我國微波遙感技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

余磊?張鏈福

摘 要：針對我國微波遙感理論和技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進行了綜合論述，并通過目前國內(nèi)外微波遙感技術(shù)發(fā)展情況和應(yīng)用需求情況來預(yù)測微波遙感技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：微波遙感；特點；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

微波遙感是傳感器的工作波長在微波波譜區(qū)的遙感技術(shù)，是利用某種傳感器接受地理各種地物發(fā)射或者反射的微波信號，藉以識別、分析地物，提取地物所需的信息。微波遙感按其工作原理可分為主動式和被動式兩類。主動式是利用遙感器向地面發(fā)射微波脈沖，然后接受其散射波，包括成像雷達、微波散射計、微波高度計和降雨雷達；被動式是直接觀測地面目標的微波輻射，包括微波輻射計等。

1 微波遙感技術(shù)的特點

微波遙感除具有可見光和紅外遙感所具有的可進行大范圍動態(tài)、同步和快速觀測的優(yōu)點之外，還有其特殊的優(yōu)點：

（1）能穿云透霧，具有全天時全天候的工作能力；

（2）對地表有一定的穿透能力；

（3）對某些地物有特殊的波譜特性；

（4）對海洋遙感具有特殊意義；

（5）分辨率較低，但特性明顯。

2 我國微波遙感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

三十多年來，我國微波遙感技術(shù)快速發(fā)展，在理論與實踐上不斷完善，現(xiàn)已成為實用而且可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)科學(xué)與應(yīng)用體系。目前，我國已具備了星載全模態(tài)探測的能力，在國家重大項目、863計劃以及其他計劃的支持下，成像雷達的分辨率達亞米級，星載高度計精度優(yōu)于5cm，具備了全極化探測和三維干涉成像探測的能力；遙感探測頻率已拓展到了亞毫米波段，具備了進行空間太赫茲探測與成像的能力；多模態(tài)體制及信息融合與先進的處理技術(shù)得到了發(fā)展與廣泛應(yīng)用，大大提高了信息的深層次分析及信息的增強；全電磁波參量作為信息載體；以小衛(wèi)星、臨近空間飛行器作為平臺的遙感技術(shù)正在成為空間探測的重要手段等。

我國的微波遙感事業(yè)與國際先進水平還存在一些差距，主要表現(xiàn)在：基礎(chǔ)理論和技術(shù)能力薄弱、缺乏長遠的發(fā)展規(guī)劃、缺乏自主的高空間分辨率的數(shù)據(jù)、缺乏及時覆蓋全球和全國的數(shù)據(jù)、缺乏與人居環(huán)境密切相關(guān)的遙感數(shù)據(jù)的定量監(jiān)測、缺乏對現(xiàn)金空間遙感數(shù)據(jù)獲取、分析和提取的能力等。

3 微波遙感技術(shù)的發(fā)展趨勢

現(xiàn)在國家建設(shè)對微波遙感提出了越來越高的要求，微波遙感技術(shù)必將會有更大更快的發(fā)展，根據(jù)目前國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展情況和應(yīng)用需求情況來看，以下幾個發(fā)展趨勢是值得關(guān)注的。

3.1 多種遙感器聯(lián)合技術(shù)

空間平臺可以聯(lián)合其它遙感器（如光學(xué)遙感器等）進行聯(lián)合觀測。多種遙感器安裝在同一平臺上從空間掃描同一被測區(qū)域，經(jīng)過適當(dāng)?shù)嘏渲煤蛯Ω鬟b感器技術(shù)參數(shù)的合理分配，可以同時獲得同一區(qū)域的不同信息。采用先進的算法對這些信息進行聯(lián)合處理，可以發(fā)揮多遙感器測量的長處，擴大測量的能力，改善測量性能，也可以簡化設(shè)備，其潛力不可估量。

3.2 多頻多極化微波遙感技術(shù)

