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【导语】2025年8月19日，我国首颗全极化、业务化商业合成孔径雷达卫星“海哨二号”成功入轨。作为“主动遥感”的佼佼者，它不畏云雾遮挡、昼夜无阻，以全极化“火眼金睛”精准分辨地表万物，更自带“智能大脑”实现高效数据处理。这颗“太空超级锐眼”将在海洋监测、极地科考、国土资源调查及应急灾害响应中大显身手，开启天基监测的崭新篇章。

出品：
作者：郑铠沅（地图学与地理信息系统专业在读博士）

监制：中国科普博览

2025年8月19日，酒泉卫星发射中心传来轰鸣巨响——随着火箭刺入苍穹，我国首颗具备全极化、业务化观测能力的商业合成孔径雷达（SAR）卫星“海哨二号（AIRSAT-05）”成功入轨！

当发射画面里的白雾与火光不断刷屏，我们在又一次为中国航天事业自豪的同时，也充满好奇：这颗卫星有何特别之处？它又会(huì)如(rú)何(hé)改(gǎi)变(biàn)我(wǒ)们(men)的(de)生(shēng)活(huó)？今(jīn)天(tiān)，我(wǒ)们(men)就(jiù)拆(chāi)开(kāi)这(zhè)颗(kē)“太(tài)空(kōng)超(chāo)级(jí)锐(ruì)眼(yǎn)”的(de)“技(jì)能(néng)包(bāo)”。

图(tú)1 海哨二号发射瞬间

该卫星由中国科学院微小卫星创新研究院牵头，中国科学院空天信息创新研究院、中科卫星科技集团有限公司、齐鲁空天信息研究院等多单位共同研制。

（图片来源：酒泉卫星发射中心）

不畏浮云遮望眼，昼夜无阻看地球

海哨二号是一颗X波段合成孔径雷达（SAR）卫星，属于“主动遥感”家族，是一种在不接触目标的情况下(xià)、探(tàn)测(cè)目(mù)标(biāo)辐(fú)射(shè)和(hé)反(fǎn)射(shè)的(de)电(diàn)磁(cí)波(bō)信(xìn)息(xi)的(de)技(jì)术(shù)。先(xiān)别(bié)急(jí)着(zhe)被(bèi)这(zhè)些(xiē)复(fù)杂(zá)生(shēng)僻(pì)的(de)词汇(huì)劝(quàn)退(tuì)，其(qí)实(shí)遥(yáo)感(gǎn)很(hěn)日(rì)常(cháng)——你(nǐ)给(gěi)朋(péng)友(you)拍(pāi)照(zhào)时(shí)，没(méi)碰(pèng)到(dào)对(duì)方(fāng)，却(què)能(néng)捕(bǔ)捉(zhuō)记(jì)录(lù)影(yǐng)像(xiàng)，这(zhè)就(jiù)是(shì)最(zuì)简(jiǎn)单(dān)的(de)遥(yáo)感(gǎn)。

而卫星遥感又可以分为被动遥感和主动遥感两类。我们较为熟悉的光学遥感卫星就是被动遥感，依靠太阳光等其他光源，白天能给地球拍下“彩色照片”。可一旦太阳落山，没了光源，它就没了“视力”，变成了“睁眼瞎”。但海哨二号的“主动遥感”不一样——它自带SAR这个“手电筒”，能发射X波段微波照亮地球，不管白天黑夜，都能为地球拍下清晰的“微波照片”。

更厉害的是，微波波长较长，能穿透云雨。阴雨天时，光学卫星只能对着厚厚的云层“望云兴叹”，海哨二号却能凭借“穿透术”，清晰捕捉地表的真实模样，是一双“不畏浮云”的太空锐眼。

看得广还看得清，全极化“火眼金睛”辨万物

衡量卫星观测能力的关键是幅宽和分辨率。幅宽决定了卫星的视野范围，分辨率则关系到看清细节的能力。而海哨二号不仅在这两方面上都是无疑的“优等生”，还自带“变焦相机”般的多种工作模式：

