-
主動式遙感
鎖定
- 中文名
- 主動式遙感
- 外文名
- Active remote sensing
- 別 名
- 有源遙感
- 定 義
- 向目標發射電磁波接收回波的技術
- 一級學科
- 測繪科學
- 二級學科
- 遙感學
主動式遙感簡介
主動式遙感(active remotesensing)又稱“有源遙感”。遙感儀器在遙感平台上對被探測目標發射一定波長的電磁波,並接收物體的回波信號。通過分析回波的性質、特徵及其變化來識別物體。這種遙感方式稱為主動式遙感。主動式遙感器有熒光掃描儀、微波散射計、激光雷達、側視雷達等。資料的表現形式有圖像式和非圖像式兩種。
[2]
主動式遙感是遙感按照傳感器工作原理不同分類的一種,另外為被動式遙感。被動式遙感是利用傳感器,接收被探測物體的電磁波,以獲取物體的信息。
現代遙感技術在航空攝影和像片判讀技術基礎上,結合航天、信息、半導體、計算機等技術逐漸形成綜合性探測技術,能從遙遠的天空對地球及其周圍環境進行大範圍、高速度和不間斷的探測,不受任何政治和地理條件限制,在軍事上具有重要作用,已廣泛應用於軍事偵察、導彈預警、海洋監視、武器制導、軍事測繪和氣象探測等方面。遙感技術現已從單純被動式向被動、主動相結合;從單一電磁波向多波種相結合;從半天候向全天候;從定性向定量遙感發展。
[3]
主動式遙感主動式大氣遙感
人們在氣象觀測中早就採用了向大氣發射各種波信號,然後從接收到的大氣回波中提取氣象信息的遙感技術。隨着現代科技尤其是物理學中聲、光、電技術的發展,可以利用的信號越來越多,探測的內容也不斷擴大。與被動式遙感相比,主動式遙感探測裝置雖然體積、功耗增大許多,但它具有不擾動被測環境(這是直接探測儀不可避免的誤差來源)、不受大氣自身信息微弱的限制、信號種類和強弱的可調可控性強等特點,提高了探測精度,也擴大了探測領域,目前已成為地面和機載探測的重要手段,廣泛應用於大氣湍流、中小尺度天氣系統結構、大氣邊界層物理過翟和環境監測等研究。
主動式探測器大多在信號源的聲、光后冠以雷達兩字,“達”(dar)字是“detection and ranging”的詞首縮寫,其意義不言而喻,都是利用空間分佈的散射體為目標所產生的回波進行“探測”與“測距”。散射體可以是整個連續具有均勻散射的介質,也可以是一些散射中心的集合體,每個中心都具有特定的散射強度和角分佈形式。一般來説,與探測儀信號相互作用最強的大氣結構的尺度,約為波長的二分之一。比這更小的目標被稱為“瑞利粒子”,它們的散射與波長關係密切,隨波長的負四次方而衰減,因此,可以據此來評估不同目標的最佳探測方式。
例如,對5~50μm的雲滴,光雷達可得到很強的回波,但穿透距離較短;而短波長的微波雷達散射要弱些,對雲的穿透性也要好一些;長波長的雷達和聲雷達可不考慮雲的散射,而給出雨滴與大氣折射率起伏的信息。一般來説,可見光雷達適用於小於1μm的粒子以及水汽、臭氧等氣體成分的探測,紅外光雷達適用於1~10μm的大粒子,短波長(0.3~30cm)雷達適用於雲滴,一般雷達適用於雨滴、温濕變化,聲雷達適用於温度和速度變化等。而多普勒雷達還可用於目標物速度與風速的遙感。在主動探測中,探測儀的發射波長與天線結構(如孔徑直徑)對系統的角分辨率(波束寬度)影響很大。分辨率以光雷達最高,聲雷達最低。
[4]
主動式遙感傳感器類型
主動式遙感雷達傳感器
雷達屬於主動式傳感器,在主動微波遙感中,輻射源是觀測目標對雷達發生的微波信號的散射強度,即後向散射係數。
側視雷達成像與航空攝影不同:航空攝影利用太陽光作為照明源,而側視雷達利用發射的電磁波作為照射源;雷達是根據回波時間記錄數據,而攝影機或光學-機械掃描系統是根據系統視角記錄數據的。它與普通脈衝式雷達的結構大體上相近。圖1為脈衝式雷達的一般組成格式,它由一個發射機、一個接收機,一個轉換開關和一根天線等構成。
發射機產生脈衝信號,由轉換開關控制,經天線向觀測地區發射。地物反射脈衝信號,也由轉換開關控制進入接收機,接收的信號在顯示器上顯示或記錄在磁帶上。
雷達接收到的回波中,含有多種信息,如雷達到目標的距離和方位、雷達與目標的相對速度(即作相對運動時產生的多普勒頻移)以及目標的反射特性等。其中距離信息由脈衝返回的時間和電磁波的傳播速度決定。雷達接收到的回波強度是系統參數和地面目標參數的複雜函數。系統參數包括雷達波的波長、發射功率、照射面積和方向和極化等,地面目標參數與地物的復介電常數、地面粗糙度等有關。
[5]
主動式遙感激光雷達傳感器
激光是具有大功率、高度方向性的光束,在空間上是高度相干的。