我国首个！绘制地球“立体地图”可从3年缩至1年
近日，我国“宏图一号”商业遥感卫星搭载的、由中国科学院空天信息创新研究院（空天院）研制的合成孔径雷达（SAR）系统，在国际上首次获得星载单航过多基线干涉SAR高精度地形测绘数据产品。这标志着我国首个多基线干涉SAR全球测绘系统成功在轨应用。
▲宏图一号车轮式卫星编队与SAR载荷联合测试
今年3月30日，“宏图一号”商业遥感卫星成功发射，其SAR系统由“一主三辅” 四颗卫星形成车轮式干涉编队，主星位于车轮式编队构型的中央，四星在轨联合应用完成高分辨对地观测和高精度全球地形测绘。
空天院星载SAR研究团队全面承担了SAR载荷系统设计开发与工程研制，突破了多星编队基线设计与优化、多星系统协同工作、空间多基线联合高程测量及多基三维成像、载荷轻量化低成本研制等多项具有完全自主知识产权的核心关键技术，系统最高分辨率优于0.5米，具备1:5万比例尺测绘能力。
▲北京大兴国际机场（滑动聚束模式，分辨率0.5米）
干涉SAR指的是利用两部雷达在不同位置观测地面，得到两幅包含幅度和相位的复数影像，通过相位干涉处理反演地面高程，类似人的双眼看物体，可判断目标的位置、距离等信息。多基线干涉SAR是在多个卫星构成编队的基础上，利用多个卫星之间的位置多样性信息，协同工作提升高程测绘的精度和效率。
该系统可实现一次飞越获取4组观测数据、6条有效测绘基线，通过空间多基线干涉数据联合处理，有效解决陡坡、断崖等各种复杂地形区域高精度高程重建难题，大幅提升高程测量精度和测绘效率，时间去相干误差小，可满足三维成像需求。
相较传统双星编队干涉测量系统，该系统完成全球高精度数字高程模型（DEM）数据获取时间可由3至4年提升到1年左右。该系统将建成最高优于10米网格的全球高精度数字高程数据库，为国民经济建设和发展提供高精度地理信息服务。
▲国外某地多基线干涉相位图
▲国外某地高精度数字高程模型（田埂等地物特征清晰可见）
卫星入轨后，开展了多模式高分辨率成像和多区域多基线干涉测绘，图中试验地点高程中误差分别优于2米和5米，初步验证结果满足1：5万比例尺测绘精度要求。后续经过姿态和基线标定等操作，高程测量精度将进一步提升。
“一主三辅”多基线编队卫星的成功发射和在轨应用为我国后续高精度、高效干涉SAR卫星的技术发展奠定了坚实基础。
据介绍，轻小型、低成本SAR卫星应用前景广阔，在城市地质灾害监测、海洋监测、洪涝灾害监测、地表沉降监测等方面具备极大优势，可极大满足SAR卫星商业应用的市场需求。
作者：许琦敏
图片：受访者提供
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