**部分 遥感传感器
空间遥感器是利用目标物反射或其自身辐射出的电磁波特性，记录、分析和判定目标物特性的仪器，通常根据其工作原理分为主动遥感器和被动遥感器。主动遥感器通过自身携带的辐射源发射电磁波，然后接收目标物反射或后向散射的电磁波信息，常见的主动遥感器有合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）和激光雷达（light detection and ranging，LiDAR）等。被动遥感器直接接收目标物反射的其他物体辐射电磁波（如太阳辐射光等）或者自身发出的电磁波（如红外辐射光等）信息，如可见光、高光谱和红外相机等光学遥感器以及被动微波雷达。
通常用于遥感观测的电磁波谱涵盖了从紫外、可见光、红外一直到微波的波段，如图1-1所示。
图1-1 电磁波谱段划分
根据目前空间遥感器技术的发展情况，本书围绕高分辨率光学成像遥感器、高光谱（红外）遥感器、微波遥感器以及激光遥感器等常见空间遥感器，展开对其发展态势和应对策略的分析研究。遥感观测技术具备快速、准确、客观和全覆盖的观测能力优势，当下发展迅猛，是国家社会经济发展和国家安全的重要保障，也是国际空天技术强国重点关注和部署的战略热点技术。
通过近年来各国政府和机构的大力投入，遥感技术得到快速的发展，并呈现出关联技术广、价值链路长和支撑服务行业多的综合发展特征。全球化、体系化、专门化、智能化、大尺度、长周期、定量化和实时化的信息产品需求对遥感技术的发展提出了更高的要求。遥感技术发展重点正从静态信息获取向动态变化监测扩展，从国家地区区域性观测向全球尺度战略性信息获取延伸，从地球资源静态信息获取向公共活动动态信息观测和个性化服务发展。
卫星遥感是遥感技术发展的主流，遥感卫星（天基空间遥感器）能够长时间、大范围和周期性地对地球成像，具备数据获取快、成本低廉且不受区域限制等优势，已经成为地球空间信息获取的重要手段。世界各国已经陆续发射了系列遥感卫星，包括高分辨率光学卫星、高光谱（红外）成像卫星、合成孔径雷达卫星以及激光测高卫星等，为各国经济发展、国防建设、科学研究、民生服务和社会发展等提供了大量的空间数据。另外，航空遥感器是遥感卫星的重要补充，具有机动灵活等特点，特别是近些年快速发展的无人机技术，为航空遥感器提供了更为经济适用的平台，支撑了航空遥感的更广泛应用。国际上遥感器总体发展态势主要体现在以下几个方面。
（1）在空间遥感器技术积累和总体水平上，以美国为*的空间技术强国在天基平台、遥感器性能、数据质量方面均有较大优势。美国遥感卫星光谱分辨率在400～1000nm谱段达到 1.3nm[1]、公开分发的卫星影像的可见光分辨率高达0.25m、多光谱分辨率达到1m；德国合成空间雷达成像观测的空间分辨率达到0.25m[2]。相比于我国，欧美在机载激光雷达（airborne LiDAR）、机载微波/高光谱/高分辨率测绘相机等遥感器方面的技术水平、设备工程化和产品商业化以及市场占有率等方面均有巨大优势。
（2）欧美空间技术强国在积极发展传统高分辨率商业遥感卫星技术的同时，积极部署和研发高分辨率微小卫星技术。2013年，美国SkyBox Imaging公司计划构建一个24颗微小卫星组网的高分辨率成像卫星群，实现全球数据的8小时更新；美国Planet Labs公司构建的“Flock”星座截至2022年11月依然是世界上昀大的对地观测星座，2014年发射了68颗Flock-1卫星，具有3～5m中分辨率成像能力，并后续发射 200颗同类卫星，实现全球近实时覆盖[3，4]；此外，欧洲航天局（European Space Agency，ESA）在2012年启动了1箭50星的 QB50计划。微小卫星技术的发展开启了以低成本为核心，面向遥感产业化的空间遥感器发展和应用的新时代。
