大家熟知的遙感就是對觀測目標(biāo)進(jìn)行照相，就如同我們用眼睛看世界，這可以稱之為直接的成像方法。但是實(shí)際上還存在另一種成像的方法，就是對空間圖像的傅里葉域進(jìn)行成像測量，然后再對其進(jìn)行逆傅里葉變換還原出原始的空間圖像。這種方法就是干涉式綜合孔徑成像方法，也可以稱為間接的成像方法。上世紀(jì)五十年代，英國劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家馬丁•賴爾第一次在射電頻段獲得了天體的傅里葉域圖像，并通過逆傅里葉變換還原了天體圖像，觀測了宇宙中遙遠(yuǎn)和微弱的射電源的圖像，他因此獲得了1974年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

在圖像的傅里葉域進(jìn)行測量需要測量圖像的每一個(gè)稱之為空間頻率的像素。其測量方法是利用兩個(gè)天線拉開一定距離（基線），用其產(chǎn)生的柵瓣波束覆蓋觀測目標(biāo)，這正好對應(yīng)目標(biāo)圖像的傅里葉級(jí)數(shù)展開原理，即測量結(jié)果正是目標(biāo)圖像的傅里葉域中兩個(gè)共軛對稱的空間頻率像素點(diǎn)?？梢韵胂?，如果想獲得完整的空間頻率使其足以進(jìn)行空間圖像的重建，就必須用不同長度的基線放置在不同的方向上進(jìn)行精確的測量。馬丁•賴爾采用的方法是用一個(gè)射電頻段的直線天線陣覆蓋一個(gè)方向上的不同基線，然后利用地球的自轉(zhuǎn)，使得這些基線旋轉(zhuǎn)，從而覆蓋了所有方向。

最近國際著名無線電科學(xué)期刊<Radio Science>對這一技術(shù)用于對地觀測進(jìn)行了歷史回顧（見文后鏈接）?？臻g中心吳季研究員帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)的工作被收錄其中，表明該團(tuán)隊(duì)的工作得到了國際上的認(rèn)可。

該團(tuán)隊(duì)從九十年代中期在國內(nèi)首先開始這一領(lǐng)域的研制工作，并于2001，2003年先后研制出兩部機(jī)載遙感器，成功獲得了一系列不同的地物目標(biāo)的傅里葉域的采樣和亮溫反演圖像。特別是該團(tuán)隊(duì)發(fā)明的時(shí)鐘掃描成像方法為國際首創(chuàng)。2010年該團(tuán)隊(duì)研制出的地球同步軌道被動(dòng)毫米波成像儀為國際上空間分辨率最高的該類儀器。該儀器的成像結(jié)果近期在IEEE地球科學(xué)和遙感學(xué)報(bào)（IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing）上發(fā)表（見文后鏈接）。該成像儀采用分布在直徑2.8米的圓環(huán)上的稀疏小天線陣列，通過圓環(huán)的旋轉(zhuǎn)獲得各個(gè)方向上不同基線長度的傅里葉域采樣。這一設(shè)計(jì)大大減少了天線單元數(shù)，減少了重量、功耗和成本，而且其成像分辨力與一個(gè)5.6米的實(shí)孔徑天線相當(dāng)。該儀器為我國在國際上率先開展地球同步軌道微波成像探測奠定了良好的基礎(chǔ)。

地球同步軌道毫米波大氣溫度探測儀原理樣機(jī)

不同頻段下的重力塔毫米波輻射圖像。受大氣吸收譜線的影響，天空背景在不同頻段下表現(xiàn)出不同的輻射亮溫。重力塔在自身輻射和冷空反射的綜合作用下，也表現(xiàn)出明顯變化的頻譜特征。

來源：中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心