SAR基础知识
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SAR图像几何分辨率
• 距离分辨率Range
– 侧视方向上的分辨率称为距 离分辨率
– 包括斜距分辨率和地距分辨 率
• 方位分辨率Azimuth
– 沿航线方向上的分辨率，也 称沿迹分辨率
SAR图像几何特征
• 雷达图像的构像几何学属于斜距 投影类型
– 斜距投影是以天线为中心，以斜距 为半径的同心圆在像面空间上的投 影
•
SAR参数——波长
• 雷达遥感使用的微波部分的电磁频谱，频 率从0.3GHz至300 GHz，波长从1米到1毫米。
• 微波中常用的波段有：
– P-band = ~ 65 cm AIRSAR – L-band = ~ 23 cm JERS-1 SAR, ALOS PALSAR – S-band = ~ 10 cm Almaz-1 – C-band = ~ 5 cm ERS-1/2 SAR, RADARSAT-1/2,
– 这些诱导因子包括透视收缩、叠掩、阴影
SAR图像几何特征：透 视收缩
• 透视收缩
– 山上面向雷达的一面在图像上被压缩，这一部 分往往表现为较高的亮度
SAR图像几何特征
• 需要提供高分辨率的DEM数据，透视收缩 可通过几何校正和辐射定标进行校正
用DEM校正
不用DEM校正
SAR图像几何特征：叠 掩
• 入射角与雷达后向散射的关系 • 不同的应用选择相应装置的依据
SAR的观测几何
• 距离向(Range)：像 平面内垂直于飞行 方向
– 斜距(Slant range)： 雷达到目标的距离 方向，雷达探测斜 距方向的回波信号
– 地距(Ground range)： 将斜距投影到地球 表面，是地面物体 间的真实距离
Sar的基础知识
1.什么是SARSAR是英文Specific Absorption Rate的缩写，是计量多少无线电频率辐射能量被身体所实际吸收的表示单位，称作特殊吸收比率或称SAR，以瓦特/每千克 (W/kg)或毫瓦/每克 (mW/g)来表示。
SAR是无线电频率辐射能量吸收率的计量尺度。
SAR的准确定义是：给定物质密度（ρ）下的一体积单元（dV）中单位物质（dm）吸收（耗损）的单位电磁能量（dW）相对于时间的导数，以下式表示：其中：Ei为细胞组织中的电场强度有效值，以V/m表示；σ为人体组织的电导率，以S/m表示；ρ为人体组织密度，以kg/m3表示；Ci为人体组织的热容量，以J/kg表示，为组织细胞的起始温度时间导数，以K /s表示2.SAR是如何产生的？当前国际上所谈到的SAR，都是针对蜂窝式移动电话（俗称手机）所产生的辐射。
因为携带方便，手机发展的相当快和相当普及。
手机是双向无线电设备。
当你使用手机通话时，它便拾取你的语音并转化为无线电频率或无线电波。
无线电波通过空中传递到附近的某个基站的接收器上。
然后，基站再通过电话网络将你的电话呼叫发送至你要呼叫的人。
通信的方式如下图：手机通话时是依靠发射一定功率的无线电波(RF)，它不同于伽马射线、X射线和光谱等类型的电磁能量，是以电磁辐射形式组成的电磁能量，由空间中的电与磁的能量相互运动共同组成，在该范围的波称其为电磁场。
无线电辐射 (RF)能量的用途广泛，电信、无线电收音机、电视广播、无线电话、寻呼机、非接触卡电话、警察和消防部门的无线电工具)、点对点联络和卫星通讯均依赖于无线电频率辐射(RF)能量。
另外的用途还包括微波炉、雷达、工业加热器、熨斗、医疗设施等。
微波频率段的无线电(RF)能量能够热水，能够快速烹调含水量大的食品；雷达依赖于无线电 (RF)跟踪汽车和飞机，并用于军事用途；工业炉和熨斗使用无线电 (RF)能量加工成形可塑材料、胶木制品、密封皮革如鞋和皮夹、加工食品；无线电 (RF)能量的医疗用途包括起搏器的监控和操作。
sar的介绍和测
SAR原理
SAR是通过测量人体组织在电磁场中的功率吸收 01 而得出的。
电磁场中的电场和磁场分量都会在人体中产生电 02 流，从而引起能量吸收。
