我们的科学家是第一个!实现快速、低成本的SAR三维成像!

4月9日，中国科学院空天信息创新研究院(以下简称空天研究院)在国家自然科学基金会信息科学部重点项目“合成孔径雷达微波视觉三维成像理论与应用基础研究”项目结论审查会上发布了一项原创研究成果——合成孔径雷达(SAR)微波视觉三维成像理论方法。

通过引入雷达回波和图像中的微波视觉三维语义，该技术创造了一条新的SAR三维成像技术路径。与传统方法相比，它大大减少了3D成像所需的数据采集量，提高了成像精度，完成了高效、低成本的SAR3D成像，为遥感测绘、灾害监测等领域提供了更强大的技术支持。

SAR是高分辨率地面观察的重要手段之一。它具有全天候和全天候的优点，不受天气和光照因素的影响。与传统的二维图像相比，SAR三维图像可以有效地解决地形与目标投影到二维图像之间的重叠问题，大大提高识别精度和建模能力，已成为该领域的重要发展方向。然而，目前国内外提出和探索的SAR三维成像技术体系主要依靠孔径扩展获取三维信息，导致数据收集周期过长或观测渠道过多，硬件系统复杂。这一技术瓶颈严重制约了SAR三维成像的实际应用。

面对SAR3D成像技术发展的迫切需要，“合成孔径雷达微波视觉3D成像理论与应用基础研究”重大项目于2020年1月启动。基于SAR微波视觉3D成像的原始理论方法，研究团队成功开发了SAR微波视觉3D成像处理原型系统。

该系统打破了SAR3D成像处理的传统技术框架，依靠大量的观察，需要更多的人工处理。通过“微波视觉”智能处理方法，可以自动识别建筑等目标的3D几何结构特征，并制定一般结构模型作为约束;在微波视觉3D语义和成像概念模型的双重约束下，通过深度学习和迭代精化解决，将3D成像所需的观测量减少50%以上，在相同条件下，云标高精度提高30%以上。

目前，该系统已成功应用于中国机载SAR和星载SAR的地面装饰系统，为复杂山区、城市地区的高精度地形和西部多雾重要设施的测绘提供了有力支持。特别是，该系统已广泛应用于航空冰雷达冰河透视三维成像，并首次在祁连山脉等地实现了复式峡谷冰河的冰厚测量。

此外，研究团队还开发了一套微波视觉3DSAR设备，并进行了数据采集和技术验证。这是一套微型无人机载全极化阵型干预SAR设备，具有全极化阵型干预、高通道宽度一致性、灵活配置基线等特点。目前，世界上还没有类似的小型全极化阵型干预SAR系统，具有很强的创新性。

基于上述微波视觉3DSAR设备，研究团队建立并发布了SAR微波视觉3D成像数据，这是国内首个SAR3D成像数据，有效缓解了SAR3D成像数据稀缺的现状。在《雷达学报》网站上，有200多家机构下载了11000多次，有效地促进了SAR3D成像及相关领域的发展。

项目经理、中国科学院教授丁赤飙表示，该项目引领了SAR成像处理的“微波视觉”智能化发展方向。相关成果可以大大降低3D成像SAR系统的复杂性和数据采集的时间成本，对于提高我国现有SAR系统的应用效率，开发新一代3DSAR系统具有重要意义。

项目验收专家组指出，项目成果已应用于多种类型的项目和国家级项目，具有广阔的推广应用前景。