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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(zuò)者(zhě)：郑(zhèng)铠(kǎi)沅(yuán)（地(de)图(tú)学(xué)与(yǔ)地(de)理(lǐ)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(shāng)业(yè)合(hé)成(chéng)孔(kǒng)径雷(léi)达(dá)（SAR）卫(wèi)星(xīng)“海(hǎi)哨(shào)二(èr)号(hào)（AIRSAT-05）”成(chéng)功(gōng)入(rù)轨(guǐ)！

当(dāng)发(fā)射(shè)画(huà)面(miàn)里(lǐ)的(de)白(bái)雾(wù)与(yǔ)火(huǒ)光(guāng)不(bù)断(duàn)刷(shuā)屏(píng)，我(wǒ)们(men)在(zài)又(yòu)一(yī)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？它又会如何改变我们的生活？今天，我们就拆开这颗“太空超级锐眼”的“技能包”。

图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(xué)院(yuàn)空(kōng)天(tiān)信(xìn)息(xi)创(chuàng)新(xīn)研(yán)究(jiū)院(yuàn)、中(zhōng)科(kē)卫(wèi)星(xīng)科(kē)技(jì)集团(tuán)有(yǒu)限(xiàn)公(gōng)司(sī)、齐(qí)鲁(lǔ)空(kōng)天(tiān)信(xìn)息(xi)研(yán)究(jiū)院(yuàn)等(děng)多(duō)单(dān)位(wèi)共(gòng)同(tóng)研(yán)制(zhì)。

（图(tú)片(piàn)来(lái)源(yuán)：酒(jiǔ)泉(quán)卫(wèi)星(xīng)发(fā)射(shè)中(zhōng)心(xīn)）

不(bù)畏(wèi)浮(fú)云(yún)遮(zhē)望(wàng)眼(yǎn)，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、探测目标辐射和反射的电磁波信息的技术。先别急着被这些复杂生(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(ér)卫(wèi)星(xīng)遥(yáo)感(gǎn)又(yòu)可(kě)以(yǐ)分(fēn)为(wèi)被(bèi)动(dòng)遥(yáo)感(gǎn)和(hé)主动(dòng)遥(yáo)感(gǎn)两(liǎng)类(lèi)。我(wǒ)们(men)较(jiào)为(wèi)熟(shú)悉(xī)的(de)光(guāng)学(xué)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(què)能(néng)凭(píng)借(jiè)“穿(chuān)透(tòu)术(shù)”，清(qīng)晰(xī)捕(bǔ)捉(zhuō)地(de)表(biǎo)的(de)真(zhēn)实(shí)模(mó)样(yàng)，是(shì)一(yī)双(shuāng)“不(bù)畏(wèi)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(hǎi)浪(làng)参(cān)数(shù)，为(wèi)海(hǎi)洋(yáng)气(qì)象(xiàng)预(yù)报(bào)和(hé)航(háng)运(yùn)安(ān)全助(zhù)力(lì)。

图(tú)3 单(dān)极(jí)化(huà)、全极(jí)化(huà)图(tú)像(xiàng)示(shì)意(yì)（高(gāo)分(fēn)三(sān)号(hào)）。左(zuǒ)：3m单(dān)极(jí)化(huà)；右(yòu)：8m全极(jí)化(huà)。

（图(tú)片(piàn)来(lái)源(yuán)：CSDN）

不(bù)过(guò)，更(gèng)厉(lì)害(hài)的(de)还(hái)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，角落那块是玉米而不是大豆”。“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。传统卫星有个小缺点，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，大幅缩短了数据的传输和处理时间，提高了数据应用效率。这种“快速响应”的能力，在地震、山洪等应急场景“抢”下抢险救援的宝贵黄金时间。

多面(miàn)玲(líng)珑(lóng)显(xiǎn)神(shén)通(tōng)，地(de)球(qiú)各(gè)域来(lái)守(shǒu)护(hù)

凭(píng)借(jiè)上(shàng)述(shù)多(duō)种(zhǒng)强(qiáng)大(dà)本(běn)领(lǐng)，海(hǎi)哨(shào)二(èr)号(hào)可(kě)为(wèi)多(duō)个(gè)重(zhòng)要(yào)领(lǐng)域提(tí)供(gōng)关键的(de)数(shù)据(jù)支(zhī)持(chí)。

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”与“环境卫士”

地球表面大半被海洋覆盖，它的环境变化和安全状况对我们至关重要。海哨二号就充当了这片蓝色疆域的“海面交警”，24小时全天候“巡逻”：

原油泄漏时，油膜形成的独特深色斑块在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，助力渔业部门合理规划捕捞、保护生态；

300公里宽的“超广角视野”可识别跟踪各类船只，为海上交通管理与搜救提供实时关键信息。

图4 Sentinel‑1 PolSAR 图像中的海上溢油。

（图片来源：参考文献[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性变化，为科学家探究全球气候变化的奥秘提供关键数据。

图5 SAR图像上四(sì)种(zhǒng)冰(bīng)类(lèi)型(xíng)：左(zuǒ)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(lì)资(zī)源(yuán)保(bǎo)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(hào)还(hái)能(néng)为(wèi)矿(kuàng)产(chǎn)勘(kān)探(tàn)提(tí)供(gōng)线(xiàn)索(suǒ)、提(tí)升(shēng)找(zhǎo)矿(kuàng)效(xiào)率(lǜ)。

图(tú)6 SAR图(tú)像(xiàng)上(shàng)的(de)城(chéng)市(shì)群(qún)结(jié)构(gòu)（常(cháng)熟(shú)市(shì)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(shì)内(nèi)变(biàn)化(huà)的(de)建(jiàn)筑(zhù)区(qū)域，

（a）、(b)为(wèi)建(jiàn)筑(zhù)发(fā)生(shēng)变(biàn)化(huà)前(qián)后(hòu)的(de)光(guāng)学(xué)遥(yáo)感(gǎn)图(tú)像(xiàng)；（c）、（d）为(wèi)建(jiàn)筑(zhù)发(fā)生(shēng)变(biàn)化(huà)前(qián)后(hòu)的(de)SAR图(tú)像(xiàng)；（e）为(wèi)建(jiàn)筑(zhù)发(fā)生(shēng)变(biàn)化(huà)的(de)区(qū)域范(fàn)围(wéi)。

（图(tú)片(piàn)来(lái)源(yuán)：参(cān)考(kǎo)文献(xiàn)[4]）

应(yīng)急(jí)灾(zāi)害(hài)：争(zhēng)分(fēn)夺(duó)秒(miǎo)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]）

从穿透云雾的精准持续观测，到全极化智能识别的“火眼金睛”，海哨二号这双“太空锐眼”正在用科技守护我们的家园。然而，它并非“孤军奋战”——作为AIRSAT星座的一员，它将与星座中其他卫星协同，织就一张覆盖更广、重访更快、能力更强的天基监测网，书写服务人类、探索未知的崭新篇章。

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.