微波遥感信息科技发展若干问题的讨论

1、前言

微波遥感是电磁波遥感的重要组成部分。由于其独特的性能在遥感应用中发挥着越来越重要的作用，与可见光、红外遥感技术共同成为社会、经济、军事及科学发展中不可或缺的航天科技领域。从信息获取方式及机理分析，微波遥感主要包括4种基本型仪器：微波辐射计、微波散射计、微波高度计、合成孔径雷达，其信息形式是成像和非成像，这是就其发展初期而言。经过40余年的发展和应用，根据不同的应用及载体形式，已派生出数十种不同功能的遥感器。而且，其信息载体已远非原来的以幅度信息为主的数据，已发展出全电磁波参量作为信息载体的丰富的形式，因而大大扩大了其应用领域和功能。从信息提取、识别、解译角度看，由于研究出了不同方式、不同层次的信息处理方式及理论建模，对信息的认知已不是直观的。看图识字。形式，而是能够发掘出更深层的信息含量，并对原始信息进行本质性的改善。由于受到技术水平的时代限制，在很长时间内不能因应用及理论根据选择最佳遥感频率，多数在较长厘米波段上工作。随着技术的发展，频率的选择已有了很大的自由度，微波遥感整体水平有了根本性的提高。

地球轨道微波遥感中，1978年美国的Seasat-A应是具有里程碑性质的。尽管在这之前已有上天的微波遥感器，但Seasat-A是一个综合性的系统，其数据为以后的空间微波遥感发展提供了十分有用的技术与应用研究基础。在20世纪80~90年代，国际上微波遥感取得了长足的发展，出现了很多花样翻新的微波遥感卫星，主要是为全球气候研究、海洋研究和一些陆地应用研究服务。如美国的NOAA卫星系列中的若干卫星，欧空局的ERS卫星系列，加拿大的RADARSAT系列，美日合作的TRMM卫星，欧空局ENNSAT，法美合作的TOPEX/POSEIDON卫星，日美合作的ADIOS卫星等，国际上推动了多个国际性合作计划，都是以微波遥感为主要载荷的。我国微波遥感起步于上世纪70年代初，经过几个五年计划，有了很大的发展。具有里程碑意义的是2000年12月30日，我国在酒泉卫星发射场成功发射了神舟4号飞船，多模态微波遥感系统是该次任务的主载荷。该仪器在轨运行正常，在轨期间取得大量的数据供有关单位研究。多模态微波遥感系统的成功发射，结束了我国没有航天微波遥感系统的历史。特别值得提出的是，这次任务中，在多模态体制、笔形波束扫描风场测量等方面进行了创新性的试验并获成功。多模态微波遥感的成功，带动了我国航天微波遥感的发展。风云三号卫星、月球探测卫星、海洋卫星等都载有微波遥感器。它的成功也带动了我国遥感应用技术的发展，证明我国已具备了发展航天及深空微波遥感的技术条件。

进入21世纪，微波遥感发展也跨入了新的发展阶段。在整个遥感技术的发展中，微波遥感占有越来越多的份额。其发展倾向主要可归纳为五个方面：一是不断发展新的遥感机理、发展新的更强功能的遥感器；二是全电磁波参量信息提取；三是发展更先进的信息处理方法；四是目标特性及电磁波与介质相互作用研究；五是开辟更高频技术。

微波遥感是一门技术科学，有其理论体系和技术体系，具有广泛的内涵及应用前景。从信息获取方式看有辐射计、散射计、高度计、合成孔径雷达等主要技术，并有各自的理论、技术、应用领域及适用能力。我国目前由于对微波遥感的认识局限，加上用户的不同需求和受可能得到资助的影响，对微波遥感的理解有一定偏差。这既不利于这门技术的发展，也不利于满足广泛的应用需求。这种偏差主要表现在把微波遥感与合成孔径雷达等同起来，以点盖面，过分强调高分辨率，不能正确使用非成像信息，应用领域过分局限等。这些问题如果不能及时得到解决，我国微波遥感发展与国际上的差距将会越来越大，也不能满足我国广大用户的需求。改变这种状况是一项艰难的任务，需要广大业内人士与各层次的专家和决策领导的共同努力。

2、微波遥感发展的简单回顾

2.1、国际发展小结

国际上微波遥感的发展已经历了40余年，发展迅速，理论与技术上都有了创新，并已成为一个技术科学体系。在气象研究、海洋研究及一些陆地及国家安全应用中成为主导的遥感手段。在已发射的各种地球轨道卫星和深空探测器中：近一半的平台上载有微波遥感探测设备。在这些活动中，几个具有代表性的事件值得一提：①发展了针对遥感技术的电磁波传播与辐射、散射理论，形成了散射系数的概念并用于遥感中；②提出了孔径合成技术并在雷达技术上实现，发展出合成孔径雷达技术；③发展了在轨高精度测高技术，以脉冲有限、波束有限及时域，频域转换等技术，研制了卫星高度计；④发展了提高空间分辨率的新的辐射计工作机理，研发了全极化辐射计，并应用于以被动方式探测海面风场；⑤发展了全电磁波参量遥感的机理与理论，开展了针对遥感应用的电磁波与介质相互作用及波在非均匀介质中的传播等理论研究，提出了一系列反演理论模型，取得了一批全方位的应用成果；微波遥感已成为涵盖毫米波、亚毫米波的遥感技术科学。

目前国际上发展的微波遥感前沿技术包括：合成孔径技术（包括条带式、聚束式、干涉式、逆合成式及圆迹式等）；散射测量（包括扇型波束、笔形波束、全极化散射计及可视化）技术；高度测量（包括超高精度、三维成像、动目标探测及可视化）技术；辐射计技术（包括全极化辐射计、合成孔径应用及亚毫米技术等）。这些前沿技术都可以编队飞行，形成分布式平台，形成新的强功能的虚拟传感器网。微波遥感将以空基分布式多体微系统为平台，其功能更为强大，将成为全新的空基观测体系。

2.2、中国微波遥感发展简单回顾

中国微波遥感的发展自20世纪70年代初至今已30余年。具有里程碑性质的事件是1975年由原国防科工委副主任钱学森院士召开的全国遥感规划通县会议。此次会议以王大珩院士为顾问，相关单位专家参加，拟定了我国遥感发展规划，其中微波遥感发展规划成了以后发展我国微波遥感的指导性文件。从那以后经历了4个发展阶段：第一阶段是概念研究阶段；第二阶段，微波遥感正式成为国家科技攻关重要项目，进行了基础研究及基本型遥感器研制并开始了若干应用研究；第三阶段，进入了航天遥感阶段，在这一时期研制了星载遥感设备，发展新的遥感器，继续进行基础研究和信息处理方法研究，同时利用国外数据进行应用处理，为以后国产数据处理做准备。这一阶段具有划时代意义的事件是在神舟4号飞船上，首次飞行了我国的多模态微波遥感器，成功实现了我国航天微波遥感零的突破。在应用方面，我国利用微波遥感技术成功进行了自然灾害监测，为防灾、减灾做出了贡献；第四阶段，我国微波遥感已成为多个型号卫星的主要载荷，风云三号（FY-3），嫦娥工程，海洋二号（HY-2）及其他卫星上都将装载微波遥感器。