微波雷达通过回波观察地表

主动微波雷达向地表发射电磁脉冲并记录返回传感器的回波。它不依赖太阳照明，部分微波波段能够穿过云层，因此适合昼夜和多云条件观测。雷达影像亮暗由散射、几何和处理共同决定，不能直接按光学照片解释。

波长决定与目标尺度的关系

不同雷达波段具有不同波长，对表面粗糙度、植被结构和穿透深度的响应不同。一个表面相对于短波长可能很粗糙，产生较强散射；相对于长波长却可能较平滑。所谓粗糙或光滑必须带着波长和入射角讨论。

水面在平静时常把能量镜面反射到传感器之外，影像较暗；风浪、植被或人工结构会增加回波。湿度变化也会改变介电性质，但回波同时受到粗糙度和结构影响，不能把亮度变化无条件归因于含水量。

雷达可以以水平或垂直方向发射和接收，形成 HH、VV、HV、VH 等极化组合。共极化和交叉极化对表面、体散射和多次反射的敏感性不同，多极化信息有助于区分散射机制。

极化响应还受入射角、方位和目标方向影响。不同轨道或不同传感器的极化影像不能仅按像元值直接比较，需要核对定标和观测几何。

雷达通常从侧面观测。朝向传感器的陡坡可能发生距离压缩，更陡时会出现叠掩，使山顶回波先于山脚到达；背向传感器的坡面可能形成雷达阴影。阴影区缺少照射，不是低反射地物。

地形校正利用高程模型和观测几何把影像定位到地图空间，并尽量校正面积与坡度影响。高程模型误差和重采样会进入结果，山区分析需要检查残余畸变。

一个分辨单元内大量散射体的回波相干叠加，会形成颗粒状斑点。它不是普通独立加性噪声，而是相干成像的统计现象。多视处理和空间滤波可以降低斑点方差，同时也会损失空间细节。

分类或变化检测时，应使不同时相采用兼容的定标、地形校正和斑点处理。对单像元亮暗做确定解释往往不可靠，邻域统计和多时相证据更稳健。

雷达产品可提供不同定义的后向散射系数，线性值与分贝值也不能混用。产品级别、噪声去除、辐射定标和入射角归一化都会影响数值。Sentinel 用户指南等任务资料规定了具体产品行为。

微波雷达的优势来自主动照明和对结构、介电性质的敏感性，也带来复杂几何与散射解释。可靠使用需要同时记录波段、极化、轨道方向、入射角、处理级别和地形条件。