文章刊登于《中国科技产业》杂志
202602期“院士专论
当今世界正经历百年未有之大变局，科技革命与产业变革深入推进。纵观历史，从18世纪英国的蒸汽机时代（第一次工业革命）到19世纪欧洲的电气时代（第二次工业革命），再到20世纪下半叶以电子技术、空间技术（卫星遥感、通信、导航）和互联网为代表的第三次工业革命，每一次科技浪潮都深刻重塑了世界格局。如今，我们正站在第四次科学与工业革命的门槛上——21世纪的信息智能时代。这一时代以人工智能、机器人、量子计算、清洁能源和生物技术为标志，呈现出物理世界、数据世界与生物世界深度融合的特征。科学研究的支柱也从传统的理论与实验，拓展到计算与智能，推动着从科学发现到产业应用的快速转化。
一、空天信息科技的战略地位与时代使命
在上述宏大背景下，空天信息科技作为集航天技术、信息科学与人工智能于一体的战略性交叉领域，已成为大国战略竞争与经济发展的关键支柱。国家“数字中国”与“航天强国”战略的深入实施，明确将“空天科技”纳入2035年远景目标的核心内容，并在“十五五”规划中予以重点布局，强化其国家战略科技力量属性。国家教育部已在“信息与通信工程”一级学科下设立“空天信息技术”二级学科，彰显其前沿性与交叉性。其实质任务，是构建基于空、天、地、海等多平台的电磁信息感知系统，涵盖遥感、通信、导航及相关科学技术，最终服务于数字经济转型与国家综合安全。这不仅是中国科技自立自强的内在要求，也是中国在智能信息时代实现崛起、突破“卡脖子”困境、参与全球治理的关键路径。
二、空天电磁信息智能感知的研究进展与重大突破
我国在空天信息科技领域持续投入，已构建起从深空到地表、覆盖多平台的立体观测体系。该体系以电磁信息感知为核心，涵盖从36000公里高的地球同步轨道卫星、700~500公里低的各类遥感卫星星座，到临近空间的飞艇、无人机群，直至地面的微波台站、海上舰船，并与网络空间深度融合，形成了一张“空、天、地、海”一体化的感知巨网。在具体技术研究层面，取得了系列重大进展，主要体现在以下几个方向。
（一）新型SAR系统观测的理论建模与信息感知能力飞跃
合成孔径雷达（SAR）是全天时全天候感知的利器。研究重点已从传统低轨SAR向高轨SAR（地球同步轨道）拓展。高轨SAR具有覆盖范围广、重访周期短、可持续观测和对动态目标持续跟踪能力强等优势，是实现广域持续监视的战略性技术。同时，多站协同观测（如高轨雷达与空中飞艇平台结合）和多源信息融合重构技术得到大力发展。通过将地基逆合成孔径雷达与光学图像融合，能够构建空间目标的三维态势，从而推动新一代多基融合、异构融合、智能协同的空间态势感知系统的形成。
（二）微波视觉推动雷达目标智能识别
微波SAR图像源于复杂的电磁散射机理，图像不直观、解读困难。微波视觉核心在于融合电磁散射物理机理与人工智能，通过构建物理驱动的高通真仿真器、发展数据增强与对抗学习策略，形成智能解译能力。该技术已在舰船、飞机、车辆等目标识别及全极化地表分类中得到成功验证，并带动了从二维到三维重构、多模态融合等一系列关联技术发展。
（三）超表面智能感知与通信开辟电磁调控新维度
超表面作为由亚波长结构单元构成的人工电磁材料，能够实现对电磁波振幅、相位、极化及传播模式的灵活、动态调控，为空天智能感知与通信系统带来了颠覆性潜力。
在智能感知方面：超表面可用于设计新型雷达天线与孔径。例如，基于可编程超表面的智能雷达，可通过软件实时重构波束形状与扫描方式，实现多目标跟踪、高分辨率成像与低概率截获，显著提升系统的敏捷性与隐蔽性。此外，超表面还能用于研发智能隐身蒙皮，通过动态调控散射场，实现平台在多个频段的自适应隐身。
在通信方面：超表面能够构建智能反射面，作为无源中继动态优化无线信道，补偿信号衰减、克服障碍物遮挡，显著提升卫星通信、无人机中继等场景下的链路质量与覆盖范围。在星载多波束天线中，超表面有助于实现更轻、更薄、性能更优的天线阵列，支撑高通量卫星通信发展。
（四）行星雷达遥感拓展感知边疆
我国深空探测任务为行星遥感提供了宝贵平台。面向“嫦娥七号”任务，开展了月球双频高分辨率全极化SAR技术研究，用于月表成像、特征分析与着陆点选取。同时，火星表面/次表面雷达探测及小天体探测技术研究，将地球微波遥感技术体系成功推向深空。
（五）导航时空精准定位与电离层智能探测
针对影响导航精度的电离层干扰，我国发展了基于“掩星-卫星-地基”多源数据融合的智能反演技术。通过智能同化物理模型与观测数据，建立了高分辨率、高效率的电离层参数反演系统，显著提升了导航定位精度和空间环境监测能力。
三、当前面临的关键挑战与深思
尽管我国空天信息科技发展迅速，但仍面临一系列深层次挑战，制约着其向更高水平迈进。
其一，多源信息融合之困。当前，光学、红外、微波等多频段遥感数据，以及卫星、航空、地面等多平台数据之间，尚未形成高效统一的融合感知体系，“数据孤岛”现象依然突出。不同传感器数据在分辨率、时相、坐标系、物理含义等方面存在差异，导致数据融合难度大、成本高、效果不稳定。尤其在应急响应等时敏任务中，如何快速集成多源数据，形成统一、清晰、可靠的态势图景，仍是亟待解决的技术与管理难题。
