“海哨二号”升空，这颗卫星有什么“超能力”？
【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X波段SAR卫星，它自带“手电筒”，昼夜无阻、穿透云雨，全极化模式更让地表辨识如“彩色照片”般精准。轻量化设计搭载“智能大脑”，数据处理效率大幅提升。从海洋监测到极地科考，从国土调查到灾害救援，这颗“太空超级锐眼”正以科技守护家园，开启天基监测新篇章。
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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(shì)一(yī)种(zhǒng)在(zài)不(bù)接(jiē)触(chù)目(mù)标(biāo)的(de)情(qíng)况(kuàng)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)，没碰到对方，却能捕捉记录影像，这就是最简单的遥感。
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(hòu)的(de)云(yún)层(céng)“望(wàng)云(yún)兴(xìng)叹(tàn)”，海(hǎi)哨(shào)二(èr)号(hào)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(fú)云(yún)”的(de)太(tài)空(kōng)锐(ruì)眼(yǎn)。
看(kàn)得(de)广(guǎng)还(hái)看(kàn)得(de)清(qīng)，全极(jí)化(huà)“火(huǒ)眼(yǎn)金(jīn)睛(jing)”辨(biàn)万(wàn)物(wù)
衡(héng)量卫星观测(cè)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(qiú)拍(pāi)“超(chāo)清特写”，卫星可以在飞(fēi)跃(yuè)目(mù)标(biāo)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(sǎo)描(miáo)模(mó)式(shì)则开启了“广角全景”，幅宽超过300公(gōng)里(lǐ)，最(zuì)大(dà)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。
（图片来源：CSDN）
不过，更厉害的还是海哨二号“火眼金睛”般(bān)的(de)全极化成像能力。就像人眼区分不同颜色的能力，卫星(xīng)的(de)极(jí)化方式就是卫星“看”物(wù)体(tǐ)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(qīng)巧(qiǎo)不(bù)臃(yōng)肿(zhǒng)：总(zǒng)重(zhòng)量(liàng)约(yuē)440千(qiān)克(kè)，尺(chǐ)寸(cùn)约(yuē)1.5米(mǐ)见(jiàn)方(fāng)，属(shǔ)于(yú)小(xiǎo)型(xíng)卫(wèi)星(xīng)。轻(qīng)量(liàng)化(huà)设(shè)计(jì)不(bù)仅(jǐn)降(jiàng)低(dī)了(le)发(fā)射(shè)成(chéng)本(běn)，还(hái)能(néng)提(tí)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(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(néng)力(lì)，在(zài)地(de)震(zhèn)、山(shān)洪(hóng)等(děng)应(yīng)急(jí)场(chǎng)景(jǐng)“抢(qiǎng)”下(xià)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(tōng)，地(de)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。
海洋环境与安全：永不疲倦的“海面交警”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(chéng)像(xiàng)能(néng)区(qū)分(fēn)“一(yī)年(nián)冰(bīng)”与(yǔ)“多(duō)年(nián)冰(bīng)”（更(gèng)厚(hòu)更(gèng)危(wēi)险(xiǎn)），能(néng)够(gòu)提(tí)供(gōng)可(kě)靠(kào)“领(lǐng)航(háng)图(tú)”，帮(bāng)助(zhù)船(chuán)只(zhǐ)选(xuǎn)择(zé)最(zuì)安(ān)全经(jīng)济(jì)的(de)航(háng)线(xiàn)。
同(tóng)时(shí)，其(qí)高(gāo)分(fēn)辨(biàn)率(lǜ)成(chéng)像(xiàng)能(néng)力(lì)可(kě)清(qīng)晰(xī)呈(chéng)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(tú)5 SAR图(tú)像(xiàng)上(shàng)四(sì)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.
