地物电磁波散射机理及表面散射探测

合成孔径雷达向地面发射电磁波，通过接收地物散射回雷达的电磁波获取地物的信息，地物的组成物质不同，形状状态不同，对电磁波的散射机理也不同，同一地物对不同波长的电磁波散射机理也可能不一样。

图3.5显示了常见的几种电磁波散射机理，通常地物对电磁波的散射，都有其中某种散射机理起主要作用。准镜面反射遵守镜面反射原理，雷达几乎接收不到地物的散射波，因此散射机理由准镜面反射主导的地物在雷达图像上表现为很暗的区域，平静的水面，机场的跑道，较宽的道路通常表现为准镜面反射。表面散射类似于光学中的漫反射，雷达能够接收到一部分散射波，地物的性质不同，散射的强度也不同，据此可以区分不同性质的地物，郊区的农田、裸地等一般表现为表面散射。当雷达波遇到地表上的直立面时，会发生角反射，使雷达接收到很强地回波，城市中的建筑物常具有角反射的散射机理，在SAR图像上表现为建筑物边缘出现很强的亮线，另外合成孔径雷达系统可利用角反射器很强地回波，进行系统性能测试以及定标等校正工作。体散射是指雷达波能够在一定程度上穿透地物，在穿透的过程中，在地物的内部发生散射或反射，将一部分雷达波散射回雷达，体散射典型的例子如树冠对C波段雷达波的散射。亚表面散射指雷达波能够穿透第一层介质，而在第二层介质的表面形成表面散射，亚表面散射例如被雪、干沙覆盖的地面。

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图3.5　常见的电磁波散射

(a)镜面散射；(b)漫散射；(c)角散射；(d)体散射；(e)亚表面散射