波与物质相互作用4.微波天线基础5.微波辐射计6.雷达高度计7.微波散射计8.雷达基础9.合成孔径雷达微波散射计微波散射计(MicrowaveScatterrometer)是对有起伏的物体表面发射电磁波，并接收从其表面散射回波功率的遥感设备，可以测量目标散射强度，即雷达后向散射系数σ0，用以研究目标的散射特性。地面散射计散射计-海风散射计-小麦散射计-积雪散射计-玉米地面散射计散射计-海冰散射计-果树散射计-水稻微波散射计Ø接收目标后向散

2、射功率Ø计算目标后向散射系数Ø推算分析目标特性与合成孔径雷达相比：l分辨率较低，几公里到几十公里，非成像l只测量强度信息，发射接收通道设计简单l需要对强度和功率值进行精确标定接收功率—>σ0PG1ttP(S)Ar202r04R4R•Pr为后向散射信号的能量•Pt为发射脉冲的能量•Gt为天线增益•S为散射计天线波束照射到目标区域的面积•σ0为目标后向散射系数•λ为波长•Ar为天线面积•R为目标距离σ0—>目标特性σ0=f(λ，PL，θ,φ，ε，Δh,......)λ：波长（频率）PL：极化θ:入射角φ：方位角ε：介电常数Δh：

3、表面粗糙度......：目标其他特性（海面风速、风向）散射计反演海面风速、风向•σ0随海面风速的平方而增加•σ0相对于方位角以二次余弦而变化，与风向有依赖关系。σ0=A+Bcosφ+Ccos2φA、B、C为与频率、极化、入射角和风速的常数测量的不确定性•σ0是多个参数的函数，“多对1”•从σ0到目标特性的映射，“1对多”，多解•必须用多角度、多方向、多极化来减少解的不确定性。微波散射计的组成•发射机•天线（收发共用）•接收机•平方律检波器•内定标器•数据处理器散射计观测目标的方式由散射计天线波束的照射形式决定圆锥扫描笔形波束国外典型微波散射计S

4、easatSASSl1978年6月美国发射了世界第一颗海洋卫星Seasat-A，其中装载了5种遥感器。散射计SASS的主要任务是绘制全球海洋表面风场图，包括风向和风速。l在轨运行105天，海洋卫星上的仪器所获得的全球海面风向风速资料相当于以前一个世纪以来船测资料的总和。lSASS的工作频率为14．6GHzl利用4根双极化(VH)扇形波束天线Seasat卫星SeasatSASSØ天线指向±45°Ø入射角变化范围25~55°Ø幅宽：500km，分辨率50kmØ风速观测范围：4~24m/sØ风速准确度：2m/sØ风向准确度：20°ADEOSNSCAT

5、lNASA研制的NSCAT微波散射计搭载于日本NASDA的ADEOS卫星，在轨1996.8~1997.7l工作频率为13．995GHzl利用6根扇形波束天线在三个视向上测量地表面的后向散射，分别为：45°、115°、135°。l前后视波束采用VV极化，入射角在22~63°之间。中间波束双极化，入射角在18~51°之间。l扫描刈幅：600km，分辨率25km。ERS-1/2AMI•ERS-1/2（RemoteSensingSatellite）由欧洲空间局(ESA)研制，分别于1991年和1995年发射；•卫星上装载包含SAR、散射计、雷达高度计、

6、辐射计等多种遥感载荷；•其中主动微波探测仪(AMI)为微波散射计，工作于C波段（5.3GHz），具有成像、测风和测浪3种工作模式。•ERS-1/2AMI使卫星散射计的风场测量进入业务化运行阶段。ERS-1/2卫星ERS-1/2AMI•AMI通过测量海面的后向散射信号，可以确定海面后向散射系数，然后使用经验模式（COMD4）反演模式反演出海平面风场特性，如海平面的风速大小、风向。•为了消除散射计数据解译时的风向模糊，AMI散射计采用前、中、后不同角度的三根单极化天线，分别从45°、90°、135°三个方向上进行测量。•风速范围1-24m/s,误差

7、精度2m/s,风向范围0-360°，误差精度20°ERS1散射计测量示意图QuikScat•NASA/JPL,1999.7~2009.11在轨•Ku波段散射计，圆锥扫描•GMF模型反演风速风向我国海洋二号卫星散射计l2011年8月16日，海洋二号卫星（HY-2)在太原卫星发射中心成功发射；lHY-2卫星共装载4个有效载荷，分别为雷达高度计、微波散射计、扫描微波辐射计和校正微波辐射计；l微波散射计采用圆锥扫描方式，全球海面矢量风场观测海洋二号卫星海洋二号卫星散射计获取的全球风场谢谢！