散射计（Scatterometer）是卫星微波遥感载荷的重要成员，与SAR（合成孔径雷达）、雷达高度计同属主动式微波载荷，但核心功能各有侧重——它既不用于生成地表影像（区别于SAR），也不用于精准垂直测距（区别于雷达高度计），而是通过主动发射微波信号并接收目标的后向散射信号，反演目标表面的粗糙度、风速、风向等参数，核心定位是“表面特性与风场探测”，广泛应用于海洋、陆地、大气等场景，是获取全球风场、地表粗糙度的核心设备。

一、核心定义

散射计，又称微波散射计，是一种主动式微波遥感载荷，通过卫星平台向地表（主要是海面、陆地植被）发射微波信号，接收目标表面反射的后向散射信号，通过分析后向散射系数（反映目标对微波的反射能力）的大小和变化，反演得到目标表面的粗糙度、海面风速、风向，以及陆地植被覆盖度等参数。

其核心优势是“大范围、高精度风场探测”，可实现全球海面风场的连续监测，同时作为微波载荷，具备全天候、全天时工作能力，不受光照和普通天气因素影响，弥补了光学载荷无法实现大范围风场探测的局限，与SAR、雷达高度计形成互补，完善了卫星微波遥感的探测体系。

二、核心特点（结合微波载荷共性，突出自身独特优势）

• 核心功能是反演参数，而非成像/测距：这是散射计与SAR、雷达高度计的核心区别——SAR侧重生成高分辨率地表影像，雷达高度计侧重精准垂直测距，而散射计不生成影像、不测量距离，核心输出是“表面粗糙度、风速、风向”等量化参数，聚焦于“特性反演”而非“形态/距离捕捉”。
• 大范围探测，覆盖效率高：采用宽波束设计，单次探测幅宽可达数百甚至上千公里，能快速实现大范围、连续覆盖（如全球海面风场监测），覆盖效率远高于SAR（幅宽通常数十公里），适合全球性、区域性的宏观监测任务。
• 主动微波模式，全天候、全天时工作：与SAR、雷达高度计一致，主动发射微波信号，不依赖光照，可在夜间正常工作；微波信号可穿透云、雨、雾、霾，不受普通天气影响，仅强暴雨会轻微影响信号精度，环境适应性优于所有光学载荷。
• 聚焦后向散射系数，反演目标特性：核心通过分析后向散射信号的强度（后向散射系数），反推目标表面状态——表面越粗糙（如大风海面、植被茂密区域），后向散射系数越大；表面越光滑（如平静海面、平整裸地），后向散射系数越小，这是其参数反演的核心逻辑。
• 技术难度适中，成本低于SAR：无需合成孔径技术（区别于SAR），也无需高精度时间差测量（区别于雷达高度计），核心技术集中在微波信号的发射/接收、后向散射系数的分析与参数反演，整体结构比SAR简单，研发、运维成本低于SAR，与雷达高度计相近。
• 多视角探测，提升反演精度：多数星载散射计采用多视角（如前视、后视、侧视）发射/接收微波信号，通过不同视角的后向散射系数对比，减少测量误差，提升风速、风向、表面粗糙度的反演精度，避免单一视角的局限性。

三、工作原理（简洁易懂，贴合工程逻辑，衔接微波载荷共性）

散射计的工作原理核心是“后向散射系数反演”，流程清晰，与SAR、雷达高度计的主动微波模式一脉相承，但侧重不同，具体分为4个步骤：

1. 主动发射：散射计的微波发射机向地表（海面/陆地）发射宽波束微波信号（常用波段为C波段、Ku波段），微波信号以光速传播，覆盖大范围目标区域；
2. 回波接收：微波信号到达目标表面后，发生散射反射，部分后向散射信号（反射回卫星方向的信号）被散射计的接收机接收，记录信号的强度（后向散射系数）、相位等信息；
3. 系数分析：通过信号处理算法，消除大气、电离层对信号的干扰，提取纯净的后向散射系数，结合预设的模型（如海面风场与后向散射系数的关联模型），分析目标表面的粗糙度特征；
4. 参数反演：根据后向散射系数的大小、变化规律，以及多视角的信号对比，反演得到最终参数——海面场景反演风速、风向；陆地场景反演地表粗糙度、植被覆盖度；极地场景反演冰盖表面状态。

