电磁散射特性与SAR影像之间的关联，典型地物的散射特性_冰雪没融化时在雷达图像上

1、不同地物目标、位置、地物结构、表面形态、介电性能，对雷达波束（电磁波束）的反应不同。不同雷达波段、极化方式、入射角也会使地物在图像上形成不同的色调和纹理。

雷达图像的灰度是地物目标后向散射回波强度的表现形式，而后向散射通常以雷达后向散射截面积σ和后向散射系数σ0来表达。

（1）表面粗糙度的影响
它是决定会波振幅的主要因素，当反射面是光滑表面，则发生镜面反射，一般情况下几乎没有回波信号，只有当雷达波束垂直于这类地物表面时，才能受到强的回波。
当反射面稍微粗糙，则被反射的能量不再完全集中在反射线方向，而是朝各个方向，此时称为漫反射或散射。
当反射面非常粗糙，可以向所有方向比较均匀地反射能量，没有镜面反射了，即各向同性散射，此时雷达接收到的回波较强，如森林。
一般情况下，粗糙表面在图像上的色调是亮色调，稍微粗糙表面是灰色调，光滑表面呈暗色调。

静止水面、机场跑道、平铺的道路、平屋顶都可认为是光滑表面，一般没有雷达回波，除非雷达波束入射角很小，接近垂直投射。
草地、森林、裸地等一般属于粗糙面。

（2）复介电常数
复介电常数越高，反射雷达波束的作用越强。复介电常数与水分含量有关，**水分含量低时，雷达波束穿透力大，反射小，**这是因为水的介电常数比大多数天然物质都高，而介电常数高，反射越强。

（3）波长
按波长可以衡量地物表面有效粗糙度，波长越长，穿透能力越强，则表面很少有显得粗糙的。

（4）入射角
入射角减小（即俯角的增大），目标表面有效粗糙度增加，目标散射能量分布的范围也增加。

对于大尺度粗糙表面，如山地、平地，山坡朝向雷达波束的面在图像上是亮的，背向雷达波束的坡面呈现暗色调。
（5）极化方式
当地物表面非常粗糙，回波与入射角无关（地表散射各向同性）时，HH（水平）、VV（垂直）极化方式基本没差别；当表面光滑时，HH的回波比VV的小。在近垂直入射时，HH、VV差别消失，对于房屋建筑，HH回波通常比VV大。
交叉极化的回波通常比同极化低。

2、地物目标在被雷达波束照射后，有以下几种情况：反射、散射、穿透和吸收，通常是这几种情况并存，要看哪个起主导作用。
（1）若被地物目标吸收，则没有回波信号。
（2）若穿透地物，则一部分发生反射和散射，从而形成回波信号。

3、地物目标因各向散射的能量分布不同，形成散射分布图，当指向雷达那部分能量（后向散射能量）最大时，就形成了较强的信号。
也就是说，反射雷达波若不朝向雷达天线，则接收不到回波信号。

4、典型地物目标散射特性：
水面、雪地，面积较大，表面光滑，只会反射电磁波，且多为镜面反射，几乎无后向散射回波。
硬目标，大多数为人工目标，如桥梁、输电线、房屋等，它们的回波信号很强，在图像上往往表现为一系列亮点或一定形状的亮线。

5、地物只有其某一表面垂直于雷达波束时（此时回波信号最强），就会产生反射，且反射方向正好指向雷达天线。所以，地物目标的角度越接近垂直于雷达波束，反射回雷达方向的电磁波越多。下图展现了角反射效应，会产生强回波信号。

6、金属、高介电常数材料的地物，入射波的极化方向不一定与目标的长度方向平行，但只要有一个电场分量与它平行，就会产生谐振效应，形成强的回波。

7、典型地物的散射特性
（1）水面、水泥路面、柏油路面，对于波长较短（3cm）的雷达波束入射时，镜面反射，没有回波信号，当接近垂直入射时，信号才很强。
（2）海面上的油污对表面张立波的阻尼左右，减弱了雷达回波强度，因此油污覆盖的海面在雷达回波图像上呈黑色，海面上的杂物呈现为亮点。
（3）冰雪，没融化时的冰层和水面一样，是光滑的，回波信号弱，在雷达图像上呈黑色；融化时，海面有浮冰块，不再是光滑表面，因此镜面反射大大减弱，粗糙度增加，雷达回波增强，在图像上夹杂着亮点。
（4）农作物，农作物的散射回波是植物与土壤回波的叠加，土壤的影响主要表现在接近垂直入射角时的回波信号中，农作物的影响与形状、密度、方向、含水量等有关。
例如，小麦对入射角很不敏感，即入射角的变化对回波影响很弱；水稻由于田中有水，在接近垂直入射角时散射强度变大。
（5）土壤，土壤的散射特性与入射角、地表粗糙度、含水量等有关。当土壤粗糙度较大，则此时入射角对土壤的散射影响很弱。
（6）岩石，整块的可构成角反射器，碎块堆积造成不同的粗糙度。
（7）铁路、田埂为强散射目标，呈现亮线；公路、水渠为弱散射目标，呈现暗线；高速公路路面散射弱，两侧及中间的护栏散射强，呈现为斑纹。