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。
极化方式 | |
单极化 | HH or VV |
双极化 | HH&HV or VV& VH or HH&VV |
全极化 | HH&HV&VV&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）。
波段类型 | 波长 | 特点 |
X | 约3 cm | 精确描述目标的 细微形状，穿透性弱 |
C | 约5 cm | 兼顾地物表面信息和 穿透能力，介于X波段和 L波段之间 |
L | 约23 cm | 可穿透植被的冠层和 土体表层，穿透性强 |
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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：
星源 | 波段类型 | 特点 |
TerraSAR ... | X | 在地物精细化监测方面 具有较大优势 |
ALOS-2 ... | L | 在植被茂密区域做 形变监测具有较大 优势 |
Radarsat-2 Sentinel-1 ... | C | 兼顾地物表面信息获取 及植被穿透能力 |
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。
应用方向 | 波段类型 | 星源 |
土壤湿度监测 | L、C | ALOS-2 Radarsat-2 Sentinel-1 ... |
海水污染监测 | C、X | TerraSAR KOMPSAT-5 Radarsat-2 Sentinel-1 ... |
地质结构监测 | L | ALOS-2 ... |
冰雪监测 | X | TerraSAR KOMPSAT-5 ... |
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