遥感卫星技术解析：全色、多光谱、高光谱与雷达卫星的底层差异及典型应用案例

从“看形态”的全色卫星，到“辨种类”的多光谱卫星，再到“识成分”的高光谱卫星，以及“全天候”的雷达卫星，这些卫星的本质区别源于探测原理与应用场景的不同。首先需要先明确一个核心分类维度：按探测波段与信号来源，遥感卫星可分为“光学遥感卫星”和“微波遥感卫星”。

星图云开放平台卫星遥感影像

光学遥感卫星：类似“太空相机”，依赖太阳反射光或物体自身热辐射成像，受天气（云、雨）影响大，只能在白天（或有热辐射差异）工作；

微波遥感卫星（以雷达卫星为代表）：类似“太空雷达”，主动发射微波信号并接收反射波成像，不受昼夜、云雨影响，可“穿透”部分地表（如植被、浅海）。

我们常说的全色、多光谱、高光谱卫星，都属于光学遥感卫星，立体像对卫星是光学卫星的“特殊应用形态”；而雷达卫星则是微波遥感卫星的核心代表。

• 光学遥感卫星“三兄弟”：全色、多光谱、高光谱的区别

光学遥感卫星的核心差异，在于探测的“光谱波段数量”与“波段宽度”—— 波段越窄、数量越多，对物体的“精细识别能力”越强，但成像范围和速度会相应降低。

(1) 全色（Panchromatic）

波段范围：单一宽波段（通常覆盖可见光波段，如450–800nm）。

特点：高空间分辨率（如0.3–1米），但无颜色信息（黑白图像）。

常用于与多光谱数据融合，提升图像清晰度。

应用：军事侦察、城市精细制图。

吉林一号全色数据样图 （来自星图云）

(2) 多光谱（Multispectral）

波段范围：3–10个离散波段（如蓝、绿、红、近红外）。

例如Landsat-8的11个波段，Sentinel-2的13个波段。

特点：中等空间分辨率（如10–30米），可合成彩色图像。通过波段组合识别地物（如植被指数NDVI）。

应用：农业监测、土地利用分类、环境评估。

GF1RGBN多光谱数据样图（来自星图云）

(3) 高光谱（Hyperspectral）

波段范围：数十至数百个连续窄波段（如5–10nm间隔）。例如AVIRIS的224个波段。

特点：光谱分辨率极高，可识别物质化学成分。数据量庞大，处理复杂，空间分辨率较低（通常米级）。

应用：矿物勘探、水质监测、精准农业。

珠海一号高光谱数据样图（来自星图云）

【补充】光学卫星的“3D 升级款”——立体像对卫星

立体像对卫星并非独立的“卫星类型”，而是利用光学卫星实现 “3D 测绘” 的技术方案—— 本质是通过“双视角”模拟人眼立体视觉，获取地物的高程信息（海拔、坡度等）。

卫星上搭载两个相机（如前后排列），或同一卫星在不同轨道两次拍摄同一区域，获取 “同一地物的两张不同视角照片”（即“立体像对”），即两张照片拼出 3D，通过专业软件对比两张照片中地物的“位置偏移量”（视差），结合卫星轨道参数，计算出地物的高程信息，最终生成数字高程模型（DEM）或数字表面模型（DSM）。

GF7DLC前后视数据样图（来自星图云）

• 雷达卫星：不受天气影响的“全天候观测者”

不受天气/昼夜限制：微波能穿透云、雨、雾，无论白天黑夜、阴天雨天，都能正常成像（光学卫星雨天会“失明”）；

能“穿透”部分地表：微波对植被、土壤、浅海有一定穿透性，可探测植被下的地形、土壤湿度，或浅海的海底地形；

对“粗糙表面”敏感：地物表面越粗糙（如裸地、建筑），反射信号越强，成像越亮；表面越光滑（如水面、农田），反射信号越弱，成像越暗 —— 这与光学卫星的“亮度逻辑”（反射光越强越亮）不完全一致。

海丝一号聚束SAR数据样图（来自星图云）

拓展阅读：如何快速区分各类遥感卫星？

看“是否依赖光照”：依赖太阳光照→光学卫星（全色 / 多光谱 / 高光谱）；不依赖→雷达卫星；

看“能看清什么”：能看清房屋细节（高空间分辨率）→全色卫星；能分“农田 / 森林”（多波段分类）→多光谱卫星；能辨“作物品种 / 污染物”（精细光谱）→高光谱卫星；

看“是否能测高程”：能输出3D地形数据→立体像对卫星（本质是光学卫星的技术应用）。