微波位于電磁波譜的紅外輻射和無線電波之間,微波技術是近代科學的重大成就之一,幾十年來,微波已發展成為一門比較成熟的學科。微波遙感是電磁波遙感的重要組成部分,是一門技術科學,有其理論體系和技術體系,具有廣泛的內涵及應用。由于其獨特的性能在遙感應用中發揮著越來越重要的作用,與可見光、紅外遙感技術共同成為社會、經濟及科學發展中不可或缺的航天科技領域。
根據信息獲取方式的差異,微波遙感可分為輻射計、散射計、高度計、合成孔徑雷達等主要技術,在理論、技術、應用領域及適用能力等方面各有千秋。進入21世紀,微波遙感發展也跨入了新的發展階段,并在整個遙感技術的發展中占有越來越多的份額。
微波遙感的發展趨勢可為五個方面:一是不斷發展新的遙感機理、發展新的更強功能的遙感器;二是全電磁波參量信息提??;三是發展更先進的信息處理方法;四是目標特性及電磁波與介質相互作用研究;五是開辟更高頻技術。目前微波遙感前沿技術包括:合成孔徑技術,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;高度測量包括超高精度、三維成像、動目標探測及可視化技術;輻射計包括全極化輻射計、合成孔徑應用及亞毫米技術等。
我國微波遙感的發展自20世紀70年代初至今已三十余年。1975年由錢學森院士召開的全國遙感規劃會議,擬定了我國遙感發展規劃,其中微波遙感發展規劃成了以后發展我國微波遙感的指導性文件。此后微波遙感發展經歷了四個階段:一是概念研究階段;二是微波遙感正式成為國家科技攻關重要項目;三是進入了航天遙感階段,神舟四號飛船上首次飛行了我國的多模態微波遙感器,實現了我國航天微波遙感零的突破;四是我國微波遙感已成為多個型號衛星的主要載荷。
經過三十多年的研究與發展,我國已基本掌握了信息獲取的基本技術,航天微波遙感實現了零的突破,開展一些前沿領域的預先研究,廣泛進行了應用研究在國民經濟發展等方面取得了大量應用成果,深入開展了相關基礎研究,微波遙感整體水平有了明顯的提高,成為了一個具有理論、工程技術及廣泛應用的完整的科學技術體系,為國民經濟建設、科學發展提供了先進的手段。但是由于種種原因,在全面發展我國微波遙感方面仍需深入考慮一些問題。
1、全面認識和配套發展技術、應用及基礎理論研究工作
微波遙感是一個包括信息獲取、星上處理、傳輸、地面處理及應用處理的全過程。學科層面上包括基礎研究、應用研究、技術研究等方面;基礎技術體系上包括微波輻射計、微波散射計、微波高度計、微波雷達(含合成孔徑雷達)。目前由于對微波遙感的認識局限,國人對微波遙感的理解有一定偏差,主要表現在把微波遙感與合成孔徑雷達等同起來以點蓋面、過分強調高分辨率、不能正確使用非成像信息與應用領域過分局限等方面。改變這種狀況是一項艱難的任務,需要廣大業內人士努力,各層次的專家和決策的領導努力。
2、成像和非成像信息的應用
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。就已發射的星載遙感器而言,非成像型遙感器是多數的,因此要十分重視非成像模式的工作。從應用角度看,成像和非成像信息各有不同的應用。而微波遙感從某種意義來說,是統計性信息,主要靠深層次信息的分析來進行目標特性研究,因此不應只停留在“看圖識字”水平上。
3、空間分辨率的選擇
高分辨率對于信息獲取是十分重要的,因此設法提高空間分辨率是微波遙感的重要研究課題。但針對眾多的應用領域,很多信息獲取與應用分析并非都需要高的分辨率,而有些應用中高的分辨率反而是無益的。因此,需要根據應用需要科學地確定其分辨率,而不是一味追求高分辨率。
4、遙感信息的深層次挖掘
由于遙感機理及數據的特殊,用戶有時難以從遙感影像中提取直觀的有價值的信息,會出現信息浪費的現象,因此要十分重視數據處理方法及建模、仿真等研究工作。美國Seasat-A衛星發射至今已有29年,但在數據處理方面仍然在開展多項研究,并開發出了很多重要的處理方法和遙感機理研究。我國多模態微波遙感數據也越處理越取得更好的結果,“向處理要更好更多的信息”已成為遙感中重要的問題。
5、增強微波遙感科學基礎及技術基礎設施
在發展微波遙感中,基礎科學問題與應用科學問題相互相承共同發展,這已成為科技發展中的重要發展模式。我國微波遙感乃至整個空間應用的科學基礎仍很薄弱,技術基礎設施及重要元器件大量依賴國外,這是一個危險的處境。因此要十分重視這一問題,增強微波遙感科學基礎及技術基礎設施。
6、重視海洋、陸地及空間定標及校準場建設,加強真實性檢驗工作。
我國已有初具規模的光學校正場與SAR衛星地面定標場,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場。因此,建立集中的、為應用服務的定標場及輻射、散射測量實驗室已是十分迫切的。
除上述幾點,還應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。特別要重視加強國際合作,使我國微波遙感進入到國際大家庭中。