“2004年7月8日，国家863计划信息获取与处理领域专家组对我国截至目前为止空间分辨力最高的机载微波辐射计组织了验收。该辐射计采用干涉成像方式，无需机械扫描，利用飞机平台的移动对观测区域实施连续成像，获取地物的微波辐射特征，可用于土壤湿度(墒情)、植被含水量、海水含盐度和降水的测量，还可监测和预报山体滑坡，是一台具有重大技术突破和创新的机载微波遥感仪器。”话题刚开始，机载高分辨力微波辐射计项目负责人，中科院空间中心主任吴季就向我们介绍了机载微波辐射计的许多功能。

　　“我们国内的研究起步可不算晚!”谈起我国在综合孔径微波辐射计方面的研究，吴季略显激动。

　　国内的研究工作起步于上世纪九十年代初期，中科院长春地理所微波遥感实验室曾经跟踪国外做过调研和预先研究。但是基于当时国内各方面条件和需求的限制，对机理的研究并未深入也未进行技术实施。

　　1996年中科院空间中心自主开始对综合孔径微波辐射计的预研，后又分别承担了航天“863”领域的项目支持开展了进一步的研究工作。

　　“2001年春，研制出了国内第一台综合孔径微波辐射计，在C波段利用0.7×0.35米孔径天线实现了4×4度的空间分辨力，成功获取了地面图像，真正在技术上填补了国内的空白。”吴季说。

　　从遥感领域到对地观测

　　“干涉式综合孔径测量技术来源于射电天文领域，1950~1960年代天文学家们首先将这项技术应用于提高射电天文望远镜的角分辨率，取得了很好的效果。”吴季饶有兴趣地给我们讲解了该技术的发展背景。

　　吴季讲道，从20世纪80年代开始，综合孔径的概念被引入到遥感领域应用于对地观测。经过近20年的发展，目前的干涉式综合孔径微波辐射计主要分为一维和二维两大类。

　　“你现在听我讲肯定还很糊涂，等我给你解释一下一维和二维的概念你就会明白了。”吴季边说边以手势配合着。

　　一维综合孔径微波辐射计一般采用杆状天线组成稀疏天线阵列，在顺轨方向利用杆状天线的真实窄波束实现所需的分辨率，而在交轨方向采用综合孔径技术获得所需的窄波束。因此一维系统实际上是一个综合孔径-真实孔径混和成像系统。

　　一维综合孔径微波辐射计以美国的ES鄄TAR(ElectronicallyScannedThinnedArrayRadiometer)为代表，该系统由美国马塞诸萨大学(UMASS)在NASA的支持下于1989年研制成功，并在90年代作了许多机载试验(Washita92，Washita94，SGP97，SGP99等)，获取了大量的试验数据，并对土壤湿度、海水含盐度等参数做了反演，强有力地验证了综合孔径技术应用于被动微波遥感的可行性与先进性。ESTAR是目前较为成熟的综合孔径微波辐射计之一，它的后续星载版本HY鄄DROSTAR也正在研制之中。

　　二维综合孔径微波辐射计在顺轨和交轨方向均是采用综合孔径技术来实现获取高空间分辨力所需的窄波束。与一维系统不同，二维综合孔径辐射计在二维孔径平面上实现天线阵列的有效稀疏，最大限度地发挥了综合孔径技术的优越性。

　　典型的二维系统以欧洲在研的MIRAS(MicrowaveImagingRadiometerusingAper鄄tureSynthesis)为代表，MIRAS采用Y形天线阵列稀疏方案，每根臂长达4.5米，整个系统含72个天线及接收机单元，以及约5000个相关器，是目前最先进的综合孔径辐射计系统。MIRAS的概念1994年由欧洲空间局(ESA)提出，并于1998年被确定ESA土壤湿度和海水盐度对地观测卫星(SMOS)的唯一载荷，该卫星预计于2007年10月发射。

　　“从2001年底开始，在863-13主题的继续支持下，空间中心开展了更高空间分辨率的X波段综合孔径微波辐射计的研制，该辐射计采用了模拟相关与数字相关两套方案，兼顾了成像机理研究以及技术探索的需要。”吴季指着桌子上的机器照片说道。

　　“2003年底该辐射计研制完毕，完成了地面转台成像试验以及车载成像试验。2004年4月，该辐射计系统在吉林省敦化市进行了航空校飞试验，飞行试验区域选定为附近的镜泊湖及松花湖水域，对试验数据作初步处理即获取了较高质量的高分辨率地物亮温图像。”他边说边拿出了一幅实验的图像给我们看,顺着吴季的手指我们依稀可以看到拍摄的水面和冰面。

　　吴季说,通过C波段与X波段连续两台设备的研制，中科院空间中心在对干涉式综合孔径成像机理的研究，以及系统的技术研发上均有了一定的积累。在若干项关键技术上也取得了突破，并且锻炼了一支得力而有经验的理论研究及工程技术攻关队伍，为将来承当更大的项目做好了准备。

　　获得高分辨率地物图像

　　由中科院空间中心研制的这台机载高分辨力微波辐射计在技术指标上远远超过了国际上的同类产品。这次在X波段获取的机载遥感图像实际上是世界上第一幅如此高分辨率的厘米波段的地物图像。图像中的湖水、未融化的冰、湖岸、汇入湖中的小溪等清晰可见。

　　“地物的微波辐射机理不同于可见光对阳光的反射，也不同于地物对雷达电波的反射。它一方面同地物的物理温度相关，这与红外辐射类似；另一方面又同地物对该频段微波的反射能力成反比。也就是在雷达图像中看到的亮的部分，在微波辐射图像中很可能是暗的部分。”吴季指着拍摄的图像说。

　　“为什么会有明暗的差别呢?”我提出了心里的疑问。

　　吴季笑笑说：“这是因为地物对电波反射能力越强，其吸收能力就越弱，从而其自身的微波辐射就越弱。这样推断，其图像很可能在某种程度上与雷达图像互补。”

　　吴季怕我不明白,又给我举例子说：“比如经过伪装的目标在雷达图像中看不到，但在微波辐射图像中就可以看到。许多在可见光图像中无法分辨的信息，比如潮湿和干燥的草地，在微波辐射图像中其含水量将被一览无遗。”