中國進入衛星微波遙感應用時代

本刊編輯部

中國進入衛星微波遙感應用時代

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日前，中國在太原衛星發射中心用長征四號丙運載火箭成功將高分三號衛星送入預定軌道，發射圓滿成功。高分三號是我國首顆多極化合成孔徑雷達（SAR）衛星，能提供最高1米分辨率的遙感成像，是世界上分辨率最高的C頻段多極化SAR衛星。

高分三號衛星總指揮兼總設計師張慶君說：“高分三號衛星的發射和應用，把我國高分系統建設由可見光、熱紅外、遠紅外帶入到微波輻射區，迎來了衛星微波遙感應用的新時代。”

高分三號衛星總重量約2.8噸，裝載一臺大型的C頻段合成孔徑雷達，設計壽命8年，運行于平均高度為755公里的太陽同步軌道。

觀測“入木三分”

由于具備1米分辨率成像模式，高分三號衛星成為世界上C頻段多極化SAR衛星中分辨率最高的衛星系統。分辨率從1米到500米，成像幅寬從10公里到650公里。高分三號衛星還具有觀測模式多、觀測時間長和觀測質量高等特點，其高分寬幅兼容，不但能夠實現大范圍的普查，如大面積的海上綠潮普查和溢油監測等，也能夠對特定的區域進行詳查，刻畫出更多細節上的特性，由此來滿足不同用戶對不同目標成像的需求。同時，高分三號衛星圖像質量良好，達到國際同類衛星先進水平，可以為用戶提供高質量精細化的圖像數據。

在確保獲取高精度SAR圖像的前提下，高分三號可支持最長單次連續成像工作達到約50分鐘，滿足了特定用戶連續工作的需求，具備完成我國從北到南一次成像的能力。

高分三號衛星工程總師徐福祥說，根據微波的物理特性，微波成像就像是在為地球表面做CT，“它對云層、地表植被、松散沙層和冰雪具有一定的穿透能力，不但可以看到地面上有什么，還能看到地表之下的一些情況”。高分三號既可以“清晰地看到故宮之中的某一間房子”，也可以“清晰地觀察我國一個省的全貌”。

全天時、全天候

剛剛過去的7月暴雨洪災讓人記憶猶新。在暴雨災害中，如果能精準觀測地面情況，對災情控制和救助都會有很大幫助。但目前，無論是南方強降雨區域、臺風登陸區域，還是北京的霧霾區域，都是光學衛星難以實現觀測的。而8月份剛剛發射升空的高分家族新成員——高分三號衛星卻都能夠在上述情況下得到清晰影像。

目前，高分專項已經發射的高分一號、高分二號、高分四號等衛星以及正在研制的高分五號、高分六號和高分七號等衛星，多是光學遙感衛星，可以提供高精度光學對地觀測遙感數據。光學遙感主要是利用光波，即可見光和紅外對地成像，這種成像是會受天氣影響的。與其他兄弟不同的是，高分三號衛星是一顆微波遙感衛星，最大的特點就是全天時、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，都可以隨時對地成像。

據統計，我國約70%的災害是地震、洪澇和泥石流等，在出現地震、滑坡、洪澇等自然災害時，往往伴隨惡劣的氣象條件，并且要求快速響應提供災區第一手圖像信息，這個時候，類似高分三號的微波成像衛星往往發揮更大的作用。它能全天候對海洋與陸地觀測，提升海洋監視監測、災害管理、水資源評價和氣象預測預報水平，并提高農業、國土、環保、國安、住建、交通、林業、地震和測繪等行業的調查與監測能力，這種全天候特點尤其適合于防災減災的應用。

因此，高分三號的出現可以有效彌補高分專項其他型號成像受光照條件限制的不足，填補高分專項工程的空白。

“一星多用”的典范

高分三號衛星整星具備了12種成像模式，是世界上C頻段SAR成像模式最多的微波遙感衛星，涵蓋了傳統的條帶成像模式和掃描成像模式，以及面向海洋應用的波成像模式和全球觀測成像模式，是“一星多用”的典范。

在眾多成像模式中，波成像模式和全球觀測模式是專門針對海洋觀測的，主要為我國獲取全球的海浪和海面風的全球觀測數據。高分專項應用系統副總師蔣興偉表示，我國在全球各大洋的船舶無論是從事交通運輸、大洋漁業還是調查科考，航行在汪洋大海上，海面風和浪的信息無疑是很重要的，這會直接影響到船只航行的安全。所以，對風和浪的實時觀測，可以幫助我們建立起全球海浪和海面風的預報模式。由此，海洋、氣象學家可進一步做出24小時、48小時甚至72小時的全球海洋預報產品，更好地為海上船只提供服務。

按照工程設計要求，從順利進入預定軌道算起的7～8天后，高分三號將開始進行對地成像，大概在4個月的調試之后，高分三號將正式投入使用，隨時等待大地和海洋的召喚。屆時，高分三號將開始在太空中進行為期8年的運轉，實現單次小時量級的連續成像，并用多極化的設計特點盡最大可能將多方面信息收集起來傳給地面，從而幫助科學家們更全方位地獲取海洋、陸地的各種信息。

打破國外壟斷

長期以來，我國大量使用國外微波遙感成像衛星提供的高分辨率圖像數據。高分三號SAR載荷主任設計師孫吉利曾進行實地調研，我國用戶購買的微波遙感衛星圖像，僅100平方千米的一景就需要3～4萬人民幣。并且，購買流程需要時間，很難滿足快速需求。

今后高分三號衛星提供的雷達圖像完全可以取而代之。

“在之后的防災減災過程中，我國就可以用高分三號設計的12種成像模式，對災害地區進行快速、精確觀測了。”孫吉利說，另外高分三號的出現應該還有兩重題中之義：即形成經濟效益節約救災成本，更重要的是，打破國外微波遙感衛星的壟斷，不再受制于人。

高分三號衛星研制中非常注重關鍵設備和技術的國產化。關鍵的SAR分系統和控制分系統，所有設備和部組件都是由國內單位研制，其技術水平達到或超過同類進口產品。高分三號衛星研制過程中采取了50多項創新技術，也推動了相關領域的技術發展，比如在精密制造和微組裝領域，進一步提升了精密加工精度和組裝密度，并帶動了多學科綜合設計水平和機電熱一體化設計方法的研究和應用。高分三號衛星帶動下開發的新產品、新方法、新工藝也將應用于國民經濟其他領域，實現航天技術的創新引領作用。

隨著高分數據持續穩定免費供應和數據處理服務逐漸完善，國外衛星數據在國內市場的占有率以及數據價格均大幅下降。