在微波遙感領(lǐng)域，頻率和極化都是目標特征的載體，空間遙感的信息含量不僅可以使用多波段來增加，也可以利用不同的極化來增強。遙感的信息量增加了，就提高了對目標的識別能力。遙感的信息不同的工作波段，SAR對提取地物信息的效果不同，同一目標物在不同波段雷達圖像上反映的特征不相同。不同極化下，同一地物的回波強弱不同，圖像的色調(diào)也不一樣，用多極化技術(shù)可以顯著地增加雷達圖像信息，從而也提高了地物目標的識別能力。

3.3 靜止平臺高分辨率成像技術(shù)

合成孔徑雷達（SAR）是依靠平臺與目標之間相對運動來提高空間分辨率的，對于裝載在靜止平臺上的雷達而言，如何獲得高分辨率圖像是國際上研究的熱點。一般來說，對于靜止平臺上的雷達提高空間分辨率的途徑有兩個：一是利用窄的天線波束進行探測，為此，工作頻段向毫米波、亞毫米波發(fā)展；二是利用超分辨信號處理技術(shù)，在天線波束內(nèi)進一步細分目標。這一途徑的關(guān)鍵技術(shù)是：亞毫米波的收發(fā)技術(shù)；先進的超分辨信號處理技術(shù)和毫米波天線的電掃描技術(shù)，尤其是亞毫米波天線的電掃描技術(shù)是具有挑戰(zhàn)性的難題。

在靜止平臺高分辨成像技術(shù)方面，國際上開展研究較多的是干涉式綜合孔徑技術(shù)。它是利用稀疏的小天線陣列來取代大口徑實孔徑天線，通過各個單元天線的兩兩相關(guān)實現(xiàn)對視場內(nèi)信號分布的空間頻率域測量，在空間頻率域構(gòu)成一個等效的大虛擬孔徑，再通過對空間頻率域測量數(shù)據(jù)作傅里葉變換得到觀測區(qū)域的高分辨率圖像。

3.4 新型遙感機理

發(fā)展小衛(wèi)星組網(wǎng)和編隊飛行技術(shù)。如果僅用一顆衛(wèi)星觀測目標，則重復(fù)觀測目標的時間會比較長，這是空間遙感的固有問題，這不利於對目標的連續(xù)觀測。利用多顆衛(wèi)星組成星座，可提高對特定地區(qū)的重訪能力，將重訪時間大大縮短，能夠?qū)σ苿幽繕藢崿F(xiàn)近連續(xù)跟蹤觀測。

3.5 先進的數(shù)據(jù)處理技術(shù)

發(fā)展遙感數(shù)據(jù)處理的先進算法，使遙感數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)實時性、高精度、高效益。

4 結(jié)語

綜上所述，我國微波遙感在理論和技術(shù)方面都有了長足的發(fā)展。由于微波遙感技術(shù)自身的特點以及各領(lǐng)域內(nèi)專業(yè)技術(shù)的研究和應(yīng)用必將得到不斷完善和更加廣泛，更加有效地為人類社會服務(wù)。

參考文獻

[1]龍繼恩.微波遙感技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀綜述[J].科技資訊，2006（12）.

[2]李新，車濤.積雪被動微波遙感研究進展[J].冰川凍土，2007（3）.

[3]姜景山.中國微波遙感發(fā)展的新階段與新任務(wù)[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用，2007，22（2）.

[4]劉一良.微波遙感的發(fā)展與應(yīng)用[J].沈陽工程學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）.2008（02）.

[5] 三本微波遙感學(xué)術(shù)專著出版[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用.2008（05）.

[6]歐祥榮.空間微波遙感技術(shù)的發(fā)展[J].空間電子技術(shù).2015（03）.

[7]鄭雷，張廷軍，車濤，鐘歆玥，王康.利用實測資料評估被動微波遙感雪深算法[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用.2015（03）.

[8].萬曙靜，張承明，馬靖.微波遙感反演地表土壤含水量的方法研究[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）.2015（02）.

作者簡介

余磊，男，漢族，河南駐馬店人，鄭州大學(xué)地理信息系統(tǒng)2012級本科生。

張鏈福，男，漢族，貴州臺江人，鄭州大學(xué)地理信息系統(tǒng)2012級本科生。