微波遥感理论与技术基础
课程编码：180093080904P3001H
英文名称：Fundamentals of the Theories and Techniques for Microwave Remote Sensing
课时：50
学分：2.50
课程属性：专业课
主讲教师：董晓龙
教学目的要求
本课程的主要目的是与微波遥感及其应用有关专业的研究生提供微波遥感理论与技术的基本知识。本课程的内容偏重微波遥感技术的基础知识，课程的基本内容包括三个方面：（1）电磁波与物质相互作用（包括电磁波传输、散射和辐射）的基本概念和基础知识，及其在微波遥感中的应用；（2）微波遥感器的基本形式，各种微波遥感器的探测机理、系统构成、主要技术指标和典型的微波遥感器系统的概述；（3）微波遥感的典型应用及其发展情况。
本课程的目的是从微波遥感的应用需求出发，给学生提供关于如何实现和满足这些需求的微波遥感的理论与技术的基本知识，使学生对微波遥感有一个全面的了解，为进一步深入学习微波遥感方面的知识和从事微波遥感研究工作奠定知识基础。
预修课程
电磁场与微波技术
大纲内容
第一章 引言 3.0学时 董晓龙
第1节 遥感的基本概念
第2节 分辨率的基本概念
第3节 电磁波与物质相互作用及其遥感应用的特点
第4节 微波遥感及其分类
第5节 微波遥感的发展历史简介
第6节 微波遥感应用简介
第二章 电磁波基本参数与电磁波的传播 3.0学时 董晓龙
第1节 Maxwell方程与平面波
第2节 无损耗媒质中的平面波
第3节 无损耗媒质中的极化
第4节 有损耗媒质中的平面波
第5节 电磁功率密度
第6节 平面波的反射与透射-正入射
第7节 平面波的反射与透射-斜入射
第8节 反射率与透射率
第9节 有损耗媒质斜入射
第10节 双层媒质的斜入射
第三章 微波遥感系统中的天线 3.0学时 董晓龙
第1节 Hertz偶极子
第2节 天线辐射特性
第3节 大口径天线辐射
第4节 天线阵
第5节 电扫描天线
第6节 有源天线
第四章 自然媒质的微波介电热性 1.5学时 董晓龙
第1节 纯水和盐水的介电模型
第2节 纯冰的介电模型
第3节 混合物的介电模型
第4节 海冰和雪的介电模型
第5节 岩石和土壤的介电模型
第6节 植被的介电常数
第五章 雷达散射 4.5学时 董晓龙
第1节 球坐标中的极化
第2节 散射坐标系
第3节 散射矩阵与雷达方程
第4节 雷达散射截面与散射系数
第5节 涨落模型、散斑与多视处理
第6节 相干与非相干散射
第7节 极化合成与极化分析
第六章 微波辐射与辐射传输 3.0学时 董晓龙
第1节 辐射量
第2节 黑体辐射定律
第3节 辐射亮温
第4节 天线效率与天线温度
第5节 辐射传输理论
第6节 地物的微波辐射亮温度
第7节 下视辐射亮温
第8节 极化表示与周期结构
第七章 微波辐射计系统 3.0学时 董晓龙
第1节 微波辐射计的概念与等效噪声温度
第2节 噪声传递与系统噪声
第3节 微波辐射计的精度、准确度与辐射分辨率
第4节 微波辐射计的类型
第5节 定标及其实现
第6节 成像方法与系统设计
第7节 干涉综合孔径微波辐射计
第8节 极化微波辐射计及其定标
第9节 数字辐射计
第八章 雷达测量与微波散射计 3.0学时 董晓龙
第1节 连续波雷达与脉冲雷达
第2节 雷达分辨率及其实现
第3节 扩频、脉冲压缩与匹配滤波
第4节 测量精度
第5节 模糊
第6节 雷达测量定标及其实现
第7节 极化散射计及其定标
第8节 GNSS-R测量
第九章 成像雷达 3.0学时 董晓龙
第1节 真实孔径成像雷达
第2节 合成孔径雷达（SAR）
第3节 SAR的分辨率及其模糊
第4节 SAR的功率考虑
第5节 SAR的系统设计
第6节 图像散斑及其处理
第7节 SAR成像处理
第8节 几何失真
第9节 地形图