聚束模式像在给地球拍“超清特写”，卫星可以在飞跃目标的全过程中持续为重点目标“拍照”，成像分辨率更是优于1m，细节可一览无余；条带模式像“扫描仪”，以3米分辨率、30公里幅宽进行成像；扫描模式则开启了“广角全景”，幅宽超过300公里，最大视野比大部分商业SAR卫星宽30倍；波模式则专门观测海浪参数，为海洋气象预报和航运安全助力。

图(tú)3 单极化、全极化图像示意（高分三号）。左：3m单极化；右：8m全极化。

（图(tú)片来源：CSDN）

不过，更厉害的还是海哨二号“火眼金睛”般的全极化成像能力。就像人眼区分不同颜色的能力，卫星的极化方式就是卫星“看”物体时捕捉的电磁波振动方向的种类，SAR卫星通过“看”不同振动方向的微波来分辨地面物体。普通商业SAR卫星多为单极化模式，只能“看”一种振动方向，像看黑白照片；而海哨二号的全极化模式能同时“看”四种关键振动方向，如同升级成了彩色照片。不仅如此，在全极(jí)化模式下，卫星不但能“看见”、还能“看懂”：比如同样看一片农田，单极化卫星通常只说“这是耕地”；而海哨二号却能精准区分“这里种的是小麦，那边是水稻，角(jiǎo)落(luò)那(nà)块(kuài)是(shì)玉(yù)米而不是大豆”。“火眼金睛”名不虚传！

小身材里有“大智慧”，自带“大脑”提效率

别看海哨二号功能强大，“身材”却依然能保持轻巧不臃肿：总重量约440千克，尺寸约1.5米见方，属于小型卫星。轻量化设计不仅降低了发射成本，还能提高任务灵活性。

更值得称道的是它的“智能大脑”——高性能在轨处理模块。传(chuán)统(tǒng)卫(wèi)星有个小缺点，即需要将海量原始数据传回地面才能处理，耗时较久；而海哨二号可以直接在太空进行数据处理和信息提取，生成用户需要的有用信息后再传回地面，大幅(fú)缩(suō)短(duǎn)了(le)数(shù)据(jù)的(de)传(chuán)输(shū)和(hé)处(chù)理(lǐ)时(shí)间(jiān)，提(tí)高(gāo)了(le)数(shù)据(jù)应(yīng)用(yòng)效(xiào)率(lǜ)。这(zhè)种(zhǒng)“快(kuài)速(sù)响(xiǎng)应(yīng)”的(de)能力，在地震、山洪等应急场景“抢”下抢(qiǎng)险(xiǎn)救(jiù)援(yuán)的(de)宝(bǎo)贵(guì)黄(huáng)金(jīn)时(shí)间(jiān)。

多(duō)面(miàn)玲(líng)珑(lóng)显(xiǎn)神(shén)通，地球各域来守护

凭借上述多种强大本领，海哨二号可为多个重要领域提供关键的数据支持。

海(hǎi)洋(yáng)环(huán)境(jìng)与(yǔ)安(ān)全：永(yǒng)不(bù)疲(pí)倦(juàn)的(de)“海(hǎi)面(miàn)交(jiāo)警(jǐng)”与(yǔ)“环(huán)境(jìng)卫(wèi)士(shì)”

地(de)球(qiú)表(biǎo)面(miàn)大(dà)半(bàn)被(bèi)海(hǎi)洋(yáng)覆(fù)盖(gài)，它(tā)的(de)环(huán)境(jìng)变(biàn)化(huà)和(hé)安(ān)全状(zhuàng)况(kuàng)对(duì)我(wǒ)们(men)至(zhì)关重(zhòng)要(yào)。海(hǎi)哨(shào)二(èr)号(hào)就(jiù)充当(dāng)了(le)这(zhè)片(piàn)蓝(lán)色(sè)疆(jiāng)域的(de)“海(hǎi)面(miàn)交(jiāo)警(jǐng)”，24小(xiǎo)时(shí)全天(tiān)候(hou)“巡(xún)逻(luó)”：

