2016年8月10日，高分三号卫星成功发射。
2016年8月10日，高分三号卫星成功发射。作为我国高分专项“天眼工程”中唯一一颗“雷达星”，高分三号是我国首颗立项研制的分辨率达到1米的C频段多极化SAR卫星，也是国内首颗设计寿命达到8年的低轨遥感卫星，广泛应用于海洋权益维护、灾害风险预警预报、水资源评价与管理、灾害天气和气候变化预测预报等领域。
在高分三号卫星发射四周年之际，中国高分观测专访了高分三号卫星总师张庆君。
记者：高分三号卫星作为高分专项“天眼工程”中唯一一颗“雷达星”，请您介绍下它在高分专项中的地位和作用。
张庆君：
高分专项的目的是实现我国卫星遥感在“高空间分辨率、高时间分辨率”等方面的技术突破和技术提升，迅速扭转我国卫星遥感“基础不强、手段不足、质量不高”的问题，而高分三号作为专项中唯一的多极化、C频段合成孔径雷达成像卫星和民用部分唯一的一颗微波成像卫星，在全天时、全天候等方面均有特殊贡献，特别是解决了光学遥感卫星受天气影响的问题，在应急灾害方面发挥重要的作用，解决了我国微波成像数据长期依赖国外的问题；另外，高分三号卫星作为首颗多极化、陆海遥感兼顾的卫星，大大扩展卫星的应用效能；第三，高分三号是首颗体量最大、功率最高、设计寿命最长的民用卫星，推动我国遥感技术的跨越式发展，达到了高分专项需求牵引、技术推动、创新发展的目标。卫星技术达到国际同类领先，国际先进水平，主要服务于我国海洋、减灾、水利及气象等多个行业及业务部门，是我国实施海洋开发、防灾减灾和环境资源监测的重要技术支撑。
高分三号应用领域
记者：高分三号卫星的研制建设，攻克了哪些重要的技术，让高分三号具有了哪些特殊的本领？
张庆君：
作为我国自主研制的首颗C频段、多极化、高分辨SAR卫星，高分三号卫星以“国际领先，跨越式发展”为卫星总体设计的指导思想，以获取高分辨率、大幅宽、多极化、定量化SAR遥感数据为卫星总体设计的核心内容。高分三号卫星在成像方法、元器件自主可控、大型机构设计及制造、整星系统集成等方面都具有很多的原始创新和自主知识产权，在SAR卫星总体设计、系统集成和应用方面取得重大技术跨越。卫星相比其他遥感卫星，具备一些独特的技能，主要体现在：
（1）“千里眼”。卫星配置了微波成像载荷，能够全天时、全天候对地成像，无论白天黑夜、还是阴雨雾霾，都能正常工作。
（2）“顺风耳”。卫星具有全极化数据获取能力，同时具备高精度内定标回路，相对辐射精度优于1dB，能够准确地获取地物的后向散射信息，对地物进行检测和分类，已被广泛应用于农作物分类、粮食估产、非法种植和砍伐监测等领域。
（3）“多面手”。卫星采用C频段载荷，能够兼顾高分辨率和大幅宽，具备陆海兼顾的特点，特别是能够获取高精度海面风场、内波等海洋现象的信息。卫星采用了相控阵天线体制，配置了多通道和多种带宽脉宽组合，不仅能在1m~500m分辨率成像模式间灵活切换，满足各种观测需求。
（4）“千分尺”。卫星具有一定干涉测量能力，通过差分干涉技术能够检测出地面厘米级形变信息。
高分三号卫星工作模式
记者：我们知道高分三号还有“穿透云雨”功能，请您介绍下相关原理与应用情况。
张庆君：
云雾是由很多的微小尘粒和水粒组成的，而可见光的波长较短，难以穿透云雾。微波相比红外线、可见光波长更长，特别是高分三号卫星选取的C频段，波长约5cm，远大于云雾颗粒的大小，所以衍射能力（即绕开小障碍物的能力）就强，可以在极端天气下穿透云雾对地面进行成像。通常情况下，发生地震、洪涝等灾害后，当地的气象条件都相对较差，光学卫星无法成像，而高分三号卫星则不受天气影响，可以获取高质量的影像。卫星入轨以来，已在九寨沟地震、茂县滑坡、“天鸽”台风监测、江西洪涝灾害监测等几次重大灾害中，利用其全天时全天候的特殊本领，快速获取灾区高精度影像，为国家防灾减灾、灾情评估和救援等工作提供了有力的支撑。
九寨沟地区震后高分三号卫星影像
记者：高分三号发射四周年了，请您介绍下高分三号在我国经济社会发展方面发挥了怎样的作用？
张庆君：
高分三号卫星自2016年8月发射以来，存档0级、1A级数据超过900TB，累计分发数据超过123.5万景，覆盖全球超3.2亿平方公里，相当于覆盖我国陆地30多遍。作为我国目前唯一具有多极化、业务化应用能力的SAR卫星，在国内外产生了重要的影响，被誉为“探海看地全能星”、辽阔疆域的“守望者”，数据质量稳定，有效实现进口替代，极大提高了我国高分辨率SAR图像数据自给率，不仅在海洋、减灾、水利、气象、林业、农业等多个领域得到了广泛的应用，还极大地推动和促进了我国在干涉测量、运动目标检测、极化分类等微波遥感应用方向的发展。
