主动式遥感

由遥感器向目标物发射一定频率的电磁辐射波

主动式遥感（Active remote sensing）亦称“有源遥感”，是指由遥感器向目标物发射一定频率的电磁辐射波，然后接收从目标物返回的辐射信息进行的遥感技术。它是通过分析回波的性质、特征及其变化来达到识别物体的目的的。主动式遥感所使用的遥感器有微波散射计、激光雷达、侧视雷达、合成孔径雷达等。

简介

主动式遥感(active remotesensing)又称“有源遥感”。遥感仪器在遥感平台上对被探测目标发射一定波长的电磁波，并接收物体的回波信号。通过分析回波的性质、特征及其变化来识别物体。这种遥感方式称为主动式遥感。主动式遥感器有荧光扫描仪、微波散射计、激光雷达、侧视雷达等。资料的表现形式有图像式和非图像式两种。

主动式遥感是遥感按照传感器工作原理不同分类的一种，另外为被动式遥感。被动式遥感是利用传感器，接收被探测物体的电磁波，以获取物体的信息。

现代遥感技术在航空摄影和像片判读技术基础上，结合航天、信息、半导体、计算机等技术逐渐形成综合性探测技术，能从遥远的天空对地球及其周围环境进行大范围、高速度和不间断的探测，不受任何政治和地理条件限制，在军事上具有重要作用，已广泛应用于军事侦察、导弹预警、海洋监视、武器制导、军事测绘和气象探测等方面。遥感技术现已从单纯被动式向被动、主动相结合；从单一电磁波向多波种相结合；从半天候向全天候；从定性向定量遥感发展。

主动式大气遥感

人们在气象观测中早就采用了向大气发射各种波信号，然后从接收到的大气回波中提取气象信息的遥感技术。随着现代科技尤其是物理学中声、光、电技术的发展，可以利用的信号越来越多，探测的内容也不断扩大。与被动式遥感相比，主动式遥感探测装置虽然体积、功耗增大许多，但它具有不扰动被测环境(这是直接探测仪不可避免的误差来源)、不受大气自身信息微弱的限制、信号种类和强弱的可调可控性强等特点，提高了探测精度，也扩大了探测领域，目前已成为地面和机载探测的重要手段，广泛应用于大气湍流、中小尺度天气系统结构、大气边界层物理过翟和环境监测等研究。

主动式探测器大多在信号源的声、光后冠以雷达两字，“达”(dar)字是“detection and ranging”的词首缩写，其意义不言而喻，都是利用空间分布的散射体为目标所产生的回波进行“探测”与“测距”。散射体可以是整个连续具有均匀散射的介质，也可以是一些散射中心的集合体，每个中心都具有特定的散射强度和角分布形式。一般来说，与探测仪信号相互作用最强的大气结构的尺度，约为波长的二分之一。比这更小的目标被称为“瑞利粒子”，它们的散射与波长关系密切，随波长的负四次方而衰减，因此，可以据此来评估不同目标的最佳探测方式。

例如，对5~50μm的云滴，光雷达可得到很强的回波，但穿透距离较短；而短波长的微波雷达散射要弱些，对云的穿透性也要好一些；长波长的雷达和声雷达可不考虑云的散射，而给出雨滴与大气折射率起伏的信息。一般来说，可见光雷达适用于小于1μm的粒子以及水汽、臭氧等气体成分的探测，红外光雷达适用于1~10μm的大粒子，短波长(0.3～30cm)雷达适用于云滴，一般雷达适用于雨滴、温湿变化，声雷达适用于温度和速度变化等。而多普勒雷达还可用于目标物速度与风速的遥感。在主动探测中，探测仪的发射波长与天线结构(如孔径直径)对系统的角分辨率(波束宽度)影响很大。分辨率以光雷达最高，声雷达最低。

传感器类型

雷达传感器

雷达属于主动式传感器，在主动微波遥感中，辐射源是观测目标对雷达发生的微波信号的散射强度，即后向散射系数。

侧视雷达成像与航空摄影不同：航空摄影利用太阳光作为照明源，而侧视雷达利用发射的电磁波作为照射源；雷达是根据回波时间记录数据，而摄影机或光学-机械扫描系统是根据系统视角记录数据的。它与普通脉冲式雷达的结构大体上相近。图1为脉冲式雷达的一般组成格式，它由一个发射机、一个接收机，一个转换开关和一根天线等构成。

发射机产生脉冲信号，由转换开关控制，经天线向观测地区发射。地物反射脉冲信号，也由转换开关控制进入接收机，接收的信号在显示器上显示或记录在磁带上。

雷达接收到的回波中，含有多种信息，如雷达到目标的距离和方位、雷达与目标的相对速度(即作相对运动时产生的多普勒频移)以及目标的反射特性等。其中距离信息由脉冲返回的时间和电磁波的传播速度决定。雷达接收到的回波强度是系统参数和地面目标参数的复杂函数。系统参数包括雷达波的波长、发射功率、照射面积和方向和极化等，地面目标参数与地物的复介电常数、地面粗糙度等有关。

激光雷达传感器

激光是具有大功率、高度方向性的光束，在空间上是高度相干的。

机载激光雷达系统(Light Detection And Ranging，LiDAR)是一种新型的综合应用激光测距仪、GPS和惯性导航系统(Inertial Navigation System，INS)的快速测量系统，可以直接联测地面物体各个点的三维坐标。该系统还可以集成高分辨率数码相机。用于同时获取目标影像，具有数据密度高、数据精度高、植被穿透能力强、不受阴影和太阳高度角影响、人工野外作业量少等特点，已被广泛应用于地面三维数据获取和模型恢复、重建等，显示出巨大的应用前景，成为三维数据模型获取的一种重要手段。LiDAR与传统航摄技术相比，具有以下特点，如表1所示。

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