微波遙感是電磁波遙感的重要組成部分。由于其獨特的性能在遙感應(yīng)用中發(fā)揮著越來越重要的作用，與可見光、紅外遙感技術(shù)共同成為社會、經(jīng)濟及科學(xué)發(fā)展中不可或缺的航天科技領(lǐng)域。從信息獲取方式及機理分析，微波遙感主要包括四種基本型儀器：微波輻射計、微波散射計、微波高度計、合成孔徑雷達，其信息形式是成像和非成像，這是就其發(fā)展初期而言。經(jīng)過四十余年的發(fā)展和應(yīng)用，根據(jù)不同的應(yīng)用及載體形式，已派生出數(shù)十種不同功能的遙感器。而且，其信息載體已遠非原來的以幅度信息為主的數(shù)據(jù)，已發(fā)展出全電磁波參量作為信息載體的豐富的形式，因而大大擴大了其應(yīng)用領(lǐng)域和功能。從信息提取、識別、解譯角度看，由于研究出了不同方式、不同層次的信息處理方式及理論建模，對信息的認知已不是直觀的“看圖識字”形式，而是能夠發(fā)掘出更深層的信息含量，并對原始信息進行本質(zhì)性的改善。由于技術(shù)水平的時代限止，在很長時間遙感頻率的選擇不能因應(yīng)用及理論根據(jù)來進行最佳選擇，多數(shù)在較長厘米波段上工作。隨著技術(shù)的發(fā)展，頻率的選擇已有了很大的自由度。微波遙感整體水平有了根本性的提高。 進入21世紀，微波遙感發(fā)展也跨入了新的發(fā)展階段。在整個遙感技術(shù)的發(fā)展中，微波遙感占有越來越多的份額。其發(fā)展傾向主要可歸納為五個方面：一是不斷發(fā)展新的遙感機理、發(fā)展新的更強功能的遙感器；二是全電磁波參量信息提取；三是發(fā)展更先進的信息處理方法；四是目標(biāo)特性及電磁波與介質(zhì)相互作用研究；五是開辟更高頻技術(shù)。 微波遙感是一門技術(shù)科學(xué)，有其理論體系和技術(shù)體系，具有廣泛的內(nèi)涵及應(yīng)用。從信息獲取方式看有輻射計、散射計、高度計、合成孔徑雷達等主要技術(shù)，他們各有各的理論、技術(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域及適用能力。我國目前由于對微波遙感的認識局限，加上用戶的不同需求和可能得到資助的影響，對微波遙感的理解有一定偏差，這不利于這門技術(shù)的發(fā)展，也不利于滿足廣泛的應(yīng)用。這種偏差主要表現(xiàn)在把微波遙感與合成孔徑雷達等同起來以點蓋面，過分強調(diào)高分辨率，不能正確使用非成像信息，應(yīng)用領(lǐng)域過分局限等。這些問題如果不能及時得到解決，我國微波遙感發(fā)展將與國際上的差距越來越大，也不能滿足我國廣大用戶的需求。改變這種狀況是一項艱難的任務(wù)，需要廣大業(yè)內(nèi)人士努力，各層次的專家和決策的領(lǐng)導(dǎo)努力。 目前國際上發(fā)展的幾方面前沿技術(shù)包括：合成孔徑技術(shù)，包括條帶式、聚束式、干涉式、逆合成式及圓跡式等；散射測量，包括扇型波束、筆形波束、全極化散射計及可視化技術(shù)；高度測量包括超高精度、三維成像、動目標(biāo)探測及可視化技術(shù)；輻射計包括全極化輻射計、合成孔徑應(yīng)用及亞毫米技術(shù)等。這些前沿技術(shù)都可以編隊飛行，形成分布式平臺，形成新的強功能的虛擬傳感器網(wǎng)。微波遙感將以空基分布式多體微系統(tǒng)為平臺，其功能更為強大，將成為全新的空基觀測體系。 中國微波遙感的發(fā)展自20世紀70年代初至今已三十余年。具有里程碑性質(zhì)的事件是1975年由錢學(xué)森院士召開的全國遙感規(guī)劃通縣會議。此次會議以王大珩院士為顧問，相關(guān)單位專家參加，擬定了我國遙感發(fā)展規(guī)劃，其中微波遙感發(fā)展規(guī)劃成了以后發(fā)展我國微波遙感的指導(dǎo)性文件。從那以后經(jīng)歷了四個發(fā)展階段：第一階段是概念研究階段；第二階段微波遙感正式成為國家科技攻關(guān)重要項目；第三階段進入了航天遙感階段，這一階段具有劃時代意義的事件是在神舟四號飛船上，首次飛行了我國的多模態(tài)微波遙感器，他的成功實現(xiàn)了我國航天微波遙感零的突破；第四階段，我國微波遙感已成為多個型號衛(wèi)星的主要載荷。 定標(biāo)與校準工作是微波遙感的關(guān)鍵技術(shù)之一，我國已逐步建立相應(yīng)的定標(biāo)校準方法及真實性檢驗方法，研發(fā)了所需的設(shè)備，建立了專門的實驗室，開始建立野外定標(biāo)場。未來我們將更加重視這些基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和應(yīng)用。 經(jīng)過三十多年的研究與發(fā)展，我國已基本掌握了信息獲取的基本技術(shù)，航天微波遙感實現(xiàn)了零的突破，開展一些前沿領(lǐng)域的預(yù)先研究，廣泛進行了應(yīng)用研究在國民經(jīng)濟發(fā)展等方面取得了大量應(yīng)用成果，深入開展了相關(guān)基礎(chǔ)研究，微波遙感整體水平有了明顯的提高，這是主流。