SAR的三种不同极化方式分别是什么(如何理解单极化、多极化、全极化)?

SAR极化方式解析

1.什么是SAR极化方式?

极化方式(Polarization): H水平极化;V垂直极化,即电磁场的振动方向,卫星向地面发射信号时,所采用的无线电波的振动方向可以有多种方式,目前所使用的有:

水平极化(H-horizontal):水平极化是指卫星向地面发射信号时,其无线电波的振动方向是水平方向。垂直极化(V-vertical):垂直极化是指卫星向地面发射信号时,其无线电波的振动方向是垂直方向。

电磁波发射分为水平波(H)和垂直波(V),接收也分为H和V。使用H和V线性极化的雷达系统用一对符号表示发射和接收极化,因此可以具有以下通道—HH、VV、HV、VH。

(1)HH-用于水平发送和水平接收

(2)VV-用于垂直发送和垂直接收

(3)HV-用于水平发送和垂直接收

(4)VH-用于垂直发送和水平接收

这些偏振组合中的前两个被称为相似偏振,因为发射和接收偏振是相同的。最后两个组合称为交叉极化,因为发送和接收极化彼此正交。

2.什么是SAR中单极化、双极化、全极化?

单极化是指(HH)或者(VV),就是(水平发射水平接收)或(垂直发射垂直接收)(如果研究的是气象雷达领域那一般都是(HH)。)

双极化是指在一种极化模式的同时,加上了另一种极化模式,如(HH)水平发射水平接收➕(HV)水平发射垂直接收。

全极化技术难度最高,要求同时发射H和V,也就是(HH)(HV)(VV)(VH)四种极化方式同时存在。

雷达系统可以具有不同级别的极化复杂度:

(1)单极化:HH;VV;HV;VH

(2)双极化:HH+HV;VV+VH;HH+VV

(3)四个极化:HH+VV+HV+VH

正交极化(即全极化)雷达使用这四个极化,并测量通道之间的相位差以及幅度。一些双极化雷达还测量通道之间的相位差,因为该相位在极化信息提取中起着重要作用。

雷达卫星影像 在极化方面,不同的被观测物体对于入射的不同极化波,后向散射不同的极化波。因此空间遥感可以使用多波段来增加信息含量,也可以用不同的极化来增强,提高识别目标的准确度。

3.如何选择SAR雷达卫星极化方式?

经验表明:

对于海洋应用,L波段的HH 极化较敏感,而C波段是VV 极化比较好;

对于低散射率的草地和道路,水平极化使地物之间有较大的差异,所以,地形测绘用的星载SAR 都使用水平极化;对粗糙度大于波长的陆地,HH或VV无明显变化。

不同极化下同一地物的回波强弱不同,图像的色调也不一样,增加了识别地物目标的信息。相同极化(HH ,VV)和交叉极化(HV ,VH)的信息比较,可以显著地增加雷达图像信息,而且,植被和其他不同地物的极化回波之间的信息差别比不同波段之间的差别更敏感。所以,多极化工作是SAR 卫星发展方向之一。

所以,实际应用中可根据不同需求选择合适的极化方式,综合利用多种极化方式有利于地物分类精度的提高。

### 极化 SAR 四分量分解方法 极化合成孔径雷达(PolSAR)四分量分解是一种用于分析和解释复杂极化数据的技术。该技术通过将散射机制分为四个独立成分来描述目标区域内的物理特性。 #### 1. 散射模型构建 为了实现更精细的目标特征提取,Pauli等人提出了基于四种基本散射类型的分解方案[^1]: - **表面散射 (Surface Scattering)**:主要发生在平坦地形上,如湖泊、海洋等平静水面。 - **双基线散射 (Double-Bounce Scattering)**:通常由建筑物墙壁与地面形成的直角结构引起,在城市环境中较为常见。 - **体积散射 (Volume Scattering)**:存在于植被覆盖区或松散介质内部,其特点是电磁波在传播过程中发生多次反射。 - **各向异性散射 (Helix Scattering 或 Anisotropic Scattering)**:表示具有特定方向性的特殊散射现象,例如某些晶体材料表现出的螺旋状排列方式产生的散射效果。 #### 2. 数学表达式推导 对于上述每种散射模式,可以定义相应的协方差矩阵 \( T \),并通过特征值分解获得对应的权重系数。具体来说,假设输入的是一个3×3 Hermitian正定矩阵,则有如下关系式: \[T=\sum_{k=1}^{4}\alpha_k t_k\] 其中\(t_k\)代表第 k 类理想化的散射单元所对应的标准张量形式;而参数α则反映了不同类别在整个观测场景中的相对贡献程度。 ```python import numpy as np def four_component_decomposition(T): """ 实现四分量分解 参数: T : ndarray, shape(3, 3), 复数型态的共轭转置对称阵. 返回: alpha_surface: float, 表面散射占比 alpha_double_bounce: float, 双基线散射占比 alpha_volume: float, 体积散射占比 alpha_helix: float, 各向异性散射占比 """ eigenvalues = np.linalg.eigvals(T) # 假设已经计算好了标准张量t
评论 3
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值