1
Dálkový průzkum země
v mikrovlnné části spektra
Fyzikální podstata
Základní způsoby snímání
mikrovlnné části spektra
ˇ Pasivní metody (mikrovlnný radiometr)
ˇ Aktivní metody (RADAR)
Charakteristika
Mikrovlnné záření je schopné se šířit
atmosférou téměř za jakýchkoliv podmínek
Může však procházet i do určité hloubky
v sedimentech
Odrazové a vyzařovací schopnosti objektů na
zemském povrchu jsou v oblasti mikrovln
odlišné od těchto charakteristik v optické části
spektra.
Odrazové vlastnosti povrchů jsou formovány
především drsností a vodním obsahem.
Odrazové vlastnosti povrchů ovlivňují jejich
dielektrické vlastnosti.
Typy RADARu ­ základní pojmy
RADAR - "radio detecting and ranging",
ˇ Dopplerův RADAR
ˇ PPI RADAR (meteorologický)
ˇ RADAR zobrazující a nezobrazující
Radar s reálnou aperturou - SLAR (Side Looking
Airborne RADAR).
Radar se syntetickou aperturou - SAR (Synthetic
Aperture RADAR)
Boční RADAR
Nevojenské využití RADARu
1967 - provincie Darien (Panama)
1971- Venezuela
1971-1976 - RADAM (Radar for the Amazon),
Radarových snímků vytvořených z letadel bylo
použito k analýze geologických poměrů, k
inventarizaci lesní dřevní hmoty, lokalizaci
komunikací, vyhledávání minerálů, mapování
sopečných tvarů a toků velkých řek.

2
Boční radar - SLAR
D
c t
S =

2
Boční radar - SLAR
Geometrické vlastnosti radarových
obrazových záznamů
A - oblast blízkého dosahu (near range), B - oblast vzdáleného
dosahu (far range);  - úhel pohledu (look angle),  - hloubkový
úhel (depression angle),  - úhel dopadu (incidence angle); S -
šikmá vzdálenost (slant range), D - horizontální vzdálenost
(ground range), Z - šířka záběru (swath)
Podélné prostorové rozlišení
Příčné prostorové rozlišení


=
A
Vztah mezi šířkou paprsku (), vlnovou délkou
vyslaného signálu () a délkou antény (A)
Radar se syntetickou anténou - SAR
Zaznamenaný signál je zpracován tak, jako by byl
přijat anténou, jejíž délka je rovna dráze, kterou
nosič urazil za dobu, po kterou byl snímaný objekt
v jeho zorném poli.
Dopplerův efekt - posuv frekvencí
SAR zpracovává pouze střední část paprsku (a), ve
které se neprojevuje Dopplerův efekt - nenastává
posuv frekvencí. Tím se výrazně zlepšuje podélné
prostorové rozlišení.

3
Geometrické charakteristiky
radarových snímků
ˇ nejednotné měřítko
ˇ poziční chyby v důsledku různých nadmořských
výšek terénu
ˇ efekt paralaxy
Změny měřítka v příčném směru
Poziční chyby v poloze objektů I
- zhuštění signálu (foreshortening)
Poziční chyby v poloze objektů II
- zpětný překryv (layover)
Poziční chyby v poloze objektů III
- radarový stín (radar shadow)
Rozdíl v geometrii fotografie a
radarového snímku

4
Vytváření stereoskopických dvojic z
RADARu
Parametry ovlivňující vzhled radarových
snímků
Parametry vnější
Parametry vnitřní
ˇ vlnová délka (frekvence) použitého mikrovlnného záření
ˇ polarizace použitého záření
ˇ úhel dopadu (úhel pohledu) radarového paprsku
ˇ azimut dopadajícího radarového paprsku ve smyslu jeho
orientace vzhledem ke snímanému objektu
ˇ drsnost povrchu a lokální úhel dopadu
ˇ vlhkostní poměry
ˇ topografie
ˇ dielektrické vlastnosti materiálů
Vlnová délka záření (pásmo)
30-100P
15-30L
7,5-15S
3,75-7,5C
2,4-3,75X
1,67-2,4Ku
1,1-1,67K
0,75-1,1Ka
 [cm]Pásmo
S výjimkou radaru na raketoplánu jsou systémy jednopásmové
Polarizace signálu
Depolarizace signálu je
způsobena především
odrazem z vrstvy
vegetace
Úhel dopadu radarového signálu
ˇ Ovlivňuje rozsah radarových stínů
ˇ Malý úhel dopadu způsobuje
intenzivní odraz od relativně
hladkých povrchů
ˇ Při velkém úhlu dopadu jsou
hladké plochy naopak tmavé
ˇ Velký úhel dopadu zdůrazňuje
tvary snímaného reliéfu.
Azimut dopadu radarového
signálu (orientace)
Vzájemná orientace dopadajícího radarového
paprsku a snímaného objektu má výrazný vliv na
vzhled výsledného snímku
Objekty uspořádané do linií kolmých k dopadajícímu
paprsku (A) dávají daleko silnější odraz, než objekty
v liniích orientovaných rovnoběžně s dopadajícím
paprskem (B) ­ ulice, polní plodiny, ...

