应用微波遥感仪器对森林进行探测的技术。由于微波具有独特的穿透、回射和发射等特性，它主要用于：为常年雨云覆盖的林区进行森林资源清查，研究森林生态环境，了解植被群落结构；勘察干旱地区水源，进行土壤类型分类和土地利用覆盖类型制图；探测地表水和浅层地下水；对林区沼泽湿地、湖泊资源清查和冰川、雪覆盖的研究等。

侧视雷达影象在林业中应用项目表

应用雷达进行勘探具有以下优点：①不仅如实记录地表的地形、水系、农田、森林和道路，还可以穿透植被收集地表下面的水文和土壤信息；②在有温度资料时，地面的水分含量可以确定；③当物质水分含量为已知时，地表温度可以确定；④通过分析被吸收的或被改变了的反射信号，就能判读可见到的岩石矿产种类及土壤表面以下的组成和条件；⑤可以确定雪覆盖层的表面特征和雪覆盖层下面的形体；⑥在雷达影象上可以直接判读砾石大小（也就是它小于所采用波长的一半）的地面物质结构，设有一个雷达系统中发射波长为0.875厘米的信号，则这个雷达系统就可以分辨0.4厘米大小的砾石等。

微波遥感有主动式与被动式两种。①主动式是有源的微波遥感系统，它能接收雷达束回波所形成的影象，例如森林资源调查常用的侧视航空雷达影象（简称侧视雷达）。②被动式是用辐射计接收地物发射的微波辐射而形成的数据或图象。勘探林地温度、湿度环境常用微波辐射计。微波遥感系统是全天候，全天时（24小时内）都能应用的遥感系统。

按雷达发射波导孔径有两种性质不同的雷达系统：①真实孔径系统：能确定沿航迹方向的分辨率，能分开近地面场地的反射影象；②合成孔径系统：能应用真实孔径天线观察处理记录两者相位，并将返回信号的振幅在感光软片上记录，这个感光软片经处理后，可以获得较好分辨率的沿航迹方向的影象。侧视雷达影象，在林业及土地利用等方面常用项目如下表。

侧视雷达影象的本质是飞机在高空从侧面照射地面，它的阴影（盲区）的影响，和低太阳角对航空摄影一样。由于阴影面积里没有返回电信号，因此在雷达影象里没有产生阴影细部。可是阴影对判读来说，它能增强形态的立体感。观察侧视雷达影象时，如阴影朝着观察者的另一面，则将产生反立体感。大的线状物体平行于沿航迹方向，能产生较强的信号，这是因为电波射束垂直于地物（例如河岸）能产生强有力的回波。如河流流向垂直于飞行方向，由于没有电波垂直地射向河岸，仅见到水面将反射全部的信号向前反射，侧视雷达接收器没有产生返回的散射信号。

侧视雷达影象的象片判读原理，和标准的航空象片判读一样，但必须记着雷达影象的产生过程。

由于侧视雷达的反射变化而产生色调变化，而航空摄影是由地物的亮度和颜色产生色调，因此在同一块面积上由于不同的航行从不同的观察角度，在侧视雷达影象上的色调是由不同的反射电波所产生的。尽管如此，形状、类型、色调、影纹结构在雷达影象象片判读上，和摄影象片判读一样仍然是判读的基础。在林业工作中应用象片、色调和影纹结构是两个重要的因素。判读侧视雷达影象，必须知道地面的坡度和雷达射束的入射角。它是关系到控制色调的主要因素，也是控制植被影纹结构的主要因素（图1）。

立体侧视雷达影象的应用有两种方法：①基于复合成的或假的立体影象：即将正象透明片放在负象透明片上面，并将其稍分离约0.1～0.3毫米，在双筒显微观察镜里就产生了三维立体效果。也可叠合两张透明正象片即获得许多精巧的三维效果。②侧视雷达立体影象：即在飞行时，从同侧建立重叠60%的侧视雷达影象，也能观察出很好的立体影象。这是仿照标准的立体摄影方式而建立的立体影象，其视差不能精密量测，但可以比较。

