合成孔径雷达(SAR)卫星是一种先进的对地不雅测系统,它运用合成孔径旨趣,兑现高分辨率的微波成像。SAR 卫星通过向大地放射邻接的无线电脉冲,并接受目的回波来测定距离欧洲杯体育,进而生成高分辨率的雷达图像。其使命旨趣是运用漂荡平台(如飞机、卫星等)上的雷达天线向大地放射微波信号,并接受大地反射回想的信号。通过记载多个不同位置接受到的回波信号,并运用信号处理时候将这些信号笼统起来,酿成一个等效的大孔径雷达信号,从而兑现高分辨率成像。
SAR 卫星具有全天时、全天候不雅测及一定地表穿透才略的私有上风。它不受太阳光照耀的影响,不错在白昼和暮夜都进行不雅测;不受云层、雾霾、雨雪等大气条目的影响,不错在职何天气都进行不雅测。举例,在 2008 年汶川地震救助中,由于汶川上空云层较厚,那时的星载和机载光学不雅测开辟都无法透过云层不雅测到大地的翔实情况,国度遑急调用飞机搭载处于测试阶段的 SAR 不雅测震后汶川精采地貌情况,在精确救助中施展了重要作用。
SAR 卫星还具有高分辨率的特质,不错兑现米级以致厘米级的高空间分辨率。同期,它的袒护范围广,不错袒护几十公里到几百公里的宽幅地区,提高不雅测恶果和范围。此外,SAR 卫星使命在微波频段,不错穿透部分地表袒护物,如植被、泥土、冰雪等,探伤其下陡立的目的或信息。
二、国表里发展近况
(一)泰西引颈新航天波浪
芬兰明星雷达卫星创企 ICEYE 筹集了 1.52 亿好意思元的资金,在 2020 年 9 月完成了 8700 万好意思元的 C 轮融资,已告捷放射 14 颗 SAR 卫星,是当今寰宇上最大雷达卫星星座运营商。好意思国代表企业 Capella Space 统共取得了 8000 万好意思元的融资,已告捷放射 5 颗 SAR 卫星,颇受好意思军方爱重。举例 Capella Space 谋略打造 36 颗卫星组网的 SAR 卫星星座,提供 50 厘米高分辨率合成孔径雷达地球不雅测图像。截止当今,Capella Space 一经放射了 7 颗在轨卫星,近期还推出了船舶检测、变化检测和全球变化监测三种新的集因素析功能,用于振奋国防与谍报边界、航运和供应链市集等需求。总体来说,泰西企业在贸易 SAR 赛说念积极参加大量资金,不休放射卫星并拓展业务,引颈着新航天波浪。
(二)中国处于早期蓝海阶段
当今我国民用在轨出手 SAR 卫星包括高分三号、海丝一号、王人鲁一号等,数目荒谬有限。据统计,我国民用在轨出手 SAR 卫星不具备全球高精度立体测图的才略,形变监测等业务也无法有用开展。国内大多数用户更多的是下载欧空局怒放分享的中低分辨率哨兵一号 SAR 数据,以及糟践高价购置外洋商用 SAR 数据,民用 SAR 数据严重稀缺。此外,卑鄙应用干事对 SAR 卫星数据需求繁盛,但处理门槛较高、专科东说念主员较少等问题,也困扰着卑鄙应用的发展。当今主流处理 SAR 数据的软件平台大多为外洋东说念主员开发,其界面联想、功能使用更多研究番邦东说念主使用习气,对入门者及国东说念主不太友好。
三、中国 SAR 卫星的突破与应用
(一)航天宏图一号 SAR 卫星星座
航天宏图一号 SAR 卫星星座聘请 “1+3” 车轮编队构型,由 “一主加三辅” 四颗卫星构成。主星放射雷达信号,主辅四星接受散射信号,可兑现多基线干预成像。该星座的建成对缓解国内 SAR 数据资源稀缺近况起着至关重要的作用。当今我国民用在轨出手 SAR 卫星数目有限,且不具备全球高精度立体测图的才略,形变监测等业务也难以有用开展。而航天宏图一号 SAR 卫星星座建成后,将有用加多国内 SAR 数据资源,为城市地质灾害监测、海洋监测、洪涝灾害监测、地表千里降监测等方面提供有劲的数据支握。
