不同应用场景下SAR影像的选择

合成孔径雷达（SAR）作为一种主动微波遥感成像雷达，不受天气、气候的影响，具备全天时、全天候观测能力。近年来，随着国内外SAR卫星密集地发射，雷达卫星遥感应用优势也逐步凸显，并成为空间遥感领域的新热点。

SAR影像的参数指标众多，包括成像模式、极化方式、波段类型等。那么针对不同的应用场景，我们该如何选择适合的SAR影像呢？

首先，简单介绍几个SAR影像较为重要的参数。

一

技术参数

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01

成像模式

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SAR卫星通常拥有多种成像模式，不同的成像模式对应着不同参数（分辨率、幅宽、极化方式、入射角等）的SAR影像。虽然不同的SAR星源对成像模式的细分差异较大，但主流成像模式通常可分为三大类：聚束模式（Spotlight）、条带模式（StripMap）、扫描模式（ScanSAR）。

聚束模式（Spotlight）  

雷达天线始终指向同一区域，增加对地物的观测时间，从而获得高分辨率影像。

条带模式（StripMap）

雷达天线沿航迹方向照射一个条带区域，获得该条带区域的雷达图像，与光学卫星条带成像类似。

扫描模式（ScanSAR）

成像期间利用多个波束在目标区产生多个子条带，将其整合成一个完整的图像，增加影像的幅宽。

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02

极化方式

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雷达信号可以传送水平（H）或者垂直（V）电场矢量，接收水平（H）或者垂直（V）的返回信号，根据传送与接收方式的不同雷达遥感系统可分为四种极化方式——HH、VV、HV、VH。

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03

波段类型

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雷达遥感使用微波成像，波长从1毫米到1米。SAR通常采用X波段（波长约3cm）、C波段（波长约5cm）、L波段（波长约23cm）。

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04

升降轨

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卫星系统从南向北飞时，称为升轨（Ascending）；卫星系统从北向南飞时，称为降轨（Descending）。

升降轨影像偏转方向

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二

应用场景

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01

大区域SAR影像采集

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进行大区域SAR影像采集时，如对空间分辨率无要求，可优先选择条带模式拍摄，因为条带模式幅宽较大，能够按需进行长条带拍摄，单次过境可不间断连续获取较长条带的数据。对比之下，聚束模式虽然具有较高的分辨率，但此模式下卫星无法进行连续的条带成像。

条带模式（StripMap）

聚束模式（Spotlight）

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02

InSAR监测

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众所周知，具有干涉影像采集能力的SAR卫星，如果获取的影像具有同一成像模式、同一升降轨、同一极化方式等，可以基于InSAR技术进行形变监测（如矿区形变、滑坡、建筑形变等）和DEM提取。在植被茂密的区域，更适宜选择L波段的卫星，因为L波段穿透性强，可有效的缓解干涉图失相干的问题；在城市区域，更适宜选择X波段的卫星，因为X波段能精确描述目标的细微形状。具体如下表所示：

基于InSAR提取DEM

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03

地物分类

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一般来说，单极化高分辨率SAR影像更有利于识别纹理信息显著的地物，而多极化或全极化SAR影像由于具有多种极化方式，目标地物的散射信息量更加丰富，在地物分类方面也具有独特的优势。

单极化高分辨率SAR影像

单极化SAR影像（左）、全极化SAR影像（右）

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04

其他应用

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根据雷达波段穿透性的差异，我们可以在不同的应用中选择不同的SAR卫星进行监测。

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60种常见卫星参数