其二，智能感知的深度与可信度亟待提升。尽管AI在遥感解译中取得显著成效，但其“黑箱”特性导致模型决策过程缺乏可解释性，在复杂地形、恶劣气象、小目标检测等场景下性能波动大。此外，当前AI模型多依赖于大量标注数据，而在遥感领域，高质量标注数据稀缺，且标注成本高昂。如何发展小样本学习、自监督学习、领域自适应等新型AI方法，提升模型在数据稀缺条件下的泛化能力与鲁棒性，是推动智能感知走向实战应用的关键。
其三，从信息到决策的“最后一公里”尚未完全打通。空天信息产生后，如何快速精准地转化为国防、应急、农业、交通等不同行业可用的决策支持产品，仍存在链条脱节问题。一方面，信息产品与行业需求之间存在“语言鸿沟”，遥感专家不懂行业业务，行业用户不理解遥感数据的潜力和局限；另一方面，从信息处理到决策支持的流程尚未标准化、自动化，过度依赖人工判读与经验传递，导致响应速度慢、决策效率低。这要求我们不仅要关注上游的数据获取与处理技术，更要重视下游的应用集成与服务模式创新。
其四，顶尖人才与自主工业软件生态存在短板。空天信息科技是高度交叉的领域，急需一批既精通电磁物理、遥感机理，又掌握人工智能、大数据技术的复合型顶尖人才。目前，这类人才总量不足，培养体系尚不健全。同时，在计算电磁学仿真、遥感数据处理、高端图形图像软件等核心工业软件方面，我国自主可控能力仍然较弱，大量依赖国外商用软件，不仅存在成本与供应链风险，更制约了技术创新的自主性与安全性。构建健康的软件开源生态、加大基础软件研发投入，已成为支撑行业长远发展的战略必需。
四、推动空天信息科技高质量发展的战略建议
面向未来，必须坚持系统观念，从顶层设计、基础设施、技术攻关、应用生态等多维度综合施策，推动空天信息科技实现高质量发展。
第一，强化顶层设计，实施国家专项。建议在国家层面设立“空天信息智能感知”科技重大专项，进行中长期系统性规划与持续稳定投入。专项应聚焦国家战略需求，凝聚高校、科研院所、企业等战略科技力量，突破共性关键技术，研制重大核心装备，建立标准规范体系，避免重复投入与碎片化发展。通过专项实施，形成“需求牵引、技术推动、应用反馈”的良性循环。
第二，构建开放协同的“空天信息”基础设施。推动建设国家空天信息云平台，打造数据共享、算法开源、算力协同的一体化服务环境。平台应集成多源遥感数据资源，提供标准化数据访问接口；建设开放算法库与模型市场，鼓励产学研各方贡献与共享AI模型；接入国家超算中心、人工智能算力中心等资源，提供弹性可扩展的算力服务。通过平台化运营，降低技术使用门槛，促进跨领域协作创新。
第三，聚力攻克核心关键技术。研发投入应向关键瓶颈领域倾斜。一是物理机理驱动的AI：发展融合电磁散射模型、辐射传输方程与深度学习的下一代智能解译框架，提升模型的可解释性与外推能力。二是全频段数据融合技术：研究多模态遥感数据的统一表征、配准、融合与协同反演方法，实现“1+1>2”的感知效能。三是实时智能处理芯片与算法：针对星上、机载等边缘计算场景，研制低功耗、高性能的专用AI处理芯片及轻量化算法，实现观测即处理、数据即信息。四是高精度计算电磁学软件：集中力量突破大型电磁仿真软件的自主可控，支持复杂目标与场景的精细化建模与性能预测。
第四，打造示范应用，赋能千行百业。选择具有重大国家需求与产业带动效应的领域，打造国家级标杆应用，以应用促技术、以市场育产业。如：在智慧国防领域，构建全球高时效态势感知系统，实现对重点区域、移动目标的持续监视与智能识别；在防灾减灾领域，研发地质灾害早期识别、洪涝干旱动态监测、森林火险预警等业务化系统，提升灾害风险防控能力；在智慧农业领域，开展作物类型识别、长势监测、产量预估、病虫害预警等精准农业服务，助力粮食安全与乡村振兴；在全球航运领域，建立基于SAR与AIS数据融合的全球船舶跟踪与行为分析系统，服务海洋经济与海上安全。通过标杆应用的牵引，推动空天信息技术与行业知识深度融合，形成可复制、可推广的解决方案，带动整个产业链的创新与升级。
五、结论与展望：迈向空天信息智能感知的新时代
空天信息科技正处于从“感知”走向“认知”、从“数据”走向“决策”的关键跃升期。它不仅是观测地球的工具，更是理解世界、预测未来、支撑决策的智慧中枢。面对新一轮科技革命与产业变革的历史机遇，我们必须以前瞻性的战略布局、系统性的技术攻关、开放性的产业生态，全力推进空天信息科技创新发展。
展望未来，一个以“全域覆盖、实时感知、智能处理、精准服务”为特征的空天信息智能感知新时代正在到来。在这个新时代中，空天信息将如同水和电一样，成为渗透经济社会发展各领域的泛在基础资源。通过持续创新与协同奋斗，我国必将能够在空天信息科技领域实现从跟跑、并跑到领跑的跨越，为构建人类命运共同体、应对全球性挑战贡献中国智慧与中国方案，真正构筑起服务于全球治理与可持续发展的智能感知与决策新基石。
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