(二)PIE-SAR 软件
PIE-SAR 是一款针对国表里主流星载 SAR 传感器的数据处理分析软件。其定位明确,具有诸多特色。起原,它是国产、自主可控的产物,基于完全松耦合的底层架构联想,具有弹性可伸缩的体系缚构,支握热插拔式负载平衡,支握功能模块可无缝推广。产物研发聘请圭表 C++ 时候,完全自主可控代码,兑现 Windows、Linux 以及国产操作系统的跨平台支握。其次,它支握桌面及云表并行处理,提供纯果真桌面神气的东说念主机交互 SAR 数据处理;并依托 PIE-Engine 遥感云干事平台,阐明应用需求,支握 SAR 影像处理过程编排、并行调节、任务管控,兑现大限制 SAR 影像数据产物的快速自动化分娩。此外,可视化界面、交互毛糙、处理门槛低,合适国东说念主用户习气,操作毛糙,非专科用户可狂放使用。在裂缝时候方面,PIE-SAR 领有地形复杂区 SAR 影像高精度无控定位时候、RD 生成 RPC 时候、先进的多模态配准时候、SAR 差分干预时候的高精度 DSM 索求时候、哨兵 TOPS 模样 SAR 数据精配准时候和时序形变监测时候等,这些时候有用贬责了 SAR 数据处理中的诸多勤恳,让 SAR 数据处理变得愈加毛糙。
(三)PIE-Engine SAR 云干事平台
PIE-Engine SAR 云干事平台是基于容器云时候构建的专科 PaaS/SaaS 遥感云诡计干事平台。它旨在冲破谷歌地球引擎(Google Earth Engine, GEE)在此边界的把持地位,方便国东说念主海量 SAR 遥感数据处理。时空诡计云干事聘请微干事架构,运用散播式集群部署,不错及时、高效在线处理分析多源 SAR 遥感数据。该平台为用户提供了陋劣、高效的 SAR 遥感数据处理干事,极大地激动了我国 SAR 卫星应用的发展。
(四)多基线干预 SAR 测绘系统告捷在轨应用
我国首个多基线干预合成孔径雷达测绘系统告捷在轨应用,秀美着我国在 SAR 时候边界取得了紧要突破。该系统由中国科学院空天信息立异规划院研制,搭载于 “宏图一号” 贸易遥感卫星。系统最高分辨率优于 0.5 米,具备 1:50000 比例尺测绘才略。规划团队突破了多星编队基线联想与优化、多星系统协同使命、空间多基线集聚高程测量及多基三维成像等多项中枢裂缝时候。该系统可兑现一次飞越获取 4 组不雅测数据、6 条有用测绘基线,有用贬责斜坡、断崖等复杂地形区域高精度高程重建勤恳,大幅擢升高程测量精度和测绘恶果,可振奋三维成像需求。相较传统双星编队干预测量系统,完周到球高精度数字高程模子(DEM)数据获取时代可由 3 - 4 年擢升到 1 年傍边。该系统的告捷应用为我国后续高精度、高效干预 SAR 卫星的时候发展奠定了坚实基础,在城市地质灾害监测、海洋监测、洪涝灾害监测、地表千里降监测等方面具备极大上风,可极大振奋 SAR 卫星贸易应用的市集需求。
四、SAR 卫星的具体应用边界
(一)当然灾害救助
在河南强降水事件中,中国电科的 “海丝一号” 卫星聘请 3 米条带模样对河南省郑州、新乡、鹤壁、安阳,河北省邯郸、邢台等区域进行不雅测,获取 5600 正常公里的 SAR 影像。这些影像为济急经管部国度减灾中心、高分河南中心和六合信息辘集规划院等单元提供了重要的数据支握,用于灾情评估和灾后收复使命。在 2022 年 1 月汤加火山爆发事件中,“海丝一号” 卫星第一时代对该国都门努库阿洛法等重心区域编制济急不雅测谋略,并鉴别于当地时代 1 月 17 日 1 时、1 月 18 日 0 时,邻接两晚告捷获取汤加王国都门努库阿洛法地区与汤加王国洪阿哈阿帕伊火平地区的灾后 SAR 卫星影像。当今,海丝一号 SAR 卫星数据已通过国度笼统地球不雅测数据分享平台提供给多个国际组织,为济急救灾和灾后收复提供了有劲的支握。