5
Drsnost povrchu
Hladký povrch: h <


8 cos
Drsný povrch: h >


8 cos
h - průměrná výška nerovností povrchu
 - vlnová délka radarového signálu
 - úhel dopadu
Drsnost povrchu
Základní druhy odrazů:
a. difuzní
b. zrcadlový
c. koutový
Topografie a lokální úhel dopadu
radarového signálu
Elektrické vlastnosti
objektů
Vysoké hodnoty dielektrické konstanty způsobují
vysoké hodnoty zaznamenaného odraženého
signálu (kovové konstrukce)
Povrchy s vysokým vodním obsahem vykazují
zvýšenou vodivost
Přítomnost vody v půdě nebo ve vegetaci zvyšuje
odraz radarového signálu.
Radarový signál vegetace
ˇ pro zjišťování vegetace jsou výhodné krátké
vlnové délky kolem 2 až 6 cm,
ˇ vzhled ploch s vegetací na radarových
snímcích ovlivňuje dále především vodní obsah
ˇ vegetace způsobuje depolarizaci signálu
Radarový signál vody a ledu
Hladké vodní plochy způsobují zrcadlový odraz
(možnost monitorování rozsahu ropných skvrn)
Zvlněná vodní hladina působí difuzní odraz
(možnost nepřímého určování směru a rychlosti
větru)
Radarový signál ledu závisí na dielektrické
konstantě (lze rozpoznat tající led), dále také na
stáří ledu (starý led se jeví jako drsný a působí
difuzní odraz)

6
Radarový signál vody a ledu Radarový signál půdy
Na radarových snímcích lze
zjišťovat především
přítomnost vody v horní
několikacentimetrové vrstvě
půdy.
Půdní vlhkost je zvláště
zřetelná v delších vlnových
délkách a zabraňuje pronikat
radarovému signálu do větších
hloubek.
V extrémně suché půdě může
radarový signál v pásmu L
pronikat až do hloubky
několika metrů.
Textura radarových snímků
,,Speckle" výrazná zrnitá textura - textura
"soli a pepře".
Radarové systémy
ˇ letadlové systémy (Convair-580 C/X SAR,
AirSAR, IFSARE, TOPSAR) ­ v současné době
určeny především pro mapování výšek a
tvorbu DMT
ˇ družicové systémy ­ topografické i tematické
mapování i výšková měření
1978 - SEASAT
1981 SIR-A, 1984 SIR-B, 1994 SIR C/X
(SIR - Shuttle Imaging Radar)
1991 - ALMAZ-1, ERS-1, JERS-1
1995 - RADARSAT
ˇ monitorování průběhu a rozsahu povodní
ˇ identifikace ledu
ˇ výzkum pobřežních zón
ˇ mapování druhů povrchů
ˇ monitorování jevů v lesnictví a zemědělství
ˇ námořní navigační systémy
ˇ identifikace ropných skvrn
ˇmapování prostorového rozšíření sněhové pokrývky
ˇměření půdní vlhkosti
ˇvýzkum vlnění
Vybrané oblasti aplikací RADARSAT

7
Mapování polárních oblastí
SIR C/X ­ Radarové snímky z raketoplánu
Mapování ploch postižených požáry lesa
Mělník, 17.8. 2002
Mapování rozsahu povodní
Mapování
rozsahu povodní
Střední tok řeky
Moravy, 14.7.1997
Mapování rozsahu povodní
14.7.1997
24.7.1997
27.7.1997
Barevná syntéza ze tří
časových horizontů
Morava, červenec 1997
snímky z družice
RADARSAT