SAR的计算需要考虑电磁波的频率、电场强度、 03 磁场强度、人体组织的电导率和介电常数等因素。
SAR的单位
平板电脑SAR测量实例
01
测量目的
评估平板电脑电磁辐射对人体健 康的影响，确保平板电脑在安全 范围内使用。
测量方法
02
03
测量结果
使用SAR测试设备对平板电脑进 行测量，获取SAR值。
根据测量结果，判断平板电脑是 否符合安全标准，并给出使用建 议。
THANKS
感谢观看
手机SAR测量软件
随着智能手机的普及，一些手机应用程序也应运而生，可以用来测量SAR值。这 些手机应用程序通常基于智能手机内置的传感器和功能，通过算法和计算模型来 估算SAR值。
手机SAR测量软件具有方便、快捷、易于使用的特点，但需要注意的是，由于受 到手机硬件和算法等因素的影响，测量结果的准确性和可靠性可能不如专用设备 。
04
SAR安全标准与法规
国际SAR安全标准
01 国际电信联盟（ITU）
ITU制定了关于SAR值的国际标准，要求SAR值不 超过2.0 W/kg（10g平均质量）。
02 美国联邦通信委员会（FCC）
FCC规定所有在美国销售的手机必须符合SAR限 制，要求最大SAR值为1.6 W/kg（1g平均质量）。
SAR的介绍和测量
目录
• SAR定义与原理 • SAR测量方法 • SAR测量设备 • SAR安全标准与法规 • SAR测量实例
射频微波基础知识
射频微波基础知识射频简称RF射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。
每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。
有线电视系统就是采用射频传输方式的。
在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会形成磁场；交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。
在电磁波频率低于100khz时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，但电磁波频率高于100khz时，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力，我们把具有远距离传输能力的高频电磁波成为射频，英文缩写：RF一、射频和微波技术基础知识1、什么是射频?射频(RF)是指无线通信系统中使用的电磁频率范围。
它涵盖了广泛的频率范围，通常从3kHz(千赫)到300GHz(千兆赫)。
射频信号的特点是能够长距离传播并穿过障碍物，这使其成为各种通信应用的理想选择。
2、微波频率微波是射频频率的一个子集，频率范围为300MHz(兆赫)到300GHz。
虽然微波仍然是像射频一样的电磁波，但它们具有更短的波长，这在特定应用中提供了某些优势，例如高数据传输速率和精确成像能力。
二、射频和微波技术的应用1、无线通信射频和微波技术最突出的应用之一是在无线通信系统中。
从简单的无线电传输到复杂的蜂窝网络，射频技术使移动设备上的语音通话、短信、互联网浏览和视频流成为可能。
此外，Wi-Fi网络、蓝牙连接和其他无线协议依赖RF信号进行无缝数据交换。
2、卫星通信卫星通信严重依赖微波频率。
地球静止轨道或近地轨道卫星利用微波远距离传输电视信号、互联网数据和电话，确保在传统通信基础设施有限，或无法使用的偏远地区实现全球连接。
3、雷达系统微波雷达系统对各种应用至关重要，包括空中交通管制、天气监测和军事防御。
雷达使用微波脉冲来探测物体的存在、距离和速度，从而进行精确的跟踪和分析。
4、医疗应用射频和微波技术在医学领域有着重要的应用，例如磁共振成像(MRI)和微波消融。
sar的介绍和测试
仿真测试环境
利用计算机仿真技术模拟 SAR系统的运行，以便进 行快速、低成本的测试。
测试方法
功能测试
验证SAR系统的主要功能是否 正常工作，如成像、目标检测
