分享一个不错的SAR在遥感和空间碎片监测等方面的应用案例

SAR有许多应用，相关技术的进步也正在将SAR系统推向以前未曾想到的领域，最近商业SAR星座的发展尤其如此。SAR已被用于地球和其他行星的遥感、远距离空间物体的三维成像、轨道空间碎片的成像、军事应用以及导航辅助。每个领域都有不同的目标、独特的问题和局限性，以及专门的SAR成像系统。

遥感

由于SAR可以在各种海拔、各种天气条件下产生高质量的图像，并且可以昼夜运行，因此它已成为地球及其环境遥感最有效的工具之一。这包括地表测绘、冰川变化、海冰观测、风向、降雨、侵蚀、风暴潮和干旱预测。通过提供有关洪水、水流、基础设施损坏和紧急疏散路线等信息，SAR已被用于协助救灾工作。

除了绘制地球特征外，SAR还被用于绘制遥远的行星。1989年，图1所示的“麦哲伦”飞船从亚特兰蒂斯号航天飞机的货舱中部署。麦哲伦任务产生了98%金星表面的高质量SAR图像，分辨率为120×300米。图2给出了金星表面的SAR图像。数据显示，金星85%的表面被火山流覆盖，表面特征可以存在数百万年。图3显示了金星表面的撞击坑和火山层的SAR图像。

一种被称为干涉SAR（InSAR）的技术可以检测厘米量级的表面变化。InSAR联合同一场景的两个或多个SAR图像，从不同平台位置生成的图像显示了场景的地形，而在不同时间拍摄的图像显示场景中的变化。该技术可用于监测地震引起的地质变形。该方法于1992年首次用于研究地震，此后被广泛使用。

InSAR还用于监测和预测火山喷发，包括相关的地表变形、岩浆分布变化、火山扩张和地质错位。InSAR还可导出数字高程模型，美国国家航空航天局（NASA）的航天飞机雷达地形任务于2000年在奋进号航天飞机上使用了这种方法，以获得坦桑尼亚东非裂谷沿线火山口高地的高程测量。该区域的图像如图4所示。

森林和农业的健康与土壤和水域的质量有关，这在气候相互作用中至关重要。茂密的森林和农业覆盖大片土地的信息通常很难获取，这使得机载和卫星SAR有利于测绘森林砍伐和退化、预测森林火灾、估计标准森林高度和测量森林生物量。

表1总结了遥感应用中使用的系统及其关键特征

空间碎片监测

轨道碎片对卫星和人类太空飞行构成严重危害。自2000年11月以来，国际空间站（ISS）一直有宇航员居住。由于轨道碎片，国际空间站每年大约进行一次碎片规避演习。此外，包括SAR、互联网、通信、导航、侦察和天气预报在内的卫星业务在今天几乎是普遍的。这些因素使得不仅必须了解测量系统提供的当前碎片环境，而且还需要使用建模工具来模拟并预测未来的碎片环境。

图5 目标相对于雷达的相对旋转产生的ISAR图像

NASA的轨道碎片计划办公室成立于1979年，旨在解决这些具有挑战性的问题。对于1000千米或以下的高度，NASA可以依靠地面雷达的测量来表征小碎片的分布。

此外，地面雷达的测量也可用于通过逆合成孔径雷达（ISAR）技术生成高分辨率图像。ISAR类似于SAR，不同之处在于合成孔径是由目标的运动而非雷达平台产生，如图5所示。这种类型的首批雷达之一便是美国高级研究计划局（ARPA）Lincoln C波段可观测雷达（ALCOR），其分辨率为50厘米。

图6 美国国家航空航天局小型有效载荷进入空间实验卫星模型的紧凑距离图像数据，用于描述1-GHz和8-GHz雷达带宽之间的分辨率差异。

此后不久，ARPA赞助了分辨率为25厘米的X波段Haystack远程成像雷达（LRIR），随后是分辨率为6厘米的Ka波段毫米波（MMW）雷达，最近是分辨率为3厘米的W波段Haystack超宽带卫星成像雷达（HUSIR），图6直观表现了1GHz和8GHz之间的图像分辨率差异。

审核编辑：陈陈