微波遙感是一個(gè)非常專(zhuān)業(yè)的領(lǐng)域，涉及的知識(shí)面非常廣，包括的眾多的概念、理論、方程、公式等。實(shí)際上，如果我們專(zhuān)注于微波遙感的應(yīng)用，只理解幾個(gè)基本的名詞和原理即可。本文就選擇了幾個(gè)常用的，也是很基礎(chǔ)的幾個(gè)名詞，開(kāi)始微波遙感方面的學(xué)習(xí)。

    本文主要包括：

• 基本原理和定義
• 常見(jiàn)名詞
• 微波遙感工作波段

1.基本原理和定義

      基本原理：微波與目標(biāo)的相互作用，可以測(cè)量目標(biāo)的后向散射特性、多普勒效應(yīng)、偏振特性等，還可以反演目標(biāo)的物理特性(介電常數(shù)、濕度等)，及幾何特性(目標(biāo)大小、形狀、結(jié)構(gòu)、粗糙度等)多種有用信息。這個(gè)類(lèi)似于光學(xué)遙感中的波譜特征。

      下面我們了解一下三個(gè)名詞：微波遙感、主動(dòng)式遙感和雷達(dá)遙感

      微波遙感是遙感器工作波段選擇在微波波段范圍（1～1 000mm）的遙感，常用的是8～300mm。微波遙感對(duì)云層、地表植被、松散沙層和冰雪具有一定的穿透能力，可以全天侯、全天時(shí)工作。

      微波遙感的工作方式分主動(dòng)式（有源）微波遙感和被動(dòng)式（無(wú)源）微波遙感。前者由傳感器發(fā)射微波波束再接收由地面物體反射或散射回來(lái)的回波，如側(cè)視雷達(dá)；后者接收地面物體自身輻射的微波，如微波輻射計(jì)、微波散射計(jì)等。

      雷達(dá)遙感是微波遙感的另外一種常見(jiàn)叫法，實(shí)際上我們可以理解為微波遙感的狹義概念，比較口語(yǔ)化。

      綜上所述，"微波遙感"是學(xué)科性質(zhì)的廣義概念，"主動(dòng)式遙感"是微波遙感中的一部分，"雷達(dá)遙感"是微波遙感常用的替代詞。

圖1微波遙感分類(lèi)

2.入門(mén)名詞

    除此之外，我們還需要理解以下幾個(gè)名詞。

2.1雷達(dá)（Radar）

      Radar是RAdio Detection And Ranging的簡(jiǎn)寫(xiě)，一個(gè)Radar系統(tǒng)主要包括三個(gè)功能：

• 發(fā)射微波信號(hào)到場(chǎng)景
• 接收從場(chǎng)景中傳回的部分后向散射能量
• 觀測(cè)返回的強(qiáng)度（檢測(cè)）和延時(shí)（測(cè)距）信號(hào)

      Radar使用本身的能量源，因此可以進(jìn)行全天候觀測(cè)，并且可以透過(guò)云層覆蓋。這種遙感系統(tǒng)就是主動(dòng)式遙感系統(tǒng)。

      早期的雷達(dá)系統(tǒng)是真實(shí)孔徑雷達(dá)（Real Aperture Radar—RAR），由于成像分辨率與雷達(dá)天線的長(zhǎng)度成正比，要想得到較高分辨率的圖像，需要增加天線的物理尺寸，限制其發(fā)展和應(yīng)用。后來(lái)逐漸被合成孔徑雷達(dá)取代。

圖2 雷達(dá)系統(tǒng)工作方式

2.2側(cè)視雷達(dá)（SLR）

      如果雷達(dá)信號(hào)垂直照射地面，總會(huì)有兩個(gè)點(diǎn)具有相同的距離，運(yùn)行軌跡的每一邊各有一個(gè)，于是圖像自身就會(huì)有折疊，軌跡的右邊的點(diǎn)和相應(yīng)左邊的點(diǎn)就會(huì)混在一起。采用側(cè)視工作方式的側(cè)視雷達(dá)（side-looking radar）就能有效的解決這個(gè)問(wèn)題，側(cè)視雷達(dá)是由傳感器向與飛行方向垂直的側(cè)面發(fā)射波束，并接受在側(cè)面上地物的反射波。

2.3合成孔徑雷達(dá)（SAR）

      SAR是Synthetic Aperture Radar的簡(jiǎn)寫(xiě)，中文名稱(chēng)為：合成孔徑雷達(dá)。用一個(gè)小天線作為單個(gè)輻射單元，將此單元沿一直線不斷移動(dòng)，在不同位置上接收同一地物的回波信號(hào)并進(jìn)行相關(guān)解調(diào)壓縮處理的側(cè)視雷達(dá)。可以獲取高分辨率的地球表面圖像，是目前廣泛使用的雷達(dá)系統(tǒng)。同時(shí)它屬于成像雷達(dá)、以及側(cè)視雷達(dá)。

3.微波遙感工作波段

    微波遙感使用的微波部分的電磁頻譜，頻率​​從0.3GHz至300 GHz的，在波長(zhǎng)方面，從1米到1毫米。

    我們也常看到大多數(shù)情況不是用波長(zhǎng)大小來(lái)描述，而是用字母符號(hào)代替。常用的波長(zhǎng)如下：

• P-band = ~ 65 cm
• L-band = ~ 23 cm
• S-band = ~ 10 cm
• C-band = ~ 5 cm
• X-band = ~ 3 cm
• K-band = ~ 1.2 cm

    波長(zhǎng)越長(zhǎng)穿透能力就越強(qiáng)，如波長(zhǎng)大于2cm的雷達(dá)系統(tǒng)不會(huì)受到云的影響。如下為幾個(gè)雷達(dá)頻率的應(yīng)用：

• 冰雪識(shí)別，小型特征，使用X-band
• 地質(zhì)制圖，大型特征，使用L-band
• 葉面滲透，最好使用低頻率，如P-band
• 一般情況，C-band是折中波段

圖3 微波遙感的波段范圍

4.總結(jié)

      微波遙感是一個(gè)非常專(zhuān)業(yè)的領(lǐng)域，涉及的知識(shí)面很廣，包括電子科學(xué)、航空、計(jì)算機(jī)等。實(shí)際上，如果我們只專(zhuān)注于微波遙感的應(yīng)用，就可以拋棄一些復(fù)雜的原理和眾多的概念，甚至很多方程和公式，首先理解幾個(gè)基本的名詞和原理即可。