微波遥感杂谈五（微波辐射计）

前言

微波辐射计是通过被动的接收各个高度传来的温度辐射的微波信号来判断温度、湿度曲线，能定量测量目标(如地物和大气各成分)的低电平微波辐射的高灵敏度接收装置。

目前机载微波辐射计实测温度分辨率达0.02K，星载微波辐射计温度分辨率达0.2～1K。

一、微波辐射计的特点

①接收地球表面和大气自身辐射的微波能量（热噪声），直接测量亮度温度TB​（单位：K），而不是后向散射系数或距离。

②辐射计是某些参数的唯一或最有效测量手段。

③辐射计常采用多通道、多极化、多角度观测，空间分辨率普遍较低。（λ​⋅H/D）

④由于测量的是绝对亮温（需准确到0.1–1 K），辐射计必须内置精确的定标系统。

二、微波辐射

根据热辐射原理，地球表面除辐射可见光、红外线以外，也辐射微弱的微波。微波辐

射和红外辐射都是热辐射，只是物质内部的运动状态不同。黑体的热红外辐射用普朗

克定律表示，而微波领域的辐射则遵循瑞利—金斯辐射定律。

任何物体在一定的温度下，不仅向外发射红外辐射，也发射微波辐射。二者基本相似。

但微波是地物低温状态下的重要辐射特性，温度越低，微波辐射越明显。

微波辐射比红外辐射弱得多，但技术上可以经过处理来接收。

三、亮度温度

亮度温度（简称亮温）是衡量地物辐射特征的重要指标。指某物体的辐射功率等于某一黑体的辐射功率时，该黑体的绝对温度即为该地物的亮度温度。

微波辐射计直接测量的是天线温度TA​（单位：K），经过定标后转换为亮度温度TB​。

• 天线温度：天线端口处接收到的噪声功率等效温度，与接收机带宽、增益无关（已消除系统参数）。

• 亮度温度：将实际地物的辐射等效为一个与地物物理温度相同的黑体辐射的温度。关系：TB=e⋅TsTB​=e⋅Ts​（简单情况，忽略大气）。对于有大气和反射的复杂情况，由辐射传输方程给出。

四、多频段多极化（AMSR-E传感器）

微波辐射的强度与目标物的物理特性（温度、湿度、粗糙度等）密切相关，不同波段、不同极化方式对目标物的响应存在差异。

频率决定穿透深度和对地物/大气敏感度，直接表现为图像的宏观对比度和纹理。

同一频率下，水平极化（H）和垂直极化（V）的图像差异称为极化差。极化特征揭示了目标的介电结构和方向性。