与跟踪等。
性能测试
评估SAR系统的性能指标，如 分辨率、灵敏度、抗干扰能力 等。
兼容性测试
检查SAR系统与其他设备或系 统的兼容性，以确保协同工作 。
SAR不受光照和时间限制，可在任何 天气和时间条件下工作，具有全天候、 全天时的特点。
SAR的工作原理
SAR通过在飞行过程中不断向地面发送电磁波信号，并接收反射回来的信号，利用信号的相位和幅度 信息，经过处理后形成高分辨率的图像。
SAR的分辨率取决于其发射信号的波长和天线的大小，具有较高的横向分辨率和较低的纵向分辨率。
极化SAR技术
总结词
极化SAR技术能够提供更多地面目标信息， 有助于提高遥感监测和识别精度。
详细描述
极化SAR技术通过采用不同极化方式获取地 面目标的多种极化信息，能够更好地分辨出 不同目标，如建筑物、车辆和树木等。此外， 极化SAR技术还可以提供地表结构、土壤湿 度等信息，为地质勘查、农业监测等领域提 供更全面的遥感监测数据。
辨率。
补偿算法
03
采用合适的算法实现运动补偿，如卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤
波等。
03 SAR系统的组成
发射机
1
发射机是SAR系统中的重要组成部分，负责产生 和发射电磁波信号。
2
它通常包括信号源、调制器、功率放大器等部分， 能够产生高功率的射频信号，并通过天线辐射到 空间中。
3
发射机的性能指标包括发射频率、发射功率、波 形质量等，这些指标直接影响着SAR图像的质量 和分辨率。
sar地物分类原理流程
sar地物分类原理流程SAR（Synthetic Aperture Radar）是一种主动雷达技术，它利用微波信号对地面进行扫描和探测，可以获取高分辨率的地物信息。
SAR地物分类是利用SAR图像进行地物分类和识别的过程，可以广泛应用于农业、城市规划、环境监测等领域。
本文将介绍SAR地物分类的原理流程。
一、SAR地物分类的原理SAR地物分类的原理基于SAR图像的特征提取和分类算法。
SAR 图像的特征提取主要包括幅度特征和相位特征两个方面。
幅度特征是指SAR图像中每个像素的返回信号幅度，反映了地物的散射特性；相位特征是指SAR图像中每个像素的相位信息，反映了地物的形状和纹理特征。
二、SAR地物分类的流程1. 数据获取与预处理需要获取SAR图像数据，并进行预处理。
预处理包括去噪、辐射校正和地形校正等步骤，以提高图像质量和减少干扰。
2. 特征提取接下来，对预处理后的SAR图像进行特征提取。
常用的特征提取方法有基于像素的特征提取和基于区域的特征提取。
基于像素的特征提取方法将每个像素点作为一个样本进行特征提取，常用的特征包括像素的幅度、相位和极化特征等。
基于区域的特征提取方法将图像划分为若干个区域，每个区域作为一个样本进行特征提取，常用的特征包括纹理、形状和边缘等。
3. 特征选择与降维在特征提取之后，需要进行特征选择和降维。
特征选择是指从提取的特征中选择出最具有代表性和区分性的特征，常用的特征选择方法有相关系数、信息增益和互信息等。
降维是指将高维特征空间降低到低维特征空间，常用的降维方法有主成分分析（PCA）和线性判别分析（LDA）等。
4. 分类算法特征选择和降维之后，需要选择合适的分类算法对地物进行分类。
常用的分类算法有支持向量机（SVM）、最邻近算法（KNN）和决策树算法等。
这些算法可以根据特征向量将地物分为不同的类别。
5. 准确性评价需要对分类结果进行准确性评价。
常用的评价指标有精确度、召回率和F值等。
sar成像原理
sar成像原理SAR成像原理。
合成孔径雷达（SAR）是一种利用雷达波进行成像的技术，它具有独特的成像原理和优势。
在SAR成像中，雷达发射的脉冲信号经过地面目标的反射后，被接收回来并记录下来。
通过处理这些回波信号，可以得到地面目标的高分辨率图像，无论是在白天还是夜晚，无论是在晴天还是阴天，SAR都能够实现可靠的成像。
