A radar egy mozaikszó, mely az angol radio detection and ranging szóösszetételből származik és a világ minden nyelvébe beépült. A szó egy olyan eszközt jelöl, amelyet arra fejlesztettek ki, hogy rádióhullámok segítségével felfedezzenek bizonyos tárgyakat, ill. azok jelenlétét és meghatározzák kiterjedésüket, helyzetüket. A lejátszódó folyamatban egy rövid impulzust (mikrohullámú energiajelet) bocsátanak ki a vizsgált tárgy irányába, és rögzítik a jel visszaverődésének az erősségét.

A radarrendszerek nem szükségszerűen képi formátumban közlik az érzékelés eredményeit. A mikrohullámú berendezéseket, pl. a radarokat (és ugyanígy az eddig és ezután tárgyalt szenzorokat) különböző platformon, hordozóeszközön lehet elhelyezni, pl. a földfelszínen, repülőgépen vagy műholdon. A nem-képkészítő radarok legismertebb formája a rendőrség által használt sebességmérő. Ez a rendszer az ún. Doppler-radar rendszer, mert a kibocsátott és a visszavert jelek között fellépő Doppler-effektust (frekvencia eltolódást) használja fel a tárgy sebességének mérésekor. A Doppler-hatás a kibocsátó és a visszaverődést okozó tárgy relatív, viszonylagos sebességének a függvénye. Például a közeledő és a távolodó autó kürtje vagy a vonat sípja a Doppler-hatás miatt tűnik változó magasságúnak a mozdulatlan megfigyelő számára.

10.1. ábra - A képkészítő radarrendszerek blokkdiagramja

A radarok másik gyakori formája a pozíciójelző radar (plan position indicator, PPI). A PPI rendszer jellegzetessége a kör alakú képernyő, melyen látható az észlelt tárgy pozíciója és távolsága a középpontban lévő megfigyelőhöz képest. A PPI rendszereket elsősorban az időjárás-előrejelzésben, a légi irányításban, a katonai felderítésben és a navigációban alkalmazzák.

A radarrendszer térbeli felbontása, egyebek mellett, függ az antenna méretétől. Bármely adott hullámhosszra igaz, hogy minél nagyobb az antenna, annál jobb a radar térbeli felbontása. A rádiócsillagászatban több száz méter átmérőjű antennákat is használnak már. A repülőgépes mikrohullámú távérzékelésnél a repülőgép aljá-hoz vagy tetejéhez (pl. az AWACS-amerikai katonai felderítő repülőgépek) rögzítik az oldalra néző antennát. Ezért ezeket a rendszereket oldalra néző radaroknak (SLR–side-looking radar) vagy oldalra néző repülőgépes radarnak (SLAR–side-looking airborne radar) nevezik. Az SLAR rendszerek a repülés irányával párhuzamos pász-tában óriási területekről készítenek folyamatos, szalagszerű képet.

A SLAR rendszereket katonai felderítés céljából az 1950-es évek elején fejlesztették ki és ideális felderítő eszközzé váltak, mert azokat mindenféle időjárási körülmények között alkalmazni tudták és éjjel is készíthettek vele képeket. Bár a SLAR fejlesztése elsősorban a hadászati jelentőségű objektumok felderítésére irá-nyult, még így is igen hatékony eszköz a természetes erőforrások kutatásában.

A SLAR rendszer első nagyszabású alkalmazása a felszín térképezésében egy komplex kutatási program keretében valósult meg, melyet a panamai Darien tarto-mányban végeztek. 1967-ben kezdődött a program (Panama radar térképezés projekt) és kb. 20 ezer km²-es területről készült kép, melyeket mozaikszerűen illesztettek össze. A program sikerét fokozta az a tény, hogy a területről, az állandó felhőborítás miatt, addig nem készült légi- vagy űrfelvétel, valamint részletes térkép.^[93] Az 1970-es évektől kezdve nemcsak számos kormány kezdeményezte a kiterjedt radar alkalmazási programok beindítását, hanem bányászati és olajipari társaságok is.

Az 1971-ben elindított venezuelai radaros térképezés során kb. félmillió km²-es területről készült részletes térkép. Ennek a projektnek az eredménye volt, hogy sikerült a szomszédos államok határait pontosan meghatározni, feltérképezték az ország vízkészletét, a főbb folyók korábban ismeretlen eredetét, valamint elkészült az ország geológiai térképe is. Szintén 1971-ben kezdődött a Radam Projekt (Radam = Radar of the Amazon), mely az Amazonas vízgyűjtőjét és Brazília északkeleti tartományait kutatta. Ez volt a legnagyobb szabású radarprogram, amit valaha is végeztek. A program végére (1976) több mint 160 radarkép segítségével fedték le a mintegy 8,5 millió km²-es területet. Radarképek voltak az alapjai a geológiai elemzé-seknek, az erdőállomány becslésének, a szállítási utak térképezésének, valamint az ércelőfordulások feltárásának. Nagy mennyiségben tártak fel jelentős ásványvagyont a radar által felfedezett új geológiai képződményekben.

Korábban fel nem ismert vulkáni kúpok, számos hatalmas folyó eredete vált ismertté a projekt eredményeként. A Föld többnyire felhővel borított területein a radar fontos szerepet játszhat a potenciális ásványvagyon, az erdőségek, vízkészletek, a szállítási útvonalak, a hasznosítható mezőgazdasági területek kijelölésében.

A radar rendszerek alkalmasak továbbá az óceán felszínének széleskörű monitoringjára, pl. a szél, a hullámzás, a jégmozgás tanulmányozására.