第10节 电离层影响
第十章 干涉合成孔径雷达 1.5学时 董晓龙
第1节 三维测量
第2节 雷达干涉图
第3节 去相干影响
第4节 地形测量及其精度
第5节 表面形变测量
第6节 顺轨干涉与运动检测
第十一章 微波与大气相互作用与大气的微波辐射传输 3.0学时 董晓龙
第1节 大气模型
第2节 大气的吸收与辐射
第3节 晴空大气的辐射
第4节 水汽凝结物的散射、吸收与衰减
第5节 气象雷达方程
第6节 云雨的辐射
第7节 误差与统计估计
第十二章 大气的微波探测 4.5学时 董晓龙
第1节 权重函数
第2节 数据表示
第3节 反演方法
第4节 地基探测
第5节 星载大气探测微波辐射计
第6节 下视探测及其反演
第7节 微波临边探测
第8节 降水微波探测
第9节 GNSS掩星探测
第十三章 面散射模型与陆地观测 3.0学时 董晓龙
第1节 散射模型的作用
第2节 表面参数
第3节 面散射模型
第4节 随机表面和周期表面散射
第5节 土壤湿度散射模型
第十四章 体散射模型与陆地观测 3.0学时 董晓龙
第1节 植被散射模型
第2节 积雪散射模型
第3节 辐射传输理论与辐射传输方程求解
第4节 植被的雷达观测与反演
第5节 土壤湿度的雷达观测与反演
第6节 积雪的雷达观测与反演
第十五章 辐射模型与陆地观测 3.0学时 董晓龙
第1节 光滑表面的辐射
第2节 粗糙表面辐射模型
第3节 周期表面辐射模型
第4节 植被辐射模型
第5节 土壤湿度和植被含水量微波辐射探测与反演
第6节 积雪和冰的微波辐射探测与反演
第十六章 海洋雷达遥感与微波辐射遥感 2.0学时 董晓龙
第1节 海面风场微波散射测量模型
第2节 海面风场微波散射计系统
第3节 海面风场微波散射反演
第4节 SAR海洋遥感
第5节 海冰雷达遥感
第6节 海面辐射模型
第7节 海面温度与盐度微波遥感
第8节 海风微波辐射遥感
第9节 海冰微波辐射遥感
第10节 海面溢油微波散射和辐射遥感
第十七章 星载雷达测高 1.0学时 董晓龙
第1节 雷达测高原理和模型
第2节 海面高度估计和矫正
第3节 星载雷达高度计系统
第4节 合成孔径雷达高度计和宽刈幅成像雷达高度计
第十八章 课程作业报告 2.0学时 董晓龙
第1节 课程作业报告
教材信息
1、
Microwave Radar and Radiometric Remote Sensing
Fawwaz T. Ulaby; David G. Long
2014年1月
The University of Michigan Press
参考书
1、
Introduction to the Physics and Techniques of Remote Sensing
Charles Elachi;Jakob van Zyl, Print
2021年4月
John Wiley
2、
Introduction to Microwave Remote Sensing
Iain H. Woodhouse
2019年1月
Sons, Inc
课程教师信息
董晓龙，1969年9月生，现任中科院国家空间科学中心副主任，研究员，博士生导师。1996年毕业于西安交通大学电磁场与微波技术专业，工学博士。2001年至2003年，在美国Duke大学做高级访问学者，2003年入选百人计划。主要研究方向包括，微波（包括毫米波、亚毫米波）遥感成像与探测的理论与方法研究，先进微波遥感器系统技术研究，微波遥感定量信息处理与应用研究等。近年来在国内外期刊和学术会议上发表论文200余篇，获得发明专利10余项。已毕业博士生10名，硕士生10名，现在读博士生6名，硕士生2名。现任IEEE高级会员、中国电子学会高级会员，国际对地观测卫星委员会定标与真实性检验工作组微波小组（CEOS/WGCV/MSSG）主席。