SAR成像的原理主要包括以下几个方面：1. 雷达波的发射和接收，SAR系统通过发射一系列的脉冲信号，并记录每个脉冲信号的回波信号。
这些回波信号包含了地面目标的信息，通过处理这些信号，就可以获取地面目标的图像。
2. 雷达波的回波信号处理，SAR系统通过接收和记录地面目标反射回来的回波信号，然后对这些信号进行处理，包括时域处理、频域处理、相位处理等。
这些处理过程可以提取出地面目标的特征信息，从而实现高分辨率的成像。
3. 雷达波的合成孔径，SAR系统通过对多个脉冲信号的回波信号进行合成，可以实现合成孔径雷达的成像原理。
这种合成孔径的方式可以有效地提高成像的分辨率，使得SAR系统可以获取高质量的地面目标图像。
4. 地面目标图像的重建，通过对处理后的回波信号进行进一步处理和重建，SAR系统可以得到地面目标的高分辨率图像。
这些图像可以用于地质勘探、环境监测、军事侦察等领域。
总的来说，SAR成像原理是通过发射和接收雷达波，对回波信号进行处理和合成，最终实现对地面目标高分辨率成像的技术。
这种成像技术具有独特的优势，可以在各种复杂环境下实现可靠的成像，因此在军事、民用领域都有着广泛的应用前景。
随着雷达技术的不断发展和完善，SAR成像技术也将迎来更加广阔的发展空间，为人类社会的发展和进步提供更多的支持和帮助。
基础知识：SAR成像原理及SAR图像解译要点
基础知识：SAR成像原理及SAR图像解译要点⼀、雷达原理简介1、雷达原理（测距）2、雷达分辨率⼆、SAR原理简介1、基本概念2、优缺点3、成像⼏何4、成像原理5、⼯作模式三、SAR图像特点1、SAR图像整体特点2、斜距投影3、透视收缩4、叠掩5、阴影6、地形对图像亮度的影响7、区分⼏何形变8、理解⼏何形变9、后向散射特征10、地物⽬标的类型11、不同探测⽅向对成像的影响12、不同极化对成像的影响13、相⼲斑噪声成因及多视处理14、旁瓣对SAR成像的影响15、多次反射对成像的影响16、SAR穿透能⼒17、SAR典型⽬标（多图）18、SAR⽬标活动轨迹19、运动⽬标成像20、SAR/GMTI21、运动补偿及散焦22、对海⾯舰船⽬标成像效果较差的原因四、SAR图像与⼈⼯智能下⾯内容选⾃PPT：SAR图像整体特点：1、SAR图像是斜距图像，⽅位向和距离向分辨率不⼀致（距离向分辨率较⾼，例如2m*3m），斜距图像上近距离被压缩（光学图像是远距离被压缩）。
2、SAR图像特有的⼏何特点（如透视、收缩、倒置、盲区、斜距显⽰的图像近距离压缩等）加⼤了SAR图像解译难度。
3、SAR图像固有的相⼲斑噪声使得⽬标边缘模糊、清晰度下降，也造成SAR图像解译采⽤完全不同的⽅法。
4、俯仰⾓度和⽅位⾓变化时，SAR图像会表现出较⼤的差异。
需要结合具体的观测参数对SAR 图像进⾏判读。
5、存在多次反射效应、虚假现象、多普勒频移等。
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德国
意大利
加拿大
主要星载SAR系统
系统 发 射 时 波段 间 2014 2014 L c 极化 图 幅 宽 度 分辨率 （KM） 25/35/60/7 1/3/6/10 0/350 /100 20/80/100/ 5/20/40 250/400 重 复 周 轨道 期 精度 (cm) 14 >100 12 接受模式 国家
星载SAR获取模式
• 扫描模式——ScanSAR
– 扫描模式是共享多个独立sub-swaths的操作时间，最后获取一个完 整的图像覆盖区域。
星载SAR获取模式
• 聚束模式——Spotlight
– 当执行聚束模式采集数据时，传感 器控制天线不停向成像区域发射微 波束。
• 与条带模式主要区别为：
– 在使用相同物理天线时，聚束模式 提供更好的方位分辨率； – 在可能成像的以一个区域内，聚束 模式在单通道上的提供更多的视角； – 聚束模式可以更有效的获取多个小 区域。
• 雷达遥感使用的微波部分的电磁频谱，频率从0.3GHz至 300 GHz，波长从1米到1毫米。 • 微波中常用的波段有：
