SAR有許多應用，相關技術的進步也正在將SAR系統推向以前未曾想到的領域，最近商業SAR星座的發展尤其如此。SAR已被用于地球和其他行星的遙感、遠距離空間物體的三維成像、軌道空間碎片的成像、軍事應用以及導航輔助。每個領域都有不同的目標、獨特的問題和局限性，以及專門的SAR成像系統。

遙感

由于SAR可以在各種海拔、各種天氣條件下產生高質量的圖像，并且可以晝夜運行，因此它已成為地球及其環境遙感最有效的工具之一。這包括地表測繪、冰川變化、海冰觀測、風向、降雨、侵蝕、風暴潮和干旱預測。通過提供有關洪水、水流、基礎設施損壞和緊急疏散路線等信息，SAR已被用于協助救災工作。

除了繪制地球特征外，SAR還被用于繪制遙遠的行星。1989年，圖1所示的“麥哲倫”飛船從亞特蘭蒂斯號航天飛機的貨艙中部署。麥哲倫任務產生了98%金星表面的高質量SAR圖像，分辨率為120×300米。圖2給出了金星表面的SAR圖像。數據顯示，金星85%的表面被火山流覆蓋，表面特征可以存在數百萬年。圖3顯示了金星表面的撞擊坑和火山層的SAR圖像。

一種被稱為干涉SAR（InSAR）的技術可以檢測厘米量級的表面變化。InSAR聯合同一場景的兩個或多個SAR圖像，從不同平臺位置生成的圖像顯示了場景的地形，而在不同時間拍攝的圖像顯示場景中的變化。該技術可用于監測地震引起的地質變形。該方法于1992年首次用于研究地震，此后被廣泛使用。

InSAR還用于監測和預測火山噴發，包括相關的地表變形、巖漿分布變化、火山擴張和地質錯位。InSAR還可導出數字高程模型，美國國家航空航天局（NASA）的航天飛機雷達地形任務于2000年在奮進號航天飛機上使用了這種方法，以獲得坦桑尼亞東非裂谷沿線火山口高地的高程測量。該區域的圖像如圖4所示。

森林和農業的健康與土壤和水域的質量有關，這在氣候相互作用中至關重要。茂密的森林和農業覆蓋大片土地的信息通常很難獲取，這使得機載和衛星SAR有利于測繪森林砍伐和退化、預測森林火災、估計標準森林高度和測量森林生物量。

表1總結了遙感應用中使用的系統及其關鍵特征

空間碎片監測

軌道碎片對衛星和人類太空飛行構成嚴重危害。自2000年11月以來，國際空間站（ISS）一直有宇航員居住。由于軌道碎片，國際空間站每年大約進行一次碎片規避演習。此外，包括SAR、互聯網、通信、導航、偵察和天氣預報在內的衛星業務在今天幾乎是普遍的。這些因素使得不僅必須了解測量系統提供的當前碎片環境，而且還需要使用建模工具來模擬并預測未來的碎片環境。

圖5 目標相對于雷達的相對旋轉產生的ISAR圖像

NASA的軌道碎片計劃辦公室成立于1979年，旨在解決這些具有挑戰性的問題。對于1000千米或以下的高度，NASA可以依靠地面雷達的測量來表征小碎片的分布。

此外，地面雷達的測量也可用于通過逆合成孔徑雷達（ISAR）技術生成高分辨率圖像。ISAR類似于SAR，不同之處在于合成孔徑是由目標的運動而非雷達平臺產生，如圖5所示。這種類型的首批雷達之一便是美國高級研究計劃局（ARPA）Lincoln C波段可觀測雷達（ALCOR），其分辨率為50厘米。

圖6 美國國家航空航天局小型有效載荷進入空間實驗衛星模型的緊湊距離圖像數據，用于描述1-GHz和8-GHz雷達帶寬之間的分辨率差異。

此后不久，ARPA贊助了分辨率為25厘米的X波段Haystack遠程成像雷達（LRIR），隨后是分辨率為6厘米的Ka波段毫米波（MMW）雷達，最近是分辨率為3厘米的W波段Haystack超寬帶衛星成像雷達（HUSIR），圖6直觀表現了1GHz和8GHz之間的圖像分辨率差異。

審核編輯：陳陳