初识合成孔径雷达SAR
用一个小天线作为单个辐射单元，将此单元沿一直线不断移动，在不同位置上接收同一地物的回波信号并进行相关解调压缩处理。一个小天线通过“运动”方式就合成一个等效“大天线”，这样可以得到较高的方位向分辨率，同时方位向分辨率与距离无关，这样SAR就可以安装在卫星平台上而可以获取较高分辨率的SAR图像。
图1 SAR成像原理示意图
1、几个参重要参数
为了更好的理解SAR和SAR图像，需要知道几个重要的参数。
- 分辨率
SAR图像分辨率包括距离向分辨率（Range Resolution）和方位向分辨率（Azimuth Resolution）。
图2 距离向和方位向示意图
- 距离向分辨率（Range Resolution）
垂直飞行方向上的分辨率，也就是侧视方向上的分辨率。距离向分辨率与雷达系统发射的脉冲信号相关，与脉冲持续时间成正比：
• 真实分辨率：ΔL = β*R = Ls (合成孔径长度)
• 合成波束宽度βs = λ /(2* Ls) = D / (2* R)
从这个公式中可以看到，SAR系统使用小尺寸的天线也能得到高方位向分辨率，而且与斜距离无关（就是与遥感平台高度无关）。
极化是微波的一个突出特点，极化方式不同返回的图像信息也不同。返回同极化（HH或者VV）信号的基本物理过程类似准镜面反射，比如，平静的水面显示黑色。交叉极化（HV或者VH）一般返回的信号较弱，常受不同反射源影响，如粗糙表面等。
入射角也叫视角，是雷达波束与垂直表面直线之间的夹角（如下图中的θ）。微波与表面的相互作用是非常复杂的，不同的角度区域会产生不同的反射。低入射角通常返回较强的信号，随着入射角增加，返回信号逐渐减弱。
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，依次影响成像几何。
SAR主要有三种拍摄模式：Stripmap，ScanSAR和 Spotlight。
当然最新的SAR系统拥有更多的拍摄模式，比如RADARSAT-2还用于超精细、高入射角等拍摄模式
当运行Stripmap 模式时，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。
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。它能解决Stripmap模式较小的刈幅。
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。
- 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。
图8聚束模式
3、主流星载SAR
系统
发射时间
波段
极化
图幅宽度（KM）
分辨率
重复周期
轨道
精度
(cm)
拍摄模式
国家
ERS-2
1995
C
VV
100
25 m
35
30
Stripmap
欧洲
RADASAT1
1995
C
VV
10-500
10-30-100
24
>100
Stripmap
ScanSAR
加拿大
ENVISAT
2002
C
VV
100-400
20
35
30
Stripmap
ScanSAR
欧洲
ALOS
2006
L
Full
40-350
7-14-100
46
>100
Stripmap
日本
TerraSAR-X
2007
X
Full
5-10-30-100
1-3-16
11
10
Spotlight
Stripmap
ScanSAR
德国
Cosmo-skymed
2007
X,L
Full
10-30-200
1-3-15
1-16
10
Spotlight
Stripmap
ScanSAR
意大利
RADASAT2
2007
C
Full
10-500
3-100
1-24
10
Spotlight
Stripmap
ScanSAR
加拿大
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