珞珈二号01星围绕“水利+遥感”开展多项科学试验 造一把太空水尺 布一张智慧水网
湖北日报全媒记者 田佩雯
5月21日，由武汉大学、山东锋士等单位牵头研发的珞珈二号（光音二号）01星搭载长征二号丙运载火箭，在酒泉卫星发射中心成功升空，并顺利进入预定轨道。5月22日，湖北日报全媒记者从武汉大学获悉，该卫星在设计上加入很多最新理念和技术，有望在遥感领域实现6个第一；同时，卫星具备“穿云透雨”的能力，可提供全天候的监测服务，能提高大范围、广区域“天”基监测感知手段和信息服务能力，将有力推动空天信息、智能水利领域的科技创新与产业应用。
利用卫星“天眼”，反演各项水利指标
“我们在卫星设计上加入了很多最新理念和技术，并结合中国传统生肖元素‘兔’，体现科技与文化的融合，有望在遥感领域实现6个第一，为祖国航天事业拼搏奉献。”武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室教授、珞珈二号（光音二号）01星总设计师张过介绍：珞珈二号（光音二号）01星外形酷似小兔子，也被团队戏称为“星兔”。这颗“星兔”由首席科学家、两院院士李德仁和中国科学院院士夏军领衔研发，是全球首颗Ka频段（更接近可见光的高频段）高分辨率SAR（合成孔径雷达）科学实验卫星，具有较高的先进性和创新性。高频Ka频段遥感同时具有光学和微波的优点，极大地丰富了探测手段，能满足目标识别级的遥感感知的高分辨率、视频等多种探测需求，最高分辨率能达到0.5米。同时，该星还具有多角度和视频雷达、SAR成像与数传一体化功能，并能进行低轨导航增强和AIS引导成像，是武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室、水资源工程与调度全国重点实验室两大重磅科研机构联合优势学科，服务国家重大战略需求的集中体现。
这颗“天眼”将如何服务于水利？武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室教授、珞珈二号（光音二号）01星副总设计师张艳军表示，该星搭载各种星载传感器，能够主动或被动获取各种波段，可以反演水文要素，如水域面积、水面高程等，然后通过水利数学模型推演流速、流量等间接指标，进而研发太空水文站、太空水质站、减灾监测平台、水资源精细化管理平台等各种行业产品。
“比如配合‘太空水尺’，卫星可以用来观察水位变化。”张艳军介绍，传统手段测量水位，主要依靠插在水中的水尺，而“太空水尺”则可配合卫星影像，可通过投影放大原理识别微小水位变化，获得高精度水位数据。同时，相对地面水文站，其测量不易受地面极端气候条件的影响，能够配合传统水文站保障极端条件下的水文信息获取。
此外，珞珈二号（光音二号）01星还可以通过Ka频段高分辨率SAR成像识别微小形变，监测大坝变形和地表形变，识别地质灾害。基于卫星遥感技术的地质灾害识别可为风险早期识别、精准定位监测目标打下良好基础，在目标地质灾害隐患点动态监测、跟踪分析等方面相较传统手段具有精度高、覆盖广、成本低廉等优势，同时为反滑坡等地质灾害诱发成因与演变规律提供技术支撑。
珞珈“第三星”上天，将开展多项科学试验
珞珈二号（光音二号）01星是武汉大学珞珈系列卫星的“第三星”，也是该校牵头研制并成功发射的“第四星”，是国际首颗Ka频段高分辨率SAR卫星、首颗试验多角度成像模式的毫米波雷达卫星、首颗Ka频段相控阵SAR成像与数传天线一体化卫星、首颗遥感成像、气象探测和水利应用一体化卫星，在国际领域首次开展低轨卫星信号增强和信息增强联合实验，首次利用毫米波SAR卫星开展视频成像的试验验证。
作为一颗科学试验卫星，该星将开展多项科学试验——多角度成像模式试验，可以利用多角度三维立体信息获取技术，克服陡峭山区雷达阴影、叠掩等几何畸变的严重制约，有望为困难地区测图“数据处理难”提供优质解决方案；毫米波SAR卫星开展视频成像试验，可全天候对运动目标进行检测追踪；开展低轨卫星信号增强和信息增强联合实验，为全球无缝瞬时高精度定位服务开展关键技术探索与验证。
在张艳军看来，珞珈二号（光音二号）具备“穿云透雨”能力，可提供全天候的监测服务，能缓解遥感数据在水利行业中“用时少”“不用时多”的痛点，能提高大范围、广区域“天”基监测感知手段和信息服务能力，服务数字孪生流域建设，支撑水利新基建，为保障国家水安全做贡献。
“高精度、高时空分辨率、高实时性的水利遥感产品，是解决许多水利工程问题的前提，而这正是国内外尚未攻克的巨大技术挑战。”武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室教授史良胜联合山东锋士邓青团队，开展珞珈二号水利应用模型和产品的研发。史良胜介绍，珞珈二号（光音二号）01星的毫米波雷达在水体监测方面具有独特优势，团队正在开发大型人工神经网络模型，基于地空天智能一体化，全力攻关水循环要素精确估计、水旱灾害智能预报预警和近实时数字孪生3个核心技术难题。目前研究团队已经完成初代产品原型的开发，未来将通过珞珈二号（光音二号）01星的数据对系统进行完善、验证和测试。