Az űrbeli radaros távérzékelés a Seasat 1978-as felbocsátásával kezdődött, majd folytatódott a SIR (Shuttle Imaging Radar) 1980-as években végzett kísérleteivel. A műholdas mikrohullámú távérzékelés egyre nagyobb szerepet játszik a külön-böző földi erőforrások kutatásában.

Nagyon sok változó tényező befolyásolja a radarjel visszaverődését. Bár számos elméleti modell készült, melyek leírják a tárgyak mikrohullámú visszaverő tulajdonságait, ebben a témakörben a legtöbb ismeret mégis az empirikus megfigyelés során keletkezett. Megállapítható, hogy azok az elsődleges tényezők, melyek módosítják a visszavert energia erősségét a következők: (1) tárgy geometriai és elektromos tulajdonsága, (2) a talaj, a víz, a növényzet és a jég jelenléte.

Geometriai tulajdonságok

Egy radarkép legszembetűnőbb tulajdonsága, hogy az egyik lejtőoldal világosabb, mint a másik. Ez abból következik, hogy relatíve módosul a szenzor/felszín geometria a különböző lejtők szöge, kitettsége miatt (10.2. ábra).

10.2. ábra - A domborzat hatása a SLAR képkészítésben ^[94]

A 10.2. ábra a visszaérkező jelek erősségének változását mutatja az idő függvényében. Az ábra fölött látjuk a megfelelő képrészletet, amelyben az erősebb jelek világosabb színűek. A radarárnyék teljesen sötét és élesen elkülönül a világosabb, a radarral szemben elhelyezkedő területektől.

A lejtőszög változása okozza a besugárzási szög módosulását. A helyi besugárzási szög (local incidence angle) a lejtő adott pontjára állított, a lejtőre merőleges egyenes és a beérkező energianyaláb által bezárt szög. A szenzorral szembenéző lejtőkön viszonylag magas a visszaverődés, míg az ellentétes lejtőkön egyáltalán nincs visszaverődés.

Elektromos tulajdonságok

A felszínformák elektromos vezetőképessége alapvetően meghatározza a visszatérő radarjelek intenzitását. A felszíni tárgyak elektromos jellegét a komplex dielektromos állandó fejezi ki. Ez a paraméter a különböző tárgyak reflektivitásával és vezetőképességgel van összefüggésben.

A spektrum mikrohullámú tartományában, a száraz, természetes eredetű tárgyak dielektromos konstansa 3 és 8 között van, ugyanakkor a vízé 80 körüli. Ez azt jelenti, hogy a talajok vagy a vegetáció nedvességtartalma jelentősen növeli a radar visszaverődést. Az eltérő erősségű radarjelek ezért legtöbbször inkább nedvességtartalom különbséget jeleznek, mint valódi anyagkülönbségeket. A felszínt borító növényzet nagyobb nedvességtartalma miatt, viszonylag jó radarjel visszaverő, így a térben változó dielektromos konstans és a sajátos mikrodomborzat miatt a radarképeken jól tanulmányozható. A fémtárgyak (hidak, vasúti sínek stb.) szintén jó visszaverők, ezért a radar képeken világos színben tűnnek elő.

Talajhatás

A víz dielektromos konstansa 10-szer nagyobb, mint a száraz talajé, ezért a csupasz, vegetációmentes talaj felső, néhány cm vastag rétegének nedvességtartalma kimutatható a radarképen. A talajnedvesség és a felszín nedvessége a hosszabb hullámhosszak alkalmazásakor válik láthatóvá. A talajnedvesség rendszerint megakadályozza, hogy a radarhullámok néhány cm-nél mélyebbre hatoljanak a talajba, így néhány méteres áthatolás csak nagyon száraz talajoknál lehetséges az L-sávban.

Növényhatás

A radarhullámok és a növényzet kölcsönhatása rendkívül bonyolult. A jel nemcsak a levelekről verődik vissza, hanem a levél száráról, az avarról, valamint a talajról visszaverődő jelek ismét beleütköznek a növény valamelyik részébe. Ha a radar hullámhossza közel azonos az átlagos növényi alkotórészek méretével, akkor a visszaverődés erős. Ugyancsak erős visszatérő jelek kapunk, ha sűrű a növényborítottság. Általában a rövidebb (2–6 cm) hullámhosszak alkalmasak termésvizsgálatra és a levélborítottság mérésére. Hosszabb hullámhosszaknál (10–30 cm) a fa ága, törzse figyelhető meg jobban (ezek a megállapítások a repülőgépes mikrohullámú megfigyelésekre vonatkoznak).

A hullámhossz és a növényméret összefüggésén kívül egyéb tényezők is meghatározzák a növényzetről visszaverődő radarjelek erősségét, mint pl. a radarjelek polarizációja. Az azonos polarizáltságú (HH vagy VV) hullámok jobban áthatolnak a növényzeten, mint a keresztpolarizált (HV vagy VH) hullámok.

Víz- és jéghatás

A sima vízfelszín szinte tökéletes visszaverőnek minősül, így kevés jel jut vissza az érzékelőhöz. A SEASAT tapasztalatai alapján (L-sáv, 20–26° rálátási szög) a 100 méternél hosszabb hullámhosszú, 1 m-nél magasabb tengeri hullámok már észlelhetők.

A jégről visszaverődő jelek erőssége függ a dielektromos konstanstól és a jég eloszlásától, továbbá a jég korától, a felszín érdességétől, a hőmérséklettől, valamint a hóborítottságtól. Az X-sáv alkalmazható a jég típusának meghatározására, míg az L-sávban a jégborítás területileg is mérhető jégtípus és jégvastagság adatok nélkül.