中国进入卫星微波遥感应用时代

本刊编辑部

中国进入卫星微波遥感应用时代

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日前，中国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭成功将高分三号卫星送入预定轨道，发射圆满成功。高分三号是我国首颗多极化合成孔径雷达（SAR）卫星，能提供最高1米分辨率的遥感成像，是世界上分辨率最高的C频段多极化SAR卫星。

高分三号卫星总指挥兼总设计师张庆君说：“高分三号卫星的发射和应用，把我国高分系统建设由可见光、热红外、远红外带入到微波辐射区，迎来了卫星微波遥感应用的新时代。”

高分三号卫星总重量约2.8吨，装载一台大型的C频段合成孔径雷达，设计寿命8年，运行于平均高度为755公里的太阳同步轨道。

观测“入木三分”

由于具备1米分辨率成像模式，高分三号卫星成为世界上C频段多极化SAR卫星中分辨率最高的卫星系统。分辨率从1米到500米，成像幅宽从10公里到650公里。高分三号卫星还具有观测模式多、观测时间长和观测质量高等特点，其高分宽幅兼容，不但能够实现大范围的普查，如大面积的海上绿潮普查和溢油监测等，也能够对特定的区域进行详查，刻画出更多细节上的特性，由此来满足不同用户对不同目标成像的需求。同时，高分三号卫星图像质量良好，达到国际同类卫星先进水平，可以为用户提供高质量精细化的图像数据。

在确保获取高精度SAR图像的前提下，高分三号可支持最长单次连续成像工作达到约50分钟，满足了特定用户连续工作的需求，具备完成我国从北到南一次成像的能力。

高分三号卫星工程总师徐福祥说，根据微波的物理特性，微波成像就像是在为地球表面做CT，“它对云层、地表植被、松散沙层和冰雪具有一定的穿透能力，不但可以看到地面上有什么，还能看到地表之下的一些情况”。高分三号既可以“清晰地看到故宫之中的某一间房子”，也可以“清晰地观察我国一个省的全貌”。

全天时、全天候

刚刚过去的7月暴雨洪灾让人记忆犹新。在暴雨灾害中，如果能精准观测地面情况，对灾情控制和救助都会有很大帮助。但目前，无论是南方强降雨区域、台风登陆区域，还是北京的雾霾区域，都是光学卫星难以实现观测的。而8月份刚刚发射升空的高分家族新成员——高分三号卫星却都能够在上述情况下得到清晰影像。

目前，高分专项已经发射的高分一号、高分二号、高分四号等卫星以及正在研制的高分五号、高分六号和高分七号等卫星，多是光学遥感卫星，可以提供高精度光学对地观测遥感数据。光学遥感主要是利用光波，即可见光和红外对地成像，这种成像是会受天气影响的。与其他兄弟不同的是，高分三号卫星是一颗微波遥感卫星，最大的特点就是全天时、全天候的成像能力，不管白天或黑夜，也不管晴空或雷雨多云，都可以随时对地成像。

据统计，我国约70%的灾害是地震、洪涝和泥石流等，在出现地震、滑坡、洪涝等自然灾害时，往往伴随恶劣的气象条件，并且要求快速响应提供灾区第一手图像信息，这个时候，类似高分三号的微波成像卫星往往发挥更大的作用。它能全天候对海洋与陆地观测，提升海洋监视监测、灾害管理、水资源评价和气象预测预报水平，并提高农业、国土、环保、国安、住建、交通、林业、地震和测绘等行业的调查与监测能力，这种全天候特点尤其适合于防灾减灾的应用。

因此，高分三号的出现可以有效弥补高分专项其他型号成像受光照条件限制的不足，填补高分专项工程的空白。

“一星多用”的典范

高分三号卫星整星具备了12种成像模式，是世界上C频段SAR成像模式最多的微波遥感卫星，涵盖了传统的条带成像模式和扫描成像模式，以及面向海洋应用的波成像模式和全球观测成像模式，是“一星多用”的典范。

在众多成像模式中，波成像模式和全球观测模式是专门针对海洋观测的，主要为我国获取全球的海浪和海面风的全球观测数据。高分专项应用系统副总师蒋兴伟表示，我国在全球各大洋的船舶无论是从事交通运输、大洋渔业还是调查科考，航行在汪洋大海上，海面风和浪的信息无疑是很重要的，这会直接影响到船只航行的安全。所以，对风和浪的实时观测，可以帮助我们建立起全球海浪和海面风的预报模式。由此，海洋、气象学家可进一步做出24小时、48小时甚至72小时的全球海洋预报产品，更好地为海上船只提供服务。

按照工程设计要求，从顺利进入预定轨道算起的7～8天后，高分三号将开始进行对地成像，大概在4个月的调试之后，高分三号将正式投入使用，随时等待大地和海洋的召唤。届时，高分三号将开始在太空中进行为期8年的运转，实现单次小时量级的连续成像，并用多极化的设计特点尽最大可能将多方面信息收集起来传给地面，从而帮助科学家们更全方位地获取海洋、陆地的各种信息。

打破国外垄断

长期以来，我国大量使用国外微波遥感成像卫星提供的高分辨率图像数据。高分三号SAR载荷主任设计师孙吉利曾进行实地调研，我国用户购买的微波遥感卫星图像，仅100平方千米的一景就需要3～4万人民币。并且，购买流程需要时间，很难满足快速需求。

今后高分三号卫星提供的雷达图像完全可以取而代之。

“在之后的防灾减灾过程中，我国就可以用高分三号设计的12种成像模式，对灾害地区进行快速、精确观测了。”孙吉利说，另外高分三号的出现应该还有两重题中之义：即形成经济效益节约救灾成本，更重要的是，打破国外微波遥感卫星的垄断，不再受制于人。

高分三号卫星研制中非常注重关键设备和技术的国产化。关键的SAR分系统和控制分系统，所有设备和部组件都是由国内单位研制，其技术水平达到或超过同类进口产品。高分三号卫星研制过程中采取了50多项创新技术，也推动了相关领域的技术发展，比如在精密制造和微组装领域，进一步提升了精密加工精度和组装密度，并带动了多学科综合设计水平和机电热一体化设计方法的研究和应用。高分三号卫星带动下开发的新产品、新方法、新工艺也将应用于国民经济其他领域，实现航天技术的创新引领作用。

随着高分数据持续稳定免费供应和数据处理服务逐渐完善，国外卫星数据在国内市场的占有率以及数据价格均大幅下降。