雷达高度计（Radar Altimeter）是卫星微波遥感载荷的重要分支，与此前介绍的SAR（合成孔径雷达）同属主动式微波载荷，但核心功能完全不同——它不用于生成地表影像，而是通过主动发射微波信号并接收回波，精准测量卫星到地表（或海面、冰盖）的垂直距离，核心定位是“高精度测距”，广泛应用于海洋、极地、地形测绘等场景，是获取全球海面高度、冰盖厚度、地形高程的核心设备。

一、核心定义

雷达高度计，又称卫星高度计，是一种主动式微波测距载荷，通过卫星平台向地表（主要是海面、冰盖、陆地地形）垂直发射窄波束微波信号，记录信号从发射到接收回波的时间差，结合微波传播速度，计算出卫星到目标表面的垂直距离（星地距离），再结合卫星轨道参数，反演得到目标表面的高程数据（如海面高度、冰盖厚度、地形高程）。

其核心优势是“测距精度极高”，可达到厘米级至分米级，远超普通测距设备；同时作为微波载荷，具备一定的全天候工作能力，可摆脱部分天气因素的影响，弥补了光学测距载荷的局限，与SAR的“成像”功能形成互补，共同构成卫星微波遥感的核心体系。

二、核心特点（结合微波载荷共性，突出自身优势）

• 核心功能是测距，而非成像：这是雷达高度计与SAR最核心的区别——SAR侧重生成高分辨率地表影像，反映目标的空间形态和粗糙度；雷达高度计不生成影像，仅专注于“卫星到目标的垂直距离测量”，核心输出是高程数据。
• 测距精度极高：通过优化微波信号处理算法（如脉冲压缩技术），可实现厘米级（海面）至分米级（陆地）的测距精度，能精准捕捉海面高度的微小变化（如厘米级的海平面上升）、冰盖厚度的细微差异，是高精度高程测量的核心设备。
• 主动微波模式，具备一定全天候能力：与SAR一样，主动发射微波信号，不依赖光照，可在夜间正常工作；同时微波信号可穿透轻度云、雾、雨，不受普通天气影响，但强暴雨、浓云会轻微影响测距精度，整体环境适应性优于光学载荷，略逊于SAR。
• 波束窄，聚焦垂直测距：采用窄波束设计，微波信号垂直投射到目标表面，减少旁瓣干扰，确保测距的准确性；波束覆盖范围小，不适合大范围成像，仅适合精准测距和连续剖面测量（如沿卫星轨道的海面高程剖面）。
• 技术核心是时间差测量与信号处理：无需复杂的合成孔径技术（区别于SAR），核心技术集中在微波脉冲的发射/接收、时间差的精准测量，以及回波信号的降噪、校正，整体结构比SAR简单，研发、运维成本低于SAR。
• 适配多场景测距，以海洋为主：可用于海面、冰盖、陆地地形等多种目标的测距，但因海面相对平整，测距精度最高，因此主要应用于海洋监测，陆地应用多局限于平坦地形或冰盖。

三、工作原理（简洁易懂，贴合工程逻辑）

雷达高度计的工作原理核心是“时间差测距”，流程简单清晰，主要分为4个步骤，区别于SAR的合成孔径成像原理：

1. 主动发射：雷达高度计的微波发射机向地表（海面/冰盖/陆地）垂直发射窄波束微波脉冲信号，微波信号以光速传播；
2. 回波接收：微波信号到达目标表面后发生反射，部分回波信号被高度计的接收机接收，同时记录信号发射时间和回波接收时间；
3. 距离计算：根据“距离=光速×时间差÷2”（时间差为发射与接收的时间间隔，除以2是因为信号往返），计算出卫星到目标表面的垂直距离（星地距离）；
4. 高程反演：结合卫星的精确轨道参数（如卫星自身高程），用卫星轨道高程减去星地距离，得到目标表面的实际高程数据（如海面高度、冰盖厚度），再经过数据校正，输出最终的高精度高程产品。

关键补充：雷达高度计常用微波波段为Ku波段、C波段，Ku波段测距精度更高，适合海洋高精度监测；C波段穿透力更强，适合冰盖、陆地地形测距。

四、主要应用场景（突出“高精度测距”核心，贴合实际需求）

雷达高度计的应用核心是“高精度高程测量”，聚焦于需要获取目标垂直距离的场景，与SAR的“成像监测”、光学载荷的“细节/类型识别”形成互补，常见用途包括：

• 海洋环境监测（核心应用）：精准测量海面高度，监测海平面变化、海洋潮汐、洋流、风暴潮，反演海面风速、海浪高度，为海洋动力学研究、海洋预报、港口航运、渔业生产提供核心数据；同时可监测赤潮、海上油污的分布范围（通过海面粗糙度变化间接判断）。
• 极地冰盖监测：测量南极、北极冰盖的厚度、高程变化，监测冰盖融化速度、冰川运动，为全球气候变化研究、海平面上升预测提供关键数据，是极地研究的核心遥感设备。
• 地形高程测量：用于平坦陆地、沙漠、湖泊等区域的地形高程测量，生成数字高程模型（DEM），辅助国土测绘、水利工程规划（如湖泊水位监测）、荒漠化监测。
• 灾害应急监测：洪水、海啸发生时，可快速测量淹没区域的水位高度、水面高程变化，评估灾害严重程度，辅助应急救援与灾后重建；同时可监测滑坡区域的高程变化，预警滑坡风险。
• 全球气候变化研究：通过长期监测海平面上升、冰盖融化、陆地地形高程变化，为全球气候变化模型提供精准数据，助力研究气候变化对地球环境的影响。

五、与SAR、光学载荷的核心区别

雷达高度计与SAR同属主动微波载荷，与全色、多光谱等光学载荷差异显著，核心区别集中在功能、原理、应用上，保持此前对比逻辑，方便衔接理解：

• 与SAR（合成孔径雷达）： – 功能：雷达高度计（精准垂直测距，输出高程数据）；SAR（高分辨率成像，输出地表影像）； – 原理：雷达高度计（窄波束垂直测距，无需合成孔径）；SAR（宽波束成像，依赖合成孔径技术）； – 应用：雷达高度计（海洋、冰盖、高程测量）；SAR（地形测绘、形变监测、灾害范围监测）。
• 与光学载荷（全色/多光谱/高光谱/红外）： – 原理：雷达高度计（主动微波测距）；光学载荷（被动接收光学/热辐射，侧重成像/识别）； – 功能：雷达高度计（测距、高程反演）；光学载荷（细节成像、地物/物质识别、温度探测）； – 环境适应性：雷达高度计（全天候，不受光照、轻度天气影响）；光学载荷（受光照、天气限制，红外仅摆脱光照）。

六、主流卫星雷达高度计参数参考

补充国内外主流卫星的雷达高度计核心参数，方便对比理解，兼顾海洋、极地、测绘等场景：

• Jason-3（美法联合）：Ku波段雷达高度计，海面测距精度1.3cm，主要用于全球海平面监测、海洋潮汐、风暴潮预警，是海洋高度计的标杆卫星。
• 高分三号（GF-3，中国）：搭载雷达高度计（C波段），测距精度分米级，可配合SAR载荷，实现海洋高程测量与海面成像的双重监测，用于海洋、极地、灾害应急。
• CryoSat-2（欧盟）：Ku波段+S波段雷达高度计，专门用于极地冰盖厚度监测，测距精度高，可捕捉冰盖的微小高程变化，助力全球气候变化研究。