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，微波遥感主要包括四种基本型仪器：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。经过四十余年的发展和应用，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。由于技术水平的时代限止，在很长时间遥感频率的选择不能因应用及理论根据来进行最佳选择，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。 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。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，他们各有各的理论、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可能得到资助的影响，对微波遥感的理解有一定偏差，这不利于这门技术的发展，也不利于满足广泛的应用。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，我国微波遥感发展将与国际上的差距越来越大，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，需要广大业内人士努力，各层次的专家和决策的领导努力。 目前国际上发展的几方面前沿技术包括：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。 中国微波遥感的发展自20世纪70年代初至今已三十余年。具有里程碑性质的事件是1975年由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。从那以后经历了四个发展阶段：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；第三阶段进入了航天遥感阶段，这一阶段具有划时代意义的事件是在神舟四号飞船上，首次飞行了我国的多模态微波遥感器，他的成功实现了我国航天微波遥感零的突破；第四阶段，我国微波遥感已成为多个型号卫星的主要载荷。 定标与校准工作是微波遥感的关键技术之一，我国已逐步建立相应的定标校准方法及真实性检验方法，研发了所需的设备，建立了专门的实验室，开始建立野外定标场。未来我们将更加重视这些基础设施的建设和应用。 经过三十多年的研究与发展，我国已基本掌握了信息获取的基本技术，航天微波遥感实现了零的突破，开展一些前沿领域的预先研究，广泛进行了应用研究在国民经济发展等方面取得了大量应用成果，深入开展了相关基础研究，微波遥感整体水平有了明显的提高，这是主流。但是由于种种原因，我们在仍需深入考虑一些问题，以便我国微波遥感得到全面发展。 1．全面认识和配套发展技术、应用及基础理论研究工作 微波遥感是一个包括信息获取、星上处理、传输、地面处理及应用处理的全过程。从学科层面，包括基础研究、应用研究、技术研究等方面。从基础技术体系上考虑，包括微波辐射计、微波散射计、微波高度计、微波雷达（含合成孔径雷达）。它们各自成为独立的遥感体系，应用机理及应用领域各不相同。 但由于某种原因，我国在有些问题上把合成孔径雷达看成微波遥感的全部，这不利于微波遥感技术及应用的发展。 2．关于成像和非成像信息的应用问题 从遥感器的工作机理来说，可分为成像的和非成像的遥感器。当然，经可视化处理，所有的遥感器的信息都可以图像形式表现。从至今已发射的星载遥感器而言，非成像型遥感器是多数的，因此，要十分重视非成像模式的工作。从应用角度看，成像和非成像信息各有不同的应用。而微波遥感从某种意义来说，是统计性信息，主要靠深层次信息的分析来进行目标特性研究，因此不应只停留在“看图识字”水平上。 3．关于空间分辨率问题 在很多应用中获取高分辨率是十分重要的，因此，设法提高空间分辨率是微波遥感的重要研究课题。但众多应用中很多应用并非都需要高的分辨率，而有些应用中高的分辨率反而是无益的。因此，应因具体应用而科学地确定其分辨率。 4．关于更多地提取遥感数据中深层次的信息问题。 由于遥感机理及数据的特殊，在直观的信息中，有时难以认识遥感对象的主要内容。目前在遥感应用中，信息浪费现象不少见，因此要十分重视数据处理方法及相关建模、仿真等研究工作。美国Seasat-A卫星发射至今已有26年，但很多研究中仍在处理其数据，并开发出了很多重要的处理方法和遥感机理研究。我国多模态微波遥感数据也越处理越取得更好的结果，“向处理要更好更多的信息”已成为遥感中重要的问题。 5．关于增强微波遥感科学基础及技术基础设施问题。 在发展微波遥感中，我们时常碰到一些科学基础问题，而在应用研究中又不断地提出科学问题，如此相互促进其共同发展，这已成为科技发展中的重要发展模式，应视为遥感科技哲学的一个内容。我国微波遥感乃至整个空间应用的科学基础仍很薄弱，技术基础设施及重要元器件大量依赖国外，这是一个危险的处境。因此，应十分重视这一问题。 6．重视海洋、陆地及空间定标及校准场建设，加强真实性检验工作。 我国已有初具规模的光学校正场，正在建SAR卫星地面定标场，但这远远不能满足需要，且布局也不够合理，特别是至今没有海上定标场。因此，建立集中的、为应用服务的定标场及辐射、散射测量实验室已是十分迫切的。 除上述几点，我们还应重视电磁波综合探测及信息的融合问题研究，建立实用的航天遥感系统。特别要重视加强国际合作，我国微波遥感要进入到国际大家庭中。 结束语 航天微波遥感技术已经取得了很大发展，成为了一个具有理论、工程技术及广泛应用的完整的科学技术体系，为国民经济建设、科学发展提供了先进的手段。该技术的发展带动了一系列科技领域的发展，其频率已拓展到亚毫米波段，其信息载体包括了整个电磁波的所有基本参量，其航天运行模式中分布式空间系统，特别是编队飞行技术将成为重要的体制。空间微波观测在未来的地球观测和深空探测中将发挥重要作用。(中科院空间研究中心 姜景山） |
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