– – – – – – P-band = ~ 65 cm AIRSAR L-band = ~ 23 cm JERS-1 SAR, ALOS PALSAR S-band = ~ 10 cm Almaz-1 C-band = ~ 5 cm ERS-1/2 SAR, RADARSAT-1/2, ENVISAT ASAR, RISAT-1 X-band = ~ 3 cm TerraSAR-X-1 , COSMO-SkyMed K-band = ~ 1.2 cm 军事领域
– 斜距(Slant raБайду номын сангаасge)：雷达到目 标的距离方向，雷达探测斜 距方向的回波信号 – 地距(Ground range)：将斜距 投影到地球表面，是地面物 体间的真实距离
• 方位向(Azimuth)：平行于 飞行方向
SAR图像几何分辨率
• 距离分辨率Range
– 侧视方向上的分辨率称为距离分辨率 – 包括斜距分辨率和地距分辨率
• 振幅（Amplitude）、强度（Intensity）数据
– 对单通道SAR系统来说，相位没有提供任何信息，振幅（或强度、 能量）是唯一有用的信息
In-Phase：同相分量 Quadrature：正交相位分量
SAR数据类型
• 强度数据
– 对经过聚焦处理的SAR数据进行多视处理，多视得到的强度图像是 距离向和/或方位向像元分辨率的平均值 – 一个L视数的图像，本质上是L的指数分布，
2007 2010 2007
X
Full
5-10-30100 10-30-200
1-3-16
11
10
X,L
Full
1-3-15
1-16
10
2007
C
Full
10-500
3-100
1-24
10
Spotlight Stripmap ScanSAR Spotlight Stripmap ScanSAR Spotlight Stripmap ScanSAR
– 根据极化方式和波长情况，微波可以透入植被、裸土（干雪或沙地） – 一般情况，波长越长，穿透能力越强。 – 交叉极化(VH/HV)相比同极化（HH/VV）的渗透能力弱。
SAR散射机制
SAR穿透地表，可以清晰的看到沙漠下的地下河道
SAR图像的理解
• 图像亮度代表后向散射强度 • 像元内表面越粗糙，后向散 射越强。 • 光滑表面镜面反射，后向散 射很弱 • 与散射体的复介电常数有关 • 含水量越大，后向散射越强
星载SAR获取模式
• 条带模式——Stripmap
– 当运行Stripmap SAR时，雷达天线 可以灵活的调整，改变入射角以获 取不同的成像宽幅。 – 最新的SAR系统都具有这种成像模 式，包括RADARSAT-1/2， ENVISAT ASAR， ALOS PALSAR，TerraSAR-X-1， COSMOSkyMed和RISAT-1。
水面上的溢油
SAR图像的斑点噪声
• SAR是相干系统，斑点噪声是其 固有特性 • 均匀的区域，图像表现出明显的 亮度随机变化，与分辨率、极化、 入射角没有直接关系，属于乘机 噪声 • 多视和滤波可以抑制斑点噪声
SAR数据类型
• 单视复数（Single Look Complex-SLC）
– SAR数据由实部和虚部构成 – 相位分布在-π~π之间 – InSAR处理必须采用这种数据
2、InSAR基础
InSAR—（合成孔径）雷达干涉测量 • InSAR—Synthetic Aperture Radar Interferometry • InSAR技术是利用雷达系统 获取同一地区两幅SAR影像 所提供的相位信息进行干 涉处理，来获取地表的三 维信息。
InSAR技术——基本原理
• 方位分辨率Azimuth
– 沿航线方向上的分辨率，也称沿迹分辨 率
SAR图像几何特征
• 雷达图像的构像几何学属于斜距投影类型
– 斜距投影是以天线为中心，以斜距为半径的同心 圆在像面空间上的投影 – 方位向的比例尺是个常量 – 距离向的比例尺由地面目标的位置由该目标到雷 达天线的距离决定
SR=GR*sinθ
Radar概念
