我国微波遥感技术的现状与发展趋势

余磊?张链福

摘 要：针对我国微波遥感理论和技术的发展现状进行了综合论述，并通过目前国内外微波遥感技术发展情况和应用需求情况来预测微波遥感技术的发展趋势。

关键词：微波遥感；特点；现状；发展趋势

微波遥感是传感器的工作波长在微波波谱区的遥感技术，是利用某种传感器接受地理各种地物发射或者反射的微波信号，藉以识别、分析地物，提取地物所需的信息。微波遥感按其工作原理可分为主动式和被动式两类。主动式是利用遥感器向地面发射微波脉冲，然后接受其散射波，包括成像雷达、微波散射计、微波高度计和降雨雷达；被动式是直接观测地面目标的微波辐射，包括微波辐射计等。

1 微波遥感技术的特点

微波遥感除具有可见光和红外遥感所具有的可进行大范围动态、同步和快速观测的优点之外，还有其特殊的优点：

（1）能穿云透雾，具有全天时全天候的工作能力；

（2）对地表有一定的穿透能力；

（3）对某些地物有特殊的波谱特性；

（4）对海洋遥感具有特殊意义；

（5）分辨率较低，但特性明显。

2 我国微波遥感技术的发展现状

三十多年来，我国微波遥感技术快速发展，在理论与实践上不断完善，现已成为实用而且可持续发展的技术科学与应用体系。目前，我国已具备了星载全模态探测的能力，在国家重大项目、863计划以及其他计划的支持下，成像雷达的分辨率达亚米级，星载高度计精度优于5cm，具备了全极化探测和三维干涉成像探测的能力；遥感探测频率已拓展到了亚毫米波段，具备了进行空间太赫兹探测与成像的能力；多模态体制及信息融合与先进的处理技术得到了发展与广泛应用，大大提高了信息的深层次分析及信息的增强；全电磁波参量作为信息载体；以小卫星、临近空间飞行器作为平台的遥感技术正在成为空间探测的重要手段等。

我国的微波遥感事业与国际先进水平还存在一些差距，主要表现在：基础理论和技术能力薄弱、缺乏长远的发展规划、缺乏自主的高空间分辨率的数据、缺乏及时覆盖全球和全国的数据、缺乏与人居环境密切相关的遥感数据的定量监测、缺乏对现金空间遥感数据获取、分析和提取的能力等。

3 微波遥感技术的发展趋势

現在国家建设对微波遥感提出了越来越高的要求，微波遥感技术必将会有更大更快的发展，根据目前国内外技术发展情况和应用需求情况来看，以下几个发展趋势是值得关注的。

3.1 多种遥感器联合技术

空间平台可以联合其它遥感器（如光学遥感器等）进行联合观测。多种遥感器安装在同一平台上从空间扫描同一被测区域，经过适当地配置和对各遥感器技术参数的合理分配，可以同时获得同一区域的不同信息。采用先进的算法对这些信息进行联合处理，可以发挥多遥感器测量的长处，扩大测量的能力，改善测量性能，也可以简化设备，其潜力不可估量。

3.2 多频多极化微波遥感技术

在微波遥感领域，频率和极化都是目标特征的载体，空间遥感的信息含量不仅可以使用多波段来增加，也可以利用不同的极化来增强。遥感的信息量增加了，就提高了对目标的识别能力。遥感的信息不同的工作波段，SAR对提取地物信息的效果不同，同一目标物在不同波段雷达图像上反映的特征不相同。不同极化下，同一地物的回波强弱不同，图像的色调也不一样，用多极化技术可以显著地增加雷达图像信息，从而也提高了地物目标的识别能力。

3.3 静止平台高分辨率成像技术

合成孔径雷达（SAR）是依靠平台与目标之间相对运动来提高空间分辨率的，对于装载在静止平台上的雷达而言，如何获得高分辨率图像是国际上研究的热点。一般来说，对于静止平台上的雷达提高空间分辨率的途径有两个：一是利用窄的天线波束进行探测，为此，工作频段向毫米波、亚毫米波发展；二是利用超分辨信号处理技术，在天线波束内进一步细分目标。这一途径的关键技术是：亚毫米波的收发技术；先进的超分辨信号处理技术和毫米波天线的电扫描技术，尤其是亚毫米波天线的电扫描技术是具有挑战性的难题。

在静止平台高分辨成像技术方面，国际上开展研究较多的是干涉式综合孔径技术。它是利用稀疏的小天线阵列来取代大口径实孔径天线，通过各个单元天线的两两相关实现对视场内信号分布的空间频率域测量，在空间频率域构成一个等效的大虚拟孔径，再通过对空间频率域测量数据作傅里叶变换得到观测区域的高分辨率图像。

3.4 新型遥感机理

发展小卫星组网和编队飞行技术。如果仅用一颗卫星观测目标，则重复观测目标的时间会比较长，这是空间遥感的固有问题，这不利於对目标的连续观测。利用多颗卫星组成星座，可提高对特定地区的重访能力，将重访时间大大缩短，能够对移动目标实现近连续跟踪观测。

3.5 先进的数据处理技术

发展遥感数据处理的先进算法，使遥感数据处理实现实时性、高精度、高效益。

4 结语

综上所述，我国微波遥感在理论和技术方面都有了长足的发展。由于微波遥感技术自身的特点以及各领域内专业技术的研究和应用必将得到不断完善和更加广泛，更加有效地为人类社会服务。

参考文献

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作者简介

余磊，男，汉族，河南驻马店人，郑州大学地理信息系统2012级本科生。

张链福，男，汉族，贵州台江人，郑州大学地理信息系统2012级本科生。