海洋遥感：溢油海面SAR散射机理探析

SAR工作的入射角范围为20°～70°，照射到海面的电磁波波长与海面短尺度重力波波长相当并与观测方向一致时，会产生Bragg共振，该入射角范围内Bragg散射在海表面微波后向散射机制中占主导地位。

SAR照射到油膜覆盖海面时，油膜的存在会改变海水表面张力，从而抑制海面的毛细波和短重力波，改变海面的粗糙度，使得海面变得相对平滑；当电磁波入射到油膜覆盖海面时，对应的后向散射系数变小，因此，油膜海面在SAR影像上呈现为暗斑。由于海面微波散射以Bragg散射机制为主导，清洁海面和油膜覆盖海面的一阶Bragg散射系数可写为（Ulaby，1982）：

式中，表示后向散射系数，pp∈{HH，VV}，i∈{o；w}，上标（o）和（w）分别表示油膜覆盖海面和清洁海面，ke=2π/λe是入射微波的波数，kB 表示Bragg波数，ϕB表示雷达视向和风向的夹角，是几何参数，其表达式为：

由于油膜的相对介电常数较小，微波可顺利穿透油膜，因此油膜海面的散射回波主要(www.xing528.com)

来自于油膜下面的海水散射场，故方程（2.4）中，油膜海面的相对介电常数可设为==ε。

图2.18给出了风速5m/s、油膜覆盖率F=1、油膜厚度d=0.001m、波向角ϕ=0°、入射波频率为5.3GHz（C波段）时，清洁海面和油膜海面散射系数随入射角的变化。由图可见，不论是HH极化还是VV极化方式，油膜覆盖海面的散射系数均小于清洁海面的散射系数，油膜对散射系数的抑制影响均非常显著。

图2.18　油膜对散射系数的影响

图2.19给出散射系数随风速的变化，其中油膜覆盖率F=1，油膜厚度d=0.001m，入射角为θi=40°，波向角ϕ=0°。从图2.19中可以看出不论是HH极化还是VV极化方式，在不同风速时，油膜海面的散射系数都小于清洁海面的散射系数。