遥感技术概论-微波与图像处理部分课件：微波辐射计.pptx

1、 微波辐射计 微波辐射计主要用于探测地面各点的亮度温微波辐射计主要用于探测地面各点的亮度温度并生成亮度温度图像度并生成亮度温度图像。 由于由于地面物体都具有发射微波的能力地面物体都具有发射微波的能力 , 其发其发射强度与自身的亮度温度有关射强度与自身的亮度温度有关。 通过扫描通过扫描接收这些信号并换算成对应的亮度接收这些信号并换算成对应的亮度温度图温度图 , 对地面物体状况的探测很有意义。对地面物体状况的探测很有意义。2微波传感器微波辐射计 测量微波区域地球的热辐射。强度与目标的测量微波区域地球的热辐射。强度与目标的温度与发射率、反射率及透射率温度与发射率、反射率及透射率有关有关 波 长波 长

2、 较 短 。 由 于 能 量 较 低 ， 图 像较 短 。 由 于 能 量 较 低 ， 图 像 相 对相 对“noisy”，空间分辨率低，解译空间分辨率低，解译复杂复杂 可以可以测量视场中大气总的含水量，进行海测量视场中大气总的含水量，进行海冰制图，估算其他海洋参数（比如表面风及冰制图，估算其他海洋参数（比如表面风及降雨速率）降雨速率）3微波传感器微波辐射计45Humidity and Atmospheric Profiler (HATPRO)湿度传感器温度传感器6Humidity and Atmospheric Profiler (HATPRO)7Humidity and Atmospher

3、ic Profiler (HATPRO)89Earth Science and RF RadiometeryMicrowave Radiometry Applications.Ocean surface windSoil moistureSea surface temperature/Sea surface salinityAtmospheric temperature, humidity, and cloudsPrecipitationAtmospheric chemistryHartley, NASA RECENT MICROWAVE INSTRUMENTS Spaceborne radi

4、ometric systems launchbands (GHz)AMSR-E20026.9, 10.6, 18,21,37, 89 SMOS20091.411微波传感器微波辐射计12Space-viewing sideEarth-viewing sideEOS Aqua satellite1314PolarizationHorizontal and verticalIncidence angle55Cross-polarizationLess than -20 dBSwath1445 kmDynamic Range (K)2.7 to 340Precision1 K (1)Quantifyi

5、ng Bit Number12-bit10-bitCenter Frequency (GHz)6.92510.6518.723.836.589.0Bandwidth (MHz)35010020040010003000Sensitivity (K)0.30.61.1Mean Spatial Resolution (km)56382124125.4IFOV (km)74 x 4351 x 3027 x 1631 x 1814 x 86 x 4Sampling Interval (km)10 x 105 x 5Integration Time (msec)2.61.3Main Beam Effici

6、ency (%)95.395.096.396.495.396.0Beamwidth (degrees)2.21.40.80.90.40.18AMSR-E性能参数性能参数15AMSR-EConical scanning. Local incidence angle: 5516Global Brightness Temperature Imagefrom AMSR-E17l 地表真实温度也可以叫分子动力学温度，是物质内部分子的平均热能，是组成物体的分子平均传递能量的“内部”表现形式。l 辐射温度也可称为表征温度，主要是指物体辐射能量，其辐射能量是物体能量状态的一种“外部”表现形式。按照 Stefa

7、n-Boltzmann law ：对于遥感器而言，其接收到的辐射能量即地物的辐射出射度，但是传感器接收到的M=斯波常数*辐射温度的四次方，这里两个M是相等的，所以： l 亮度温度：是指辐射出与观测物体相等的辐射能量的黑体温度。其在数值上等于辐射温度，只是叫法不一样：在微波遥感中常用亮度温度，而在红外遥感中较多地用到辐射温度。4-2-1WmSrTB4TB辐射温度：比辐射率18Global Sea Surface Temperatures from AMSR-E, June 2-4, 200219PhilippinesChinaJapanTaiwan20AMSR-E Total Rainfall2

8、12013 Arctic Sea Ice MinimumSeptember 21, 201322SMOSLaunch: 2009Spatial resolution: 35-50 km (suitable to studies at global scale)Rivisit time: 3 daysGoal in soil moisture retrieval accuracy: 4%Soil Moisture and Ocean Salinity23Estimating soil moisture in the root zone is important: short- and mediu

9、m-term meteorological modelling, hydrological modelling,monitoring of plant growth, forecasting of hazardous events such as floods.24To improve spatial resolution:Interpherometric technique:69 small antennas located on 3 long arms“The BIG Y”For each pixel:Simultaneous measurements at V and H polariz

10、ation, 20 6025Soil moisture from SMOS26Average sea-surface salinity and global circulation27Sea-surface salinity in situ measurements28ESA satellites looking deeper into sea ice向向高频段高频段发展。从上世纪发展。从上世纪 90 年代开始，微波辐射计探测频段年代开始，微波辐射计探测频段已拓展到亚毫米波段，表现在向已拓展到亚毫米波段，表现在向 200 GHz波段以上发展，主要波段以上发展，主要用以探测大气温度和大气湿度。用

11、以探测大气温度和大气湿度。向向一体化一体化方向发展。微波辐射计为了提高分辨率，其天线尺寸方向发展。微波辐射计为了提高分辨率，其天线尺寸必然较大，但不可能同时装备几副天线；同时由于微波辐射计必然较大，但不可能同时装备几副天线；同时由于微波辐射计的工作频率较宽，必须进行多频、多极化共用设计，从而减小的工作频率较宽，必须进行多频、多极化共用设计，从而减小微波辐射计的体积、质量。微波辐射计的体积、质量。向向高分辨率高分辨率方向发展。通过提高观测频率或增大天线尺寸来提方向发展。通过提高观测频率或增大天线尺寸来提高地面分辨率。高地面分辨率。向向多通道及精细通道探测多通道及精细通道探测方向发展。方向发展。向向综合孔径微波辐射计综合孔径微波辐射计方向发展。根据将一个大口径天线等效方向发展。根据将一个大口径天线等效分割成若干个小口径天线的思想，通过基线设计和组合干涉测分割成若干个小口径天线的思想，通过基线设计和组合干涉测量得到所有的小口径天线组合，并通过对这些干涉测量结果的量得到所有的小口径天线组合，并通过对这些干涉测量结果的反演得到与大口径天线相同的观测分辨率。反演得到与大口径天线相同的观测分辨率。向向全极化微波辐射计全极化微波辐射计方向发展。方向发展。29发展趋势