原(yuán)油(yóu)泄(xiè)漏(lòu)时(shí)，油(yóu)膜(mó)形(xíng)成(chéng)的(de)独(dú)特(tè)深(shēn)色(sè)斑(bān)块(kuài)在(zài)SAR图像上清晰可见，可快速锁定污染范围、跟踪扩散趋势，为应急处理抢时间；

监测海面微变化来辅助分析鱼群分布(bù)，助(zhù)力(lì)渔(yú)业(yè)部(bù)门(mén)合(hé)理(lǐ)规(guī)划(huà)捕(bǔ)捞(lāo)、保(bǎo)护(hù)生(shēng)态(tài)；

300公(gōng)里(lǐ)宽(kuān)的(de)“超(chāo)广(guǎng)角(jiǎo)视(shì)野(yě)”可(kě)识(shi)别(bié)跟(gēn)踪(zōng)各(gè)类(lèi)船(chuán)只(zhǐ)，为(wèi)海(hǎi)上(shàng)交(jiāo)通(tōng)管(guǎn)理(lǐ)与(yǔ)搜(sōu)救(jiù)提(tí)供(gōng)实(shí)时(shí)关键信(xìn)息(xi)。

图(tú)4 Sentinel‑1 PolSAR 图(tú)像(xiàng)中(zhōng)的(de)海(hǎi)上(shàng)溢(yì)油(yóu)。

（图(tú)片(piàn)来(lái)源(yuán)：参(cān)考(kǎo)文献[2]）

极地科考与航运：识别冰障的“极地领航员”

极地环境恶劣关乎全球气候，海哨二号成为极地科考和航运的“得力助手”。

它的全极化成像能区分“一年冰”与“多年冰”（更厚更危险），能够提供可靠“领航图”，帮助船只选择最安全经济的航线。

同时，其高分辨率成像能力可清晰呈现极地地形与冰貌细节，通过长期连续观测，能够准确追踪冰盖消融动态与冰架稳定(dìng)性(xìng)变(biàn)化(huà)，为(wèi)科(kē)学(xué)家(jiā)探(tàn)究全球气候变化的奥秘提供关键数据。

图5 SAR图像上四种冰类型：左上为冰水边界附近的新冰区域（红色勾出），右上为初期冰，左下图为一年冰，右下为多年冰。

图像来自C波段RADARSAT-2 HH通道。

（图片来源：参考文献[3]）

国土资源调查：洞察大地的“体检医生”

城市扩张、退耕还林、农田耕种……地表动态变化不断，但这些都逃不过海哨二号的“眼睛”。高分辨率重复观测，如同给国土做上了“高清定期体检”。

它能精准分辨森林、城市等地表类型，甚至细化到居民区、工业区、农作物种类，通过不同时期图像的对比，可摸清国土现状、掌握土地利用变化，助力资源保护与发展规划；

微波还能穿透农作物冠层，反演土壤湿度与作物生长状态，为农业产量预估、灾害评估护航；

凭借岩石矿物对雷达波的不同反射特征，海哨二号还能为矿产勘探提供线索、提升找矿效率。

图6 SAR图像上的城市群结构（常熟市局部）。

(a) 为2.5m分辨率的光学遥感图像，（b）为10m分辨率的SAR图像。

（图片来源：参考文献[4]）

图7 SAR图像能够帮助发现城市内变化的建筑区域，

（a）、(b)为建筑发生变化前后的光学遥感图像；（c）、（d）为建筑发生变化前后的SAR图像；（e）为建筑发生变化的区域范围。

（图片来源：参考文献[4]）

应急灾害：争分夺秒的救援“急先锋”