随着我国社会经济的快速发展，国防安全、农业生产、资源环境调查、防灾减灾、测绘勘察、大型基础设施建设和安全运营等都对高分辨率和高时效性遥感监测技术提出了迫切的需求，我国对发展先进遥感器技术给予了极大重视，通过部署国家重大专项及科技计划等项目，开展了大规模的空间遥感器研制和应用研究，在对地观测数据获取能力、数据获取数量和质量等方面取得了跨越式发展。
在航天遥感器方面，我国已经形成了资源/环境卫星、气象卫星、海洋卫星、科学实验卫星等国家投资管理的四大类对地观测卫星系列，形成了多分辨率、多谱段、规模稳定的卫星对地观测体系；在航空遥感器方面，我国在高精度轻小型航空测绘、无人机遥感、高效能航空合成孔径雷达遥感等方面开展了大量研究，自主研发了可见光、红外、激光雷达、合成孔径雷达等航空遥感器，在测绘、资源环境、国防及重大工程中发挥了重要作用。在天基实时成像观测体系设计、卫星任务规划与控制、同步静止轨道主被动遥感成像、先进星载/机载高光谱成像载荷研制与定标以及空间辐射测量基准卫星载荷研制与标准传递等一系列先进空间遥感器技术方面，与国际先进水平的差距正在逐步缩小。
为应对国民经济发展对高分辨率对地观测、新型遥感探测的迫切需求，我国于2012年部署了“高分辨率对地观测系统”重大专项，截至2019年底，完成了7颗高分辨率卫星的部署：“高分一号”为光学成像遥感卫星；“高分二号”同为光学遥感卫星，但可见光和多光谱分辨率都提高一倍，达到了1m的可见光分辨率和4m的多光谱分辨率；“高分三号”为1～500m分辨率的合成孔径雷达卫星；“高分四号”为地球同步轨道上的光学卫星，可见光分辨率为 50m；“高分五号”不仅装有高光谱相机，而且拥有多部大气环境和成分探测设备，如可以间接测定PM2.5浓度的气溶胶探测仪；“高分六号”的载荷性能与“高分一号”相似；“高分七号”是高分辨率空间立体测绘卫星。“高分”系列卫星覆盖了从可见光、多光谱到高光谱，从光学到雷达，从太阳同步轨道到地球同步轨道等多种类型，构成了一个具有“高空间、高时间、高光谱”分辨率能力的对地观测系统。2012年，我国发射了集测绘和资源调查于一体的“资源三号”民用对地观测卫星，可以长期、连续、稳定、快速地获取高分辨率立体影像和多光谱影像。
另外，我国商业航天领域也得到了突破性进展。2015年，我国自主研发的商用高分辨率遥感卫星——“吉林一号”发射成功，标志着我国航天遥感应用领域向商业化、产业化应用迈出了重要一步；截至2019年底，“吉林一号”共部署了14颗光学遥感卫星。随后，商用高光谱卫星“珠海一号”于2017年以“一箭双星”*次发射两颗卫星，然后分别在2018年和 2019年采用“一箭五星”方式发射10颗卫星，实现12颗卫星组网观测。
虽然我国在空间对地观测规模，卫星 /空间遥感器数量、种类与类型，技术先进性，行业应用等方面取得显著提高，但是我国卫星数据的精度和质量仍不及欧美等空间技术强国，对地观测数据与信息产品辐射、几何、光谱精度及质量控制水平与国际相比整体相差 15～20年，对比2019年10月1日上午国庆阅兵期间美国WorldView-3卫星拍摄的天安门广场的影像（0.5m分辨率）和我国“高景一号”卫星拍摄的天安门地区的影像数据（图1-2）可以发现，美国卫星更注重分辨率和细节，而我国卫星侧重于整体场效果。
图1-2 中美卫星遥感图像对比
参考文献
[1]盖利亚， 刘正军， 张继贤. CHRIS/PROBA高光谱数据的预处理. 测绘工程， 2008， 17（1）: 40-43.
[2]原民辉. 遥感卫星及其商业模式的发展. 卫星应用， 2015， （3）: 15-19.
[3]Eisenberg A. Microsatellites: What Big Eyes They Have. The New York Times， 2013-8-11（5）.
[4]林来兴， 张小琳. 迎接“轨道革命”——微小卫星的飞速发展. 航天器工程， 2016， 25（2）: 97-105.
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