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The first non-military operation of radar from a spacecraft was the Seasat mission developed by JPL and launched (on a satellite) in 1976. This L-band instrument had a high depression angle which helped to reduce shadowing but heightened foreshortening. Much of the world was imaged until Seasat�s radar failed on the 99th day. Although the intended use was primarily to monitor "sea state", Seasat obtained many fine examples of land imagery. However, the ocean observations, coupled with a radar altimeter onboard, produced a view of the marine surface which had surprising implications about the ocean floor.
海洋卫星图像¶
第二次世界大战期间,军用飞机是第一批使用雷达装置的飞机。这些单位使用非常长(1至10米)的波长,扩展到电磁频谱的无线电区域。此后很快就开发了机载SLAR系统。太空中的第一个雷达系统具有军事应用,因此对产生的图像进行了分类。第一个民用的星载雷达是由喷气推进实验室(JPL)为NASA运行的SESAT系统。这里有它的历史概要 JPL site . 1978年6月26日发射的机载SAR雷达在电路失效前仅持续了99天,导致它和其他传感器退出。在正常操作过程中,其L波段(23.5厘米)发射器产生一个聚焦的1×6度hh偏振光,指向右舷(右),与最低点(垂直)相距20度。从名义高度为790公里(491英里)的略椭圆近极地轨道上看,Seasat的雷达的外展条宽为100公里(62英里),图像打印为四条25公里的单独条带,然后组合成全宽图像。在任何一条轨道上(每24天重新追踪一次),这条线束的近、远边界位于纳迪尔24至240公里(15-150英里)之间。高俯角(介于67到73度之间)降低了崎岖地形中的阴影效应,但引起了明显的叠加。雷达的分辨率取决于合成孔径数据的处理方法。使用光学相关器,图像分辨率低至70-80米(230-262英尺),但数字相关器将分辨率提高至25米(82英尺)。
Seasat的主要任务是研究海面及其附近的各种特性,包括海面温度、风速和波高。这个低视角的合成孔径雷达被设计用来测量波高超过50米(164英尺)的海浪的方向和波长(波峰之间的距离),并用来观测海冰。下面是一张利用雅库塔附近阿拉斯加南部海岸线波浪数字相关器拍摄的图像(注意陆地上的冰川)。
下面的这个Seasat图像带显示了加拿大班克斯岛附近的海冰。
` <>`__8-14 : Look carefully at the upper scene, focusing on the mountains. Do you see any examples of layover (extreme foreshortening, cause one topographic feature to overlap another? `ANSWER <Sect8_answers.html#8-14>`__
` <>`__8-15 In the Banks Island strip, there is both first year and multiyear ice. How do they differ tonally? Hint: think what can happen to ice year after year. `ANSWER <Sect8_answers.html#8-15>`__
我们已经展示了两幅陆地表面的海景——松树山和哈里斯堡的景色。作为另一个例子,检查这张1978年8月8日通过云量获得的牙买加中部加勒比地区的Seasat图像。
这张图片显示了各种地形:一些山脉被缩短了,土地使用区域和粗糙的近海水域。石灰岩层控制着该岛大部分的基础地质。在这一强降雨地区,这些岩层很容易溶解,形成典型的喀斯特地貌。多林凹陷(溶坑)占据了场景的大部分。这些凹坑在下面的航拍照片中很明显,但在Seasat图像中,它们形成了一种精细的纹理,在监视器上可能无法很好地显示出来。如果是这样,也要寻找由骨折引起的模糊但可见的线理,这些骨折由于观察方向而具有首选方向。
海卫星善于显示陆地和水下地形。下一张图片覆盖了佛罗里达州南部的大部分地区,就像牙买加一样,是一个石灰岩平台。大部分沼泽地显示为暗色(低信号返回),水流已经扩散,但硬木吊床(流线型细长形式)是明亮的(白色)。迈阿密城市的边缘以较浅的色调显示在右中央。佛罗里达群岛在底部形成一条连接珊瑚礁的线,通向基韦斯特,在佛罗里达湾北部,雷达显示珊瑚礁(有些淹没在水中)是一个互锁网络。
与航空雷达图像相似,空间雷达图像非常适合马赛克,如下面南加州的JPL马赛克所示。使用我们展示的几乎相同区域的数字高程图镶嵌 Section 7 on Mosaics 作为定位指南(即找到洛杉矶)。
` <>`__8-16 : ** ** 为什么莫哈韦沙漠(大箭头状突出物)在这张海景图片中显示为黑暗? ANSWER ** ` <Sect8_answers.html#8-15>`_ _
我们还可以将SEASAT雷达图像与陆地卫星图像共同注册。下面,我们将西弗吉尼亚州阿勒格尼高原(仅右上角)的部分陆地卫星图像叠加在一张海卫星图像上,借助于前坡缩短后的浅色色调,给人一种新的明显浮雕印象。
SEASAT包括另一个仪器,雷达高度计,用来测量海面的高度变化和强加于水上的巨浪。产生的脉冲直接向下发送(尽可能接近垂直或最低点 [航天器摇摆时的微小变化] )很大一部分能量被直接反射。这是定时的,所以知道脉冲速度(光的速度),总持续时间或传输时间是从海洋到地表和背面距离的度量。沿轨道(轨道路径)的运输时间的微小变化表示所经过距离的海拔差异。
这导致了一个显著的结果,在地球科学家和海洋学家中引起了轰动。看看这张由纽约哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地质天文台拍摄的图片:
地图以总比例显示了海底的形态特征。这些特征主要是中海脊、海沟和许多横向断层(那些以高角度连接海脊的断层),它们随着海底向远离这些海脊的两个方向延伸而从海脊的任一侧延伸出来。令人惊讶的是,这两个断层都有悬崖般的表情。山脊有不同的重力效应(地形的高低)导致地表水反映出这些差异。这就是雷达高度计所接收到的。地图已经被色彩控制以突出这些差异(使用蓝色和黄色)。这张高度计地图与多年来通过海底深度探测和其他地球物理测量生成的(综合)地图非常相似。
主要作者:Nicholas M.Short,高级电子邮件: nmshort@nationi.net