关键补充：散射计的微波波段选择与应用场景匹配——Ku波段对海面风速变化更敏感，适合海洋风场探测；C波段穿透力更强，适合陆地植被、冰盖表面探测。

四、主要应用场景（突出“参数反演”核心，贴合实际需求，与其他载荷互补）

散射计的应用核心是“大范围表面特性与风场探测”，聚焦于SAR、雷达高度计和光学载荷无法高效覆盖的场景，常见用途包括：

• 海洋风场监测（核心应用）：这是散射计最主要的应用场景，可大范围、连续监测全球海面的风速、风向，包括近岸、远洋、极地海域，为海洋预报、台风预警、航海安全、海洋渔业、海洋动力学研究提供核心数据，是全球海洋气象监测的关键设备。
• 陆地地表监测：通过反演地表粗糙度，监测沙漠化、土壤湿度变化（粗糙地表对应干燥土壤，光滑地表对应湿润土壤）；同时可反演植被覆盖度，辅助农业监测、生态环境评估（植被越茂密，地表粗糙度越高，后向散射系数越大）。
• 极地与冰盖监测：反演南极、北极冰盖表面的粗糙度，监测冰盖融化、冰川运动状态，判断冰盖表面的积雪厚度，为全球气候变化研究、极地环境监测提供数据支撑。
• 大气与气象研究：结合海面风场数据，辅助分析大气环流、台风形成与移动路径，提升气象预报的准确性，尤其是远洋台风、暴雨等极端天气的预警能力。
• 灾害应急监测：洪水、台风灾害发生时，可快速监测受灾区域的地表粗糙度变化、海面风速变化，评估灾害影响范围和严重程度，辅助应急救援决策（如台风路径预判、洪水区域土壤湿度监测）。

五、与SAR、雷达高度计的核心区别（衔接前文，清晰对比，保持逻辑一致）

散射计与SAR、雷达高度计同属主动微波载荷，核心区别集中在功能、原理、应用上，延续此前的对比逻辑，方便衔接理解，避免混淆：

• 与SAR（合成孔径雷达）： – 功能：散射计（反演表面粗糙度、风速、风向，输出量化参数）；SAR（高分辨率成像，输出地表影像，反映目标形态）； – 原理：散射计（宽波束、多视角探测，分析后向散射系数）；SAR（窄波束、合成孔径成像，聚焦空间细节）； – 应用：散射计（大范围风场、地表特性监测）；SAR（地形测绘、形变监测、灾害范围成像）。
• 与雷达高度计： – 功能：散射计（反演表面特性、风场参数）；雷达高度计（精准垂直测距，输出高程数据）； – 原理：散射计（分析后向散射系数，不测量距离）；雷达高度计（测量信号时间差，计算星地距离）； – 应用：散射计（海洋风场、地表粗糙度监测）；雷达高度计（海面高度、冰盖厚度、地形高程测量）。

补充：三者同属主动微波载荷，均可全天候工作，但分工明确——SAR“看形态”、雷达高度计“测距离”、散射计“反参数”，三者配合可实现微波遥感的全维度探测。

六、主流卫星散射计参数参考（衔接此前卫星体系，保持一致性）

补充国内外主流卫星的散射计核心参数，方便对比理解，兼顾海洋、陆地、气象等应用场景：

• ASCAT（欧盟Sentinel-1卫星搭载）：C波段散射计，幅宽约500公里，风速测量范围0.5-50m/s，主要用于全球海面风场监测、陆地地表粗糙度监测，数据免费开放。
• HY-2B/C（中国海洋卫星）：Ku波段散射计，幅宽约1000公里，风速测量精度±2m/s，风向测量精度±20°，核心用于中国近海及全球海面风场监测，支撑海洋气象预报。
• QuikSCAT（美国）：Ku波段散射计，曾是全球海面风场监测的核心设备，幅宽1800公里，覆盖范围广，为海洋气象研究提供了大量基础数据，已退役。