图1 侧视航空雷达影象举例

侧视航空雷达影象在森林调查中应用的结论：①应用侧视雷达影象进行森林调查，适宜在边远地区，面积不小于25万平方公里，越大越好。②许多判读员认为1∶250000比例尺是可用的，如将原始影象放大10倍将会失掉一些有意义的细部，一般放大2.5倍是足够应用，个别地区可以放大5倍。③侧视雷达摄象在白天黑夜任何时候都可进行。除了极沉重的暴风雨天气之外，都可以照常工作。使用K波段或许会受暴风雨一点影响，而X波段有较深的穿透力，是林业工作应选择的波段。④应用立体雷达影象观察比用单镜观察有明显的优点，应用不同观察方向的两次观察雷达有助于在雷达影象上消除盲区面积。⑤可用原始影象（1∶250000比例尺），辅以同样比例尺的地形图，进行雷达影象象片镶嵌图编制。⑥植被调查判读一般在水系影象图或地貌影象图上进行。首次判读通常分8个左右的土地型级，如辅助以陆地卫星影象、常规航空摄影象片和地面实况资料，便能考虑再划分若干亚级。⑦许多学者认为在非洲热带林区、拉丁美洲和远东的热带林地带，可以推广应用这种方法。⑧在热带林的研究中，一致希望判读以下各分类类型：水系、沼泽地和洪积平原、轮作土地、红树林、沼泽森林、湿地森林、干燥地森林和一般地形特征。如有辅助资料，允许再区划以上类型的亚级。⑨在侧视雷达飞行计划里，要使较大面积调查与较小面积精细调查结合。例如以多光谱摄影或常规的大比例尺航空摄影，以及地面实况调查，用来辅助大面积调查。

即被动的微波遥感的接收仪器。仪器如安装在卫星上使用时，需要有个传送系统；在飞机上和地面上使用，则不需传送系统。微波和可见光及红外线，同是电磁波，但是观测仪器很不相同。它和无线电接收机也不相同，微波波长比光波波长大得多，透镜和棱镜分光已不适用，光栅衍射效率也很低，因此微波使用的是电学的测量方法。由于频率很高，电荷振荡辐射能量消耗也很严重，在微波波段里，波长短，频率高，必须使用波导传输。地表亮度温度T_B～10¹—10²，从能量上看约为10^-12～10^-13瓦，这是雷达接收机的最小受信度，但是要能分析出目标物的结构，接收机要能分辨出亮度温度变化｜ΔTB｜＜1°K，即能量为10^-14～10^-16瓦才行，因此接收机要求精度很高。

微波辐射计遥感优点是：微波很多波段背景干净；抗干扰性能好；有些波段可以穿透云层和雨，有利于全天候观测；不同物体辐射率差异大，例如海洋为0.4，陆地为0.8左右，不同陆地地面又有0.5～0.9的变化，有利于鉴别目标的性质；对于若干物质如冰雪、土壤都有一定的穿透能力，能够看到地下的特征。尽管微波遥感有很多优点，从目前来看还代替不了红外遥感。地球温度大约在200～300°K，它的辐射峰值在红外波段的10～15微米的范围，它的能量比微波大几个量级。然而红外测量的精度远不及微波测量的精度，也要差几个量级，从总和估计红外和微波遥感地球，可以相为匹比，而微波辐射计观测目标物取决于天线的主波辨角2θ，如公式2θ=λ/D。式中：λ为波长；D为天线直径。欲要分辨率高，就要加大天线直径D，或者使用短的波段。无论卫星或机载天线都不能太大。在遥感上使用较短的波长为λ=3mm（或1.4mm），再短的波长用微波的方法，目前还有困难。

微波辐射计遥感应用于绘制林区微波热图象，从热图象中获得目标物的信息，对于研究森林生态环境因子有以下各种应用：

①土壤温度与湿度测量

裸露土壤有低的介电系数和高的辐射率（95%），而水面有高的介电系数和较低辐射率（40%），因此陆地面上的亮度温度比水面亮度温度高得多，在它们之间对比可达100°K的亮度温度差。无论是卫星或机载的微波辐射计的图象上都能分清水面或陆地面的界线。土壤有水分后介电系数升高而辐射率降低。例如用19.35千兆周（G、C）的微波辐射计检测，在土壤水分较大时，土壤每增加1%的湿度，亮度就降低2°K，因此从亮度的变化可以遥感土壤的湿度。图2是在沼泽地粘土5厘米内的湿度和亮度的关系，使用1～5千兆周频率多频微波辐射计测量的土壤湿度，有较高的灵敏度。图3是用21厘米微波辐射计测量的25厘米深度内的土壤湿度情况。

②水资源管理

河流湖泊中若有排放的废水（如热水、油污等）在亮度温度上均有反映，可在河岸、湖边设置高塔上安装微波辐射计进行遥感监测。此外在林区水源勘察、河流动态及洪水情况监测等均可应用微波辐射计。

图2 土壤（5cm深度）湿度重量比

图3 土壤（25cm深度）湿度重量比

③森林火灾勘探

大的热源常有热的异常现象，可以用微波辐射计检测出来。例如，泥炭层有放热现象，也有燃烧现象，在微波遥感中可以明显看出。特别是森林发生火灾时微波辐射计能观测火灾蔓延趋势。图4是用0.8厘米微波辐射计观测正在燃烧着的森林图象。

图4 用微波辐射计观测林火的图象

微波遥感具有全天候进行探测的功能，它已接近于可见光和红外的空间分辨能力。森林地区一般常年都有一些云雾覆盖，特别是在热带和南亚热带林终年云雨，一般航空摄影或红外扫描已属不可能，目前唯一有利工具就是利用微波遥感。