(二)军事边界
SAR 卫星在军事边界有留心要的应用价值。中国的 SAR 卫星一经拍摄过好意思国的舟师基地,如诺福克舟师基地,还拍摄了关岛的军用机场、好意思国的五角大楼、泊岸在西班牙舟师基地中的好意思国航母、好意思国休斯顿市区以及大量的其他好意思国城市和口岸。关于台湾的军事基地,如高雄左营基地、新竹空军基地等,也都在 SAR 卫星的监测之下。当今中国的 SAR 卫星有多个使命频段,分辨率在 5 到 0.5 米级,不错在条带模样、聚束模样、扫描模样等之间进行切换,振奋不同的军事侦察需求。异日,中国还有大量的 SAR 卫星要进行组网,建成星座后将大幅度裁减卫星的重访时代,可能对一个裂缝区域一个小时就重访一次,这将极大地提高中国在军事边界的侦察才略。
(三)其他边界
在国土资源普查方面,高分辨率 SAR 不错像德国的 TerraSAR - X 卫星 SM 模样 3m 分辨率数据不异,从地盘运用限制化应用的分娩需要启航,笼统研究 SAR 数据的基本本性,对地盘运用近况信息索求设施进行比拟与优选,对高分辨率 SAR 数据地类解译才略进行分析。在城市成立边界,SAR 时候不错贬责散射体叠掩问题,进而兑现高层建筑的三维成像,跟着时候发展,城市四维信息的获取也成为可能,不错兑现城市建筑的形变监测。在农林水利方面,SAR 卫星不错通过对农田的监测,匡助推测农产物的产量和进行农业资源的看望。此外,在海洋环境监测与船舶识别、农产物估产与农业资源看望、地质与水旱灾害监测及防灾减灾、城市、动力、交通、矿山等安全评估与济急反馈以及保障与期货行业,SAR 卫星都有着私有的上风。跟着时候的向上,SAR 卫星也会迟缓面向寰球干事的立异应用边界发展,为东说念主们的活命带来更多便利。
五、SAR 卫星的异日预测
中国 SAR 卫星在异日有着极为众多的发展出息。在时候发展方面,跟着科技的不休向上,我国将握续突破 SAR 卫星的裂缝中枢时候。举例,进一步提高卫星的分辨率,有望兑现更高精度的测绘和监测。当今我国首个多基线干预合成孔径雷达测绘系统最高分辨率优于 0.5 米,异日可能向更高分辨率迈进,为城市地质灾害监测、海洋监测等边界提供更精采的数据支握。
同期,多星编队时候将不休优化。以 “宏图一号” 贸易遥感卫星的 “1+3” 车轮编队构型为例,异日多星编队的协同工积恶果将进一步擢升,获取更多有用测绘基线,提高高程测量精度和测绘恶果。何况,跟着时候的发展,SAR 卫星的数据处理时候也将不休立异,像 PIE-SAR 软件和 PIE-Engine SAR 云干事平台将不休升级,责问处理门槛,提高处理速率和精度,更好地振奋国内用户的需求。
在应用拓展方面,SAR 卫星将在更多边界施展重要作用。在当然资源边界,可助力新式基础测绘和地舆信息资源成立。我国 L 波段差分干预 SAR 首星的告捷放射,为我国当然资源笼统看望等提供了重要数据复古,异日将在地形测绘、地质灾害监测等方面握续施展作用。
在城市成立中,SAR 卫星可兑现更精确的城市四维信息获取,为城市策画和经管提供科学依据。在农业边界,通过对农田的握续监测,为农产物估产和农业资源看望提供更准确的数据,助力乡村振兴。在海洋边界,恬逸可靠的 SAR 数据可干事于海洋环境监测与职权钦慕,为我国海洋强国计策提供时候支握。
总之,中国 SAR 卫星在时候发展和应用拓展方面具有纷乱后劲,对国度的经济成立、社会发展和国度安透彻有留心要真义。它将为我国构建全球最初的地质灾害快速反应才略欧洲杯体育,擢升我国在全球征象变化规划中的地位,为兑现中华英才伟大回答的中国梦孝顺力量。