《表1 随机粗糙表面的雷达电磁波散射主要研究》

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《溢油阻尼散射机制遥感监测研究进展》

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随机粗糙表面的雷达电磁波散射问题已被广泛开展研究，先后发展了多种近似模型（表1）。Gill等[4]建立了海面雷达散射截面计算模型，其模型中考虑了多普勒频率影响，对低入射角下海面垂直极化散射计算有效。基尔霍夫近似（Kirchhoff approach，K-A）是较早的散射计算近似模型，其假定空间任意一点的附近的表面等效于该位置的切平面，这一假定当表面平均曲率比入射电磁波波长更大时成立，因此K-A近似模型适用于海面粗糙度较大的海况。小扰动近似模型（small perturbation method，SPM）被用以计算较小粗糙度表面的雷达后向散射截面[5]，通过在小粗糙表面假定条件下，对非镜面散射部分表达式中的指数项进行泰勒展开替换，获取SPM模型估计局地尺度与入射波数、入射角、散射角、极化方式及海表面高度谱之间的定量公式，SPM近似模型仅适用于粗糙度角较小的表面，K-A模型与SPA模型应用最为广泛[6-9]，Chen及Thorsos等学者先后使用高斯随机粗糙表面谱及Pierson-Moskowitz（P-M）谱研究了这两种近似模型的适用性限定条件[10-12]，这两种模型只能计算单一粗糙度表面的电磁波散射，然而现实海面常表现出多种尺度的粗糙度。为此，学者们提出了双尺度模型（two scale method，TSM）[13]，TSM模型是对前述模型的综合，将表面散射看作全局尺度与局地尺度的平均，适用设定的波数值Kd对表面粗糙度进行尺度划分，并利用SPM模型估计局地尺度，但TSM模型中Kd选取是任意的，不同学者划分参数不尽相同。小斜率近似模型（small slop approximation，SSA）[14-17]与TSM模型类似，同样结合K-A模型与SPM模型，以拓展模型使用范围而适应于多种粗糙度表面。SSA模型可以在一种理论框架下适应长、中、小尺度波数区间海面粗糙度下的散射计算。