我國微波遙感信息科技發(fā)展的若干問題
微波位于電磁波譜的紅外輻射和無線電波之間,微波技術(shù)是近代科學(xué)的重大成就之一,幾十年來,微波已發(fā)展成為一門比較成熟的學(xué)科。微波遙感是電磁波遙感的重要組成部分,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。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(jì)及科學(xué)發(fā)展中不可或缺的航天科技領(lǐng)域。
根據(jù)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(dá)等主要技術(shù),在理論、技術(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域及適用能力等方面各有千秋。進(jìn)入21世紀(jì),微波遙感發(fā)展也跨入了新的發(fā)展階段,并在整個遙感技術(shù)的發(fā)展中占有越來越多的份額。
微波遙感的發(fā)展趨勢可為五個方面:一是不斷發(fā)展新的遙感機(jī)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(jìn)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)。目前微波遙感前沿技術(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。
我國微波遙感的發(fā)展自20世紀(jì)70年代初至今已三十余年。1975年由錢學(xué)森院士召開的全國遙感規(guī)劃會議,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。此后微波遙感發(fā)展經(jīng)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(guān)重要項目;三是進(jìn)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(tài)微波遙感器,實現(xiàn)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(wèi)星的主要載荷。
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(jìn)行了應(yīng)用研究在國民經(jīng)濟(jì)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,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(jì)建設(shè)、科學(xué)發(fā)展提供了先進(jìn)的手段。但是由于種種原因,在全面發(fā)展我國微波遙感方面仍需深入考慮一些問題。
1、全面認(rèn)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。學(xué)科層面上包括基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、技術(shù)研究等方面;基礎(chǔ)技術(shù)體系上包括微波輻射計、微波散射計、微波高度計、微波雷達(dá)(含合成孔徑雷達(dá))。目前由于對微波遙感的認(rèn)識局限,國人對微波遙感的理解有一定偏差,主要表現(xiàn)在把微波遙感與合成孔徑雷達(dá)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與應(yīng)用領(lǐng)域過分局限等方面。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。
2、成像和非成像信息的應(yīng)用
從遙感器的工作機(jī)理來說,可分為成像的和非成像的遙感器。就已發(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(jìn)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、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(shè)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(yīng)用領(lǐng)域,很多信息獲取與應(yīng)用分析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,需要根據(jù)應(yīng)用需要科學(xué)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(jī)理及數(shù)據(jù)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(xiàn)信息浪費的現(xiàn)象,因此要十分重視數(shù)據(jù)處理方法及建模、仿真等研究工作。美國Seasat-A衛(wèi)星發(fā)射至今已有29年,但在數(shù)據(jù)處理方面仍然在開展多項研究,并開發(fā)出了很多重要的處理方法和遙感機(jī)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、增強微波遙感科學(xué)基礎(chǔ)及技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施
在發(fā)展微波遙感中,基礎(chǔ)科學(xué)問題與應(yīng)用科學(xué)問題相互相承共同發(fā)展,這已成為科技發(fā)展中的重要發(fā)展模式。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。因此要十分重視這一問題,增強微波遙感科學(xué)基礎(chǔ)及技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施。
6、重視海洋、陸地及空間定標(biāo)及校準(zhǔn)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)校正場與SAR衛(wèi)星地面定標(biāo)場,但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)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,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,使我國微波遙感進(jìn)入到國際大家庭中。