• Radar（Radio Detection And Ranging），一个Radar系统主 要包括三个功能：
– 发射微波信号到场景 – 接收从场景中传回的部分后向 散射能量 – 观测返回的强度（检测）和延 时（测距）信号
RAR——真实孔径雷达
成像分辨率 雷达天线长度
SAR——合成孔径雷达
SAR参数——极化
• 极化：电磁波振动的矢量方向，即电场的方向
SAR参数——极化
• 特点
– 当雷达作用于地球表面时，其极化方式可 能改变，产生随机极化反射信号，其中包 含水平和垂直两种分量 – 极化方式是否改变取决于目标的物理和电 特性 – 雷达可以接收反射信号的水平和垂直极化 分量 – 四种模式：HH、VV、HV、VH – 对于同一区域，不同极化方式获取的图像 不同
• 根据雷达距离地表高度的情况，入射角会随着近距离到远 距离的改变而改变，从而影响成像几何。
SAR参数——入射角
• 反射率随着入射角的增大而减小
•
不同地物随入射角变化的反射率 变化情况 入射角与雷达后向散射的关系 不同的应用选择相应装置的依据
• •
SAR的观测几何
• 距离向(Range)：像平面内 垂直于飞行方向
雷达的应用
• 雷达数据
– 合成孔径雷达——SAR
• SAR图像基本应用
– 雷达可以进行全天候观测，并且可以透过云层覆盖。 – 自然应急救灾、农业估产、森林资源调查、军事应用、干旱监测
• InSAR（干涉SAR）
– 合成孔径雷达干涉测量(InSAR)及差分InSAR(D-InSAR)技术是近十几 年来发展非常迅速的微波遥感技术。由于它具有全天候、全天时、 覆盖面广和高精度获取地表形变信息的能力。能达到厘米级精度， 采用短基线干涉像对序列，能达到毫米级精度。 – InSAR两个方面应用：DEM提取和地表形变监测
VV VV
Stripmap Stripmap ScanSAR
欧洲 加拿大
2002
C
VV
100-400
20
35
30
Stripmap ScanSAR
Stripmap
欧洲
2006
L
Full
40-350
7-14-100
46
>100
日本
TerraSAR-X
Tandem-X Cosmoskymed RADASAT2
SAR散射机制
• 表面和体散射
– 粗糙的表面能得到更高的后向散射，平整表面在雷达图像上经常 表现暗区域。
• 双回波
SAR散射机制
• 组合散射
– 一般发生在低频SAR系统（如L、P波段） – 包括表面、体散射、双回波等
森林的组合散射 （上-林冠层，中-树干层，下-地面层）
SAR散射机制
• 穿透散射
SAR图像几何特征
• 需要提供高分辨率的DEM数据，透视收缩可通过几何校正 和辐射定标进行校正
用DEM校正
不用DEM校正
SAR图像几何特征：叠掩
• 叠掩
– 当面向雷达的山坡很陡时，出现山顶比山底更接近雷达，因此在 图像的距离方向，山顶与山底的相对位置出现颠倒
SAR图像几何特征：叠掩
• 叠掩
SAR图像几何特征：阴影
SAR基础知识
技术支持邮箱：ENVI-IDL@ 技术支持热线：400-819-2881-5 官方技术博客：/enviidl
主要内容
• 1、SAR基础 • 2、InSAR基础 • 3、InSAR技术与地表形变
1、SAR基础
计算每次观测的相位，通过相位干 涉求解相位差，进而反算地形及其 地表形变信息。
in SAR image #1:
φ1 =
R
in SAR image #2:
φ2 =
( R + ΔR)
干涉相位组成
• InSAR测量获取DEM时实际上假设地表没有变化
Int
R1 R 2 4 Topography + Movement + Atmosphere + Noise 4B n 4 h + R Movement + Atmosphere + Noise R sin
斜距影像
地距影像
SAR图像几何特征
• 在雷达成像中，地物目标的位置在方位向是按飞行平台的 时序记录成像的 • 在距离向上是按照地物目标反射信息的先后记录成像的