首個多基線干涉合成孔徑雷達全球測繪系統在軌應用

原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/10/510380.shtm

近日，我國“宏圖一號”商業遙感衛星搭載的、由中國科學院空天信息創新研究院（空天院）研制的合成孔徑雷達（SAR）系統，在國際上首次獲得星載單航過多基線干涉SAR高精度地形測繪數據產品，標志著我國首個多基線干涉SAR全球測繪系統成功在軌應用。

今年3月30日，“宏圖一號”商業遙感衛星成功發射，SAR系統由“一主三輔” 四顆衛星形成車輪式干涉編隊，主星位于車輪式編隊構型的中央，四星在軌聯合應用完成高分辨對地觀測和高精度全球地形測繪。空天院星載SAR研究團隊全面承擔了SAR載荷系統設計開發與工程研制，突破了多星編隊基線設計與優化、多星系統協同工作、空間多基線聯合高程測量及多基三維成像、載荷輕量化低成本研制等多項具有完全自主知識產權的核心關鍵技術，系統最高分辨率優于0.5米，具備1:5萬比例尺測繪能力。

干涉SAR指的是利用兩部雷達在不同位置觀測地面，得到兩幅包含幅度和相位的復數影像，通過相位干涉處理反演地面高程，類似人的雙眼看物體，可判斷目標的位置、距離等信息。多基線干涉SAR是在多個衛星構成編隊的基礎上，利用多個衛星之間的位置多樣性信息，協同工作提升高程測繪的精度和效率。

該系統可實現一次飛越獲取4組觀測數據、6條有效測繪基線，通過空間多基線干涉數據聯合處理，有效解決陡坡、斷崖等各種復雜地形區域高精度高程重建難題，大幅提升高程測量精度和測繪效率，時間去相干誤差小，可滿足三維成像需求。

相較傳統雙星編隊干涉測量系統，該系統完成全球高精度數字高程模型（DEM）數據獲取時間可由3~4年提升到1年左右。該系統將建成最高優于10米網格的全球高精度數字高程數據庫，為國民經濟建設和發展提供高精度地理信息服務。

衛星入軌后，開展了多模式高分辨率成像和多區域多基線干涉測繪。采用ICESAT-2激光控制點數據對地形測量結果進行高程精度驗證，圖中試驗地點高程中誤差分別優于2米和5米，初步驗證結果滿足1：5萬比例尺測繪精度要求。后續經過姿態和基線標定等操作，高程測量精度將進一步提升。

“一主三輔”多基線編隊衛星的成功發射和在軌應用為我國后續高精度、高效干涉SAR衛星的技術發展奠定了堅實基礎。輕小型、低成本SAR衛星應用前景廣闊，在城市地質災害監測、海洋監測、洪澇災害監測、地表沉降監測等方面具備極大優勢，可極大滿足SAR衛星商業應用的市場需求。

宏圖一號車輪式衛星編隊與SAR載荷聯合測試（空天院供圖）

北京大興國際機場（滑動聚束模式，分辨率0.5米，空天院供圖）