对地观测技术是实现全球情况及动态变革监测的重要途径。
星载合成孔径雷达（SAR）以卫星等空间飞行器为活动平台，具有全天时、全天候、全球观测本领，已成为一种不可或缺的对地观测本领。与光学遥感卫星以图谱遥感丈量为重要内容不同的是，SAR等微波遥感更具三维联合要素观测特点，由此构成了地物“图像、光谱、形态、形变”的多要素遥感观测本领。
SAR星座建立的必要性
近些年，国际着名航天机构竞相发展全球情况观测的SAR卫星筹划，以实现广域高效能对地监测。从卫星计划角度，面向全球情况观测的SAR卫星筹划有两种实现途径：一是发展高分辨率宽幅的“大卫星”，以新的观测体制和成像方式进步观测本领；二是发展多星组网的“小卫星”，进步观测效能。
我国SAR面临着卫星通用性、应用维度与深度以及广域观测效能等范围性，缺少面向全球并实现恒久、稳固、高性能情况动态监测的卫星体系。随着国际情况日趋复杂，我国亟需发展面向全球动态情况监测的SAR卫星体系，实现大范围、高重访、恒久、稳固、高精度的对地观测，占领国际技术前沿、增长国际话语权，支持国家重大工程、自然资源监测、劫难应急管理、“两新一重”监测以及地球科学研究等多方面的需求，进而形成全球化共享的遥感产品体系，实现全球状态的周/月/年更新，监测地球动态变革、明白地表变革规律、探索人类情况变革。
See-Earth星座高频次时序多维监测地球情况
面向当前的应用需求，中国科学院空天信息创新研究院航天微波遥感团队提出了建立高频次时序多维地球情况监测SAR星座的筹划，其英文简称为“See-Earth”筹划 (SAR Constellation with Dense Time-SEries for Multi-Dimensional Environmental Monitoring of the Earth)，其概念示意图如图1所示。
图1 See-Earth概念示意图
该星座由4颗L波段高性能全极化SAR卫星组成，它们均匀分布于同一轨道面。利用多星组网实现快速重访和高频次全球覆盖，为我国基础战略性地理信息资源获取提供恒久、稳固、自主可控的数据支持。其可实现在每8天的轨道回归周期中，可以大概以雷同的轨道方向、雷同的视向、雷同的入射角，4次重复获取干涉数据，具有很强的干涉丈量本领，进而具备地球表面的动态变革过程监测的本领。
每颗See-Earth卫星SAR体系接纳有源相控阵天线，接纳方位向多通道和俯仰向中频数字波束形成(DBF)技术实现高分辨率宽幅成像，最大品质因数可达120。通过继承陆地探测一号(LT-1) SAR卫星的混合极化体制，可以同时或者分时发射H和V极化信号，不光可以实现交替线极化，还可以实现圆极化、椭圆极化、简缩极化和基于编码的混合极化。See-Earth卫星SAR体系同时具备左右侧视成像和多模式极化工作本领，如图2所示。
图2 See-Earth观测模式示意图
联合轨道与体系工作模式计划，See-Earth星座的最小重复观测间隔为26分钟，最大重复观测间隔约为12小时，全球多数区域平均重访时间小于4小时，12天可实现全球范围的高分辨率覆盖。该性能在全球卫星观测筹划中同样占优。
See-Earth星座应用价值大
See-Earth筹划以提供恒久、稳固、高频次、高性能的SAR观测数据为目的，可以为国家、行业、科学等多领域的应用带来资助。
下表从具体的应用领域出发，介绍See-Earth卫星筹划的应用潜力。
表1 See-Earth产品观测性能
在此基础上，是否可以利用See-Earth筹划的卫星体系，扩展新的工作体制，延伸其科学价值是值得进一步探究的问题。
论文：王樱洁, 王宇, 禹卫东, 赵庆超，刘开雨，刘大成，邓云凯，欧乃铭，贾小雪，张 衡，赵鹏飞，王 伟，余 伟，葛大庆，唐新明，李 涛. See-Earth：高频时序多维地球情况监测SAR星座[J]. 雷达学报, 2021, 10(6): 842–864. doi: 10.12000/JR21176
来源：中国科学院空天信息创新研究院 |
