我國(guó)微波遙感技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

余磊?張鏈福

摘 要：針對(duì)我國(guó)微波遙感理論和技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了綜合論述，并通過目前國(guó)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(cè)微波遙感技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：微波遙感；特點(diǎn)；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

微波遙感是傳感器的工作波長(zhǎng)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(hào)，藉以識(shí)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(dòng)式和被動(dòng)式兩類。主動(dòng)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(dá)、微波散射計(jì)、微波高度計(jì)和降雨雷達(dá)；被動(dòng)式是直接觀測(cè)地面目標(biāo)的微波輻射，包括微波輻射計(jì)等。

1 微波遙感技術(shù)的特點(diǎn)

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

（1）能穿云透霧，具有全天時(shí)全天候的工作能力；

（2）對(duì)地表有一定的穿透能力；

（3）對(duì)某些地物有特殊的波譜特性；

（4）對(duì)海洋遙感具有特殊意義；

（5）分辨率較低，但特性明顯。

2 我國(guó)微波遙感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

三十多年來，我國(guó)微波遙感技術(shù)快速發(fā)展，在理論與實(shí)踐上不斷完善，現(xiàn)已成為實(shí)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(guó)已具備了星載全模態(tài)探測(cè)的能力，在國(guó)家重大項(xiàng)目、863計(jì)劃以及其他計(jì)劃的支持下，成像雷達(dá)的分辨率達(dá)亞米級(jí)，星載高度計(jì)精度優(yōu)于5cm，具備了全極化探測(cè)和三維干涉成像探測(cè)的能力；遙感探測(cè)頻率已拓展到了亞毫米波段，具備了進(jìn)行空間太赫茲探測(cè)與成像的能力；多模態(tài)體制及信息融合與先進(jìn)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(qiáng)；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(tái)的遙感技術(shù)正在成為空間探測(cè)的重要手段等。

我國(guó)的微波遙感事業(yè)與國(guó)際先進(jìn)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(zhǎng)遠(yuǎn)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(shí)覆蓋全球和全國(guó)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(cè)、缺乏對(duì)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(shì)

現(xiàn)在國(guó)家建設(shè)對(duì)微波遙感提出了越來越高的要求，微波遙感技術(shù)必將會(huì)有更大更快的發(fā)展，根據(jù)目前國(guó)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(gè)發(fā)展趨勢(shì)是值得關(guān)注的。

3.1 多種遙感器聯(lián)合技術(shù)

空間平臺(tái)可以聯(lián)合其它遙感器（如光學(xué)遙感器等）進(jìn)行聯(lián)合觀測(cè)。多種遙感器安裝在同一平臺(tái)上從空間掃描同一被測(cè)區(qū)域，經(jīng)過適當(dāng)?shù)嘏渲煤蛯?duì)各遙感器技術(shù)參數(shù)的合理分配，可以同時(shí)獲得同一區(qū)域的不同信息。采用先進(jìn)的算法對(duì)這些信息進(jìn)行聯(lián)合處理，可以發(fā)揮多遙感器測(cè)量的長(zhǎng)處，擴(kuò)大測(cè)量的能力，改善測(cè)量性能，也可以簡(jiǎn)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(biāo)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(qiáng)。遙感的信息量增加了，就提高了對(duì)目標(biāo)的識(shí)別能力。遙感的信息不同的工作波段，SAR對(duì)提取地物信息的效果不同，同一目標(biāo)物在不同波段雷達(dá)圖像上反映的特征不相同。不同極化下，同一地物的回波強(qiáng)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(dá)圖像信息，從而也提高了地物目標(biāo)的識(shí)別能力。

3.3 靜止平臺(tái)高分辨率成像技術(shù)

合成孔徑雷達(dá)（SAR）是依靠平臺(tái)與目標(biāo)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)來提高空間分辨率的，對(duì)于裝載在靜止平臺(tái)上的雷達(dá)而言，如何獲得高分辨率圖像是國(guó)際上研究的熱點(diǎn)。一般來說，對(duì)于靜止平臺(tái)上的雷達(dá)提高空間分辨率的途徑有兩個(gè)：一是利用窄的天線波束進(jìn)行探測(cè)，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(hào)處理技術(shù)，在天線波束內(nèi)進(jìn)一步細(xì)分目標(biāo)。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(jìn)的超分辨信號(hào)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(tái)高分辨成像技術(shù)方面，國(guó)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(shí)孔徑天線，通過各個(gè)單元天線的兩兩相關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)視場(chǎng)內(nèi)信號(hào)分布的空間頻率域測(cè)量，在空間頻率域構(gòu)成一個(gè)等效的大虛擬孔徑，再通過對(duì)空間頻率域測(cè)量數(shù)據(jù)作傅里葉變換得到觀測(cè)區(qū)域的高分辨率圖像。

3.4 新型遙感機(jī)理

發(fā)展小衛(wèi)星組網(wǎng)和編隊(duì)飛行技術(shù)。如果僅用一顆衛(wèi)星觀測(cè)目標(biāo)，則重復(fù)觀測(cè)目標(biāo)的時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)，這是空間遙感的固有問題，這不利於對(duì)目標(biāo)的連續(xù)觀測(cè)。利用多顆衛(wèi)星組成星座，可提高對(duì)特定地區(qū)的重訪能力，將重訪時(shí)間大大縮短，能夠?qū)σ苿?dòng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)近連續(xù)跟蹤觀測(cè)。

3.5 先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)

發(fā)展遙感數(shù)據(jù)處理的先進(jìn)算法，使遙感數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性、高精度、高效益。

4 結(jié)語

綜上所述，我國(guó)微波遙感在理論和技術(shù)方面都有了長(zhǎng)足的發(fā)展。由于微波遙感技術(shù)自身的特點(diǎn)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(huì)服務(wù)。

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作者簡(jiǎn)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(jí)本科生。

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