地震、洪涝、滑坡等灾害发生时，灾区往往天气恶劣、通信中断，快速、准确地获取灾情信息成了难题。这时海哨二号就能“挺身而出”。

在浓烟、降雨等复杂环境下，它仍能迅速捕捉灾区最新影像：地震后可识别道路损毁、建筑倒塌情况，帮助救援人员规划路线；洪涝时能精确勾勒淹没范围、监测汛情，为分洪决策提供支持。

更关键的是，海哨二号靠着智能在轨处理模块与地面便携接收站的配合，灾情信息从获取到交付仅用十几分钟，为救援抢出宝贵时间，比传统卫星快了不知多少倍！

图8 SAR图像中的洪水区域示例。

（图片来源：参考文献[5]）

从(cóng)穿(chuān)透(tòu)云(yún)雾(wù)的(de)精(jīng)准(zhǔn)持(chí)续(xù)观(guān)测(cè)，到(dào)全极(jí)化(huà)智(zhì)能(néng)识(shi)别(bié)的(de)“火(huǒ)眼(yǎn)金(jīn)睛(jing)”，海(hǎi)哨(shào)二(èr)号(hào)这(zhè)双(shuāng)“太(tài)空(kōng)锐(ruì)眼(yǎn)”正(zhèng)在(zài)用(yòng)科(kē)技(jì)守(shǒu)护(hù)我(wǒ)们(men)的(de)家(jiā)园(yuán)。然(rán)而(ér)，它(tā)并(bìng)非“孤军奋战”——作为AIRSAT星座的(de)一(yī)员(yuán)，它(tā)将(jiāng)与(yǔ)星(xīng)座(zuò)中(zhōng)其(qí)他(tā)卫(wèi)星(xīng)协(xié)同(tóng)，织(zhī)就(jiù)一(yī)张(zhāng)覆(fù)盖(gài)更(gèng)广(guǎng)、重(zhòng)访(fǎng)更(gèng)快(kuài)、能(néng)力(lì)更(gèng)强(qiáng)的(de)天(tiān)基(jī)监(jiān)测(cè)网(wǎng)，书(shū)写(xiě)服(fú)务(wu)人(rén)类(lèi)、探(tàn)索未知的崭新篇章。

未来，随着更多新卫星入列，中国航天还会带来哪些惊喜？让我们一起期待！

参考文献：

[1] X. Ma, J. Xu, P. Wu, and P. Kong, ‘Oil Spill Detection Based on Deep Convolutional Neural Networks Using Polarimetric Scattering Information From Sentinel-1 SAR Images’, IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, vol. 60, pp. 1–13, 2022, doi: 10.1109/TGRS.2021.3126175.

[2] X. Chen, K. A. Scott, M. Jiang, Y. Fang, L. Xu, and D. A. Clausi, ‘Sea ice classification with dual-polarized SAR imagery: a hierarchical pipeline’, in 2023 IEEE/CVF Winter Conference on Applications of Computer Vision Workshops (WACVW), Waikoloa, HI, USA: IEEE, Jan. 2023, pp. 224–232. doi: 10.1109/WACVW58289.2023.00028.

[3] Y. Du, R. Zhong, Q. Li, and F. Zhang, ‘TransUNet++SAR: Change Detection with Deep Learning about Architectural Ensemble in SAR Images’, Remote Sensing, vol. 15, no. 1, p. 6, Dec. 2022, doi: 10.3390/rs15010006.

[4] H. Zhang, Z. Qi, X. Li, Y. Chen, X. Wang, and Y. He, ‘An Urban Flooding Index for Unsupervised Inundated Urban Area Detection Using Sentinel-1 Polarimetric SAR Images’, Remote Sensing, vol. 13, no. 22, p. 4511, Nov. 2021, doi: 10.3390/rs13224511.