重大突破！宏图一号四星编队SAR攻克热带雨林监测难题 国产卫星赋能全球森林碳汇核算

导语

近日，由中科院国家空间科学中心、北京航空航天大学、航天宏图信息技术股份有限公司及巴西专业森林遥感机构联合攻关的科研成果，正式刊发于国际权威期刊《IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing（IEEE JSTARS）》。依托宏图一号四星车轮编队 SAR 独有的多基线双站干涉观测能力，科研团队成功攻克致密热带森林林下地形、森林高度同步反演世界级技术难题，将国产编队 SAR 应用从传统高精度地形测绘拓展至全球森林生态遥感领域，为森林碳储量估算、全球气候变化研究打造自主可控的空天信息技术方案。

图 1 国产X波段四星车轮编队双站干涉雷达宏图1号

行业痛点：热带雨林探测长期存在技术瓶颈

森林是陆地生态系统最大碳库，林下地形、森林高度是森林资源调查、生物量估算、生态监测与全球碳循环研究的核心基础参数。但以亚马逊雨林为代表的热带林区树木高大、冠层致密，传统 X 波段星载雷达穿透能力有限，易受植被复杂体散射干扰，仅能获取树冠表层高程，无法还原真实林下地面，是长期困扰国际森林遥感领域的核心难题。

宏图一号四星车轮编队 SAR 原生定位高精度地形测绘，单次成像可同步获取多组不同空间基线干涉数据，但在茂密林区，植被散射会造成高程测量结果显著抬升，输出数据仅代表树冠散射中心高度，难以分离地面与林木信号。如何充分释放多基线观测数据优势、高精度反演森林垂直结构参数，成为国产编队 SAR 落地生态监测场景的关键课题。宏图一号独有的多基线同步观测特性，为破解森林三维结构探测瓶颈提供了全新技术路径。

产学研海内外联合攻关，首创国产编队 SAR 森林一体化反演方法

本次研究由中科院国家空间科学中心微波遥感技术重点实验室雷洋研究员团队牵头，联合北京航空航天大学、航天宏图公司、巴西 Canopy Remote Sensing Solutions 公司协同完成，选取全球典型复杂植被场景 ——巴西亚马逊塔帕若斯‌国家森林（（Floresta Nacional do Tapajós）开展全套算法验证。

三大核心技术创新

1. 构建多基线森林干涉相位统计模型

深度挖掘宏图一号四星编队同步多基线双站干涉观测优势，有效区分地面与植被散射信号，剥离树冠层干扰，稳健还原林下真实地形。

2. 多源激光雷达数据协同校正

融合 GEDI、ICESat-2 星载激光雷达与机载激光雷达真实数据约束模型，大幅提升复杂热带林区参数反演稳定性与准确度。

3. 林下地形 + 森林高度联合反演框架

单次卫星观测可同步输出林下数字地形（DTM）、森林高度两类核心生态参数；系统量化不同基线配置对反演精度的影响规律，为后续编队 SAR 卫星观测模式设计提供关键参考依据。

实测精度亮眼！国产卫星性能对标国际先进激光雷达

研究采用多套激光雷达真值数据交叉验证，宏图一号反演产品精度实现大幅领先：

1. 林下地形探测精度

林下地形绝对误差 RMSE 3.6 米；对比传统哥白尼全球标准 DEM 产品，误差降幅超 70%，消除密林区域地形高程不连续、系统性偏差问题。

图 2哥白尼数字高程地形标准产品（左）与宏图1号反演得到的亚马逊雨林林下地形产品（右）。右图中去除了左图中森林区域的地形高程不连续和偏差。

2. 森林高度探测精度

森林高度相对误差控制在 20% 以内，与星载激光雷达观测结果高度匹配；可精准捕捉 2015-2023 年亚马逊雨林砍伐、退化引发的森林高度动态变化。

从精度对比图可见，传统全球地形产品在茂密森林区域存在显著偏高误差，宏图一号配套多基线反演算法可有效剔除冠层散射干扰，输出连续、稳定、高精度的林下地形与森林高度数据集，充分印证国产车轮编队 SAR 在极端复杂林区的强大探测能力。

图 3哥白尼数字高程地形标准产品（左）、宏图1号反演得到的亚马逊雨林林下地形产品（右）分别与机载激光雷达林下地形产品对比精度验证。右图中去除了左图中森林区域的地形高程偏差，并大幅度降低了测量误差。

应用价值全面升级，拓宽宏图一号商业航天应用边界

此前宏图一号四星编队 SAR 核心应用集中于国土高精度地形测绘，本次科研成果成功打通商业SAR 星座 + 森林碳汇监测全新赛道，多维价值显著：

1. 产业应用价值

本研究丰富了宏图一号SAR 卫星生态应用场景，完善了空天信息技术在林草资源普查、生态修复动态监测、森林碳汇核算全链条服务能力。

2. 科研技术价值

形成拥有自主知识产权的多基线 SAR 森林三维结构反演完整技术体系，为我国新一代编队 SAR 卫星系统设计、观测方案优化提供核心技术支撑。

3. 全球生态价值

依托国产卫星大范围、全天候、低成本持续观测优势，支撑全球热带雨林常态化动态监测、碳循环量化评估，助力我国深度参与全球气候治理与生态保护合作。

未来展望

航天宏图将持续深化与国内顶尖科研院所、海外生态遥感机构的产学研协同创新，依托自主可控 SAR 卫星星座，持续优化森林、湿地、山地等复杂地表遥感解译算法，不断拓展空天信息技术在自然资源管理、双碳目标落地、全球生态保护领域的规模化落地应用，以商业航天硬核技术守护全球生态绿水青山。

图 4宏图1号反演得到的亚马逊雨林森林高度产品（左）以及亚马逊森林2015-2023期间森林砍伐、退化引起的高度变化（右）。

图 5宏图1号反演得到的亚马逊雨林森林高度产品与星载激光雷达森林高度对比精度验证。

一、论文链接《Baseline-Dependent Retrieval of Underlying Terrain and Forest Height From Hongtu-1 Bistatic X-Band InSAR》：https://ieeexplore.ieee.org/document/11578218