但是由于種種原因，我們在仍需深入考慮一些問題，以便我國微波遙感得到全面發(fā)展。 1．全面認識和配套發(fā)展技術(shù)、應(yīng)用及基礎(chǔ)理論研究工作 微波遙感是一個包括信息獲取、星上處理、傳輸、地面處理及應(yīng)用處理的全過程。從學(xué)科層面，包括基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、技術(shù)研究等方面。從基礎(chǔ)技術(shù)體系上考慮，包括微波輻射計、微波散射計、微波高度計、微波雷達（含合成孔徑雷達）。它們各自成為獨立的遙感體系，應(yīng)用機理及應(yīng)用領(lǐng)域各不相同。 但由于某種原因，我國在有些問題上把合成孔徑雷達看成微波遙感的全部，這不利于微波遙感技術(shù)及應(yīng)用的發(fā)展。 2．關(guān)于成像和非成像信息的應(yīng)用問題 從遙感器的工作機理來說，可分為成像的和非成像的遙感器。當(dāng)然，經(jīng)可視化處理，所有的遙感器的信息都可以圖像形式表現(xiàn)。從至今已發(fā)射的星載遙感器而言，非成像型遙感器是多數(shù)的，因此，要十分重視非成像模式的工作。從應(yīng)用角度看，成像和非成像信息各有不同的應(yīng)用。而微波遙感從某種意義來說，是統(tǒng)計性信息，主要靠深層次信息的分析來進行目標(biāo)特性研究，因此不應(yīng)只停留在“看圖識字”水平上。 3．關(guān)于空間分辨率問題 在很多應(yīng)用中獲取高分辨率是十分重要的，因此，設(shè)法提高空間分辨率是微波遙感的重要研究課題。但眾多應(yīng)用中很多應(yīng)用并非都需要高的分辨率，而有些應(yīng)用中高的分辨率反而是無益的。因此，應(yīng)因具體應(yīng)用而科學(xué)地確定其分辨率。 4．關(guān)于更多地提取遙感數(shù)據(jù)中深層次的信息問題。 由于遙感機理及數(shù)據(jù)的特殊，在直觀的信息中，有時難以認識遙感對象的主要內(nèi)容。目前在遙感應(yīng)用中，信息浪費現(xiàn)象不少見，因此要十分重視數(shù)據(jù)處理方法及相關(guān)建模、仿真等研究工作。美國Seasat-A衛(wèi)星發(fā)射至今已有26年，但很多研究中仍在處理其數(shù)據(jù)，并開發(fā)出了很多重要的處理方法和遙感機理研究。我國多模態(tài)微波遙感數(shù)據(jù)也越處理越取得更好的結(jié)果，“向處理要更好更多的信息”已成為遙感中重要的問題。 5．關(guān)于增強微波遙感科學(xué)基礎(chǔ)及技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施問題。 在發(fā)展微波遙感中，我們時常碰到一些科學(xué)基礎(chǔ)問題，而在應(yīng)用研究中又不斷地提出科學(xué)問題，如此相互促進其共同發(fā)展，這已成為科技發(fā)展中的重要發(fā)展模式，應(yīng)視為遙感科技哲學(xué)的一個內(nèi)容。我國微波遙感乃至整個空間應(yīng)用的科學(xué)基礎(chǔ)仍很薄弱，技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施及重要元器件大量依賴國外，這是一個危險的處境。因此，應(yīng)十分重視這一問題。 6．重視海洋、陸地及空間定標(biāo)及校準場建設(shè)，加強真實性檢驗工作。 我國已有初具規(guī)模的光學(xué)校正場，正在建SAR衛(wèi)星地面定標(biāo)場，但這遠遠不能滿足需要，且布局也不夠合理，特別是至今沒有海上定標(biāo)場。因此，建立集中的、為應(yīng)用服務(wù)的定標(biāo)場及輻射、散射測量實驗室已是十分迫切的。 除上述幾點，我們還應(yīng)重視電磁波綜合探測及信息的融合問題研究，建立實用的航天遙感系統(tǒng)。特別要重視加強國際合作，我國微波遙感要進入到國際大家庭中。 結(jié)束語 航天微波遙感技術(shù)已經(jīng)取得了很大發(fā)展，成為了一個具有理論、工程技術(shù)及廣泛應(yīng)用的完整的科學(xué)技術(shù)體系，為國民經(jīng)濟建設(shè)、科學(xué)發(fā)展提供了先進的手段。該技術(shù)的發(fā)展帶動了一系列科技領(lǐng)域的發(fā)展，其頻率已拓展到亞毫米波段，其信息載體包括了整個電磁波的所有基本參量，其航天運行模式中分布式空間系統(tǒng)，特別是編隊飛行技術(shù)將成為重要的體制。空間微波觀測在未來的地球觀測和深空探測中將發(fā)揮重要作用。(中科院空間研究中心 姜景山） |
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