高分三号在海洋风场、浪场、海岛、海岸线、舰船监测和航路监测等方面具有独特的优势，为海洋维权、执法和海洋安全发挥了重要的作用。高分三号卫星已实现对全球主要海域的风场和浪场信息的监测和预报，特别是对2017以来奥鹿、天鸽等几次较大的台风实施了监测和预报，与海洋二号卫星、高分四号光学卫星联合，极大地提升了我国海洋监视监测和台风预警能力。
2017年台风“天鸽”风眼及风速、风向监测结果
高分三号卫星对于极端天气条件下自然灾害发生的监视和监测具有独特优势。变化检测是开展灾害监测与评估的重要手段，经过遥感技术的发展，已形成基于像素级的遥感影像变化检测技术。高分三号卫星具备双侧视、多角度观测能力，在突发灾害应对期间，不同侧视数据可同时应用到变化信息的检测之中。此外，针对单一大规模山体滑坡灾害，利用高分辨率模式可以获取1m空间分辨率影像，滑坡体与周边地物的纹理特征存在较大差异，有助于山体滑坡体的识别。
基于高分三号卫星的滑坡灾害范围监测
高分三号卫星针对洪涝灾害监测、水资源管理等水利应用需求，可实现水体的自动化提取，能够弥补地面监测能力不足，在提升我国水利监测能力方面发挥重要作用。2020年7月，江西省受连日暴雨影响，鄱阳湖水位连续8日涨幅在0.4米以上，历史罕见。高分三号卫星迅速启动应急响应，在12小时内获取了鄱阳地区标准条带模式的SAR数据，对鄱阳县决口漫堤点附近的昌江区域实施重点监测。基于面向对象分割的水体提取算法，估算了洪涝受灾面积及发展趋势，为及时准确了解淹没范围及开展救援工作提供了有力的数据支持。
江西省上饶市鄱阳县洪水淹没区SAR遥感监测
高分三号卫星入轨以来，除开展海洋、减灾、水利、气象等业务应用外，还在火灾着火点检测、生物量监测、农作物监测、土壤水分监测等方面做了大量拓展性工作，均取得了较好的应用效果。不仅得到了各级用户部门的认可，也为高分三号业务星的指标体系设计和功能拓展提供了新的思路。
呼伦贝尔地区生物量监测结果与
大兴安岭火灾过火区提取结果
记者：后续，您觉得在哪些潜在的应用领域，能让高分三号一展所长？
张庆君：
结合高分三号卫星入轨以来取得的成绩和存在的不足，研制团队进一步优化了卫星应用模式和指标体系，拓展了卫星应用领域，主要体现在：
（1）多星组网提升观测效能
高分三号卫星在轨道设计时，已重点关注了我国陆地和管辖海域重访和覆盖情况。但是由于单星观测能力限制，对于海上权益维护和灾害应急监测存在不足。后续将增加两颗高分三号卫星业务星，与高分三号卫星组成卫星星座，3颗卫星运行在同一轨道面，轨道相位合理分布，以增加观测次数，提高重访能力和全球覆盖能力，进一步提升卫星对海上权益维护信息服务支持以及灾害应对处理能力。
（2）监测山体滑坡、公路铁路等重大灾害和基础设施
高分三号卫星通过三星编队飞行可快速形成有效的干涉基线，开展地面形变干涉测量的业务化运行。合成孔径雷达干涉测量技术简称InSAR，它通过两次观测获取同一地域的复图像对，然后根据两次观测位置的几何关系，在复图像上产生干涉相位差，形成干涉纹图，便可测量出影像中地面任意点的三维位置及厘米级微小地形变化信息。可广泛应用于地表沉降监测、地震监测、冰川运移监测、公路铁路形变监测和山体滑坡监测等方面。
高分三号卫星嵩山地区干涉测量结果
（3）海面船只检测与监视
由于水体表面粗糙度相对微波波段属于光滑表面，为镜面反射，只产生少量后向散射，图像成暗色或黑色，而海面船只通常为金属材质，且尺寸较大，有较强的散射特性。因此利用高分三号中等分辨率模式可以较好地将船只检测出来，并进行分类。此外，高分三号业务星配置了AIS（船舶识别系统）有效载荷，可以快速准确地将大范围海域内的船只识别并定位，极大地提升了海面船只的检测和识别效率。
高分三号集装箱货运船检测结果与
AIS系统船只检测结果
在国防科工局重大专项工程中心的组织下，高分三号数据已在全国各部门、各行业得到广泛应用，并在2018年发布了高分三号10m影像全国一张图。伴随着中国国际地位的不断提升，“一带一路”建设的不断开展，高分三号卫星将继续优化卫星模式，挖掘应用潜力，积极开展国际交流和业务合作，为发展航天事业、建设航天强国贡献力量。
编辑：陈飚
责编：王力
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