2025年12月16日

 

• 整整 15 年前，德國 TanDEM-X 任務開始進行商業測量，以創建地球的全球高程模型。
• 數位高程模型（DEM）現已成為全球地形標準。
• 為了確保地球觀測的連續性，德國航空航天中心正在研究下一代雷達衛星的概念，這些衛星具有更高的數位高程模型精度。
• 重點領域：太空旅行、地球觀測、雷達

 

整整15年前的2010年12月，一個至今仍在延續的成功故事拉開了帷幕：德國TanDEM-X任務開始進行商業資料收集，旨在創造地球全球高程模型。在接下來的六年裡，德國航空航天中心（DLR）利用兩顆衛星的數據，創建了一個覆蓋地球所有陸地表面的高精度、一致性數位高程模型（DEM）。這款獨特的產品此後已成為全球地形測量標準。

為紀念這一周年，德國航空航天中心主席安克·凱瑟-皮扎拉教授（工學博士）對任務的成果發表了評論：“TanDEM-X任務展現了持續、全面的地球觀測對於公共和私營部門至關重要的重要性。此外，該任務也彰顯了德國在衛星雷達技術和資料處理方面的卓越實力。來自太空的數據對於地球上的明智決策至關重要——從災害管理和基礎設施規劃到永續發展等諸多議題。憑藉其一流且一致的資料集，TanDEM-X能夠有效地支援企業、政府機構以及其他公共利益相關方，例如市政當局。鑑於當前的地緣政治形勢，進一步發展這些能力至關重要。”

TanDEM-X任務由兩顆衛星組成：TerraSAR-X於2007年6月15日發射，TanDEM-X於2010年6月21日發射。發射後，TanDEM-X衛星在TerraSAR-X後方約20公里處進行校準。 2010年10月，工程師引導兩顆衛星進入目前的近距離編隊飛行狀態，彼此僅相距數百公尺——這是任務中最令人興奮的階段。

在接下來的幾周里，對干涉測量能力，也就是兩顆衛星之間的相互作用進行了測試和調整。在這個過程中，兩顆衛星中的一顆向地球表面發射訊號，兩顆衛星都會接收反射回波。

在德國航空航天中心（DLR）位於奧伯普法芬霍芬的基地，研究人員利用採集到的數據計算三維高程數據，並將其拼接成全球產品，在12米×12米的全球網格上，絕對高程精度為1米。首個全球高程模型於2016年發布，作為歐洲太空總署（ESA）的哥白尼數位高程模型（DEM）免費提供。

在2025年12月11日由德國航空航天中心（DLR）高頻技術與雷達系統研究所主辦的周年紀念活動上，DLR空間事務執行委員會成員安克·帕格爾斯-克普博士表示：「透過TanDEM-X任務，我們與私營部門合作夥伴共同在雷達遙感領域樹立了技術里程碑。這項任務獲取廣泛的三元雷達數據

 

超越數位高程模型

該任務最初計劃為期五年。然而，由於燃料儲備充足且衛星狀況良好，至今仍能可靠運作。因此，為了記錄和利用地球地形的時空變化，任務進一步擴展了全球覆蓋範圍。由此產生的「DEM 變化圖」可透過德國航空航天中心 (DLR) 地理服務免費取得。此外，基於 2017 年至 2020 年資料的獨立 DEM 也將從 2026 年初開始透過 TanDEM-X 科學系統提供。

在商業方面，這些數據由空中巴士防務與航太有限公司進行銷售，也被德國聯邦國防部等機構使用。此外，超過6500名科學家利用這些數據開展了許多科學項目，並獲得了寶貴的新見解。

使用 TanDEM-X 資料的科學研究專案範例：

• 測量全球冰川的冰量損失
• 南極外流冰川接地線位移的測量
• 對穀物、水稻或玉米等作物的生長進行高精度測量
• 創建全球森林/非森林地圖
• 對商業用途森林的觀察
• 高精度全球水徑流圖的生成
• 打造全球城市足跡

 

展望未來：MirrorSAR

為確保德國在地球觀測領域的持續發展，德國航空航天中心（DLR）正在研發下一代雷達衛星的新概念，旨在鞏固TanDEM-X的成功經驗。其主要目標是提高數位高程模型的精度。

德國航空航天中心（DLR）高頻技術與雷達系統研究所所長阿爾貝托·莫雷拉教授強調：「TanDEM-X 的表現遠遠超出預期。因此，後續任務的要求也相應提高。我們計劃利用已被證明特別適用的多基地雷達系統 MirrorSAR，創建一個比 TanDEM-X精度高一個數量級的地形模型。

MirrorSAR系統由一顆主衛星和三顆或更多顆輔助衛星組成，主衛星負責照射目標區域，而輔助衛星則僅作為接收器，將資料「鏡像」回主衛星。這顯著降低了對接收衛星的要求。因此，為了實現經濟高效的部署，NewSpace平台非常適用——這些小型衛星的製造成本要低得多。

 

[照片]

(A) TanDEM-X 高程模型在巴伐利亞南部的可視化

該地區以湖泊聞名。圖中可見慕尼黑市（右上角）、施塔恩貝格湖（中部）、阿默湖（中偏左）、佩森貝格（左下角）以及萊希河（左）、伊薩河（中部）和芒格福爾河（右）。

(B) TanDEM-X 高程模型在中歐和南歐的可視化

圖中清晰可見阿爾卑斯山脈（中部）、義大利北部的波河谷以及喀爾巴阡山脈環繞的匈牙利大平原。

(C) 萊茵褐煤礦區的 TanDEM-X 影像

這裡比較了 2010/2014 年和 2018 年，以及 2018 年和 2023 年的影像。在此期間，高程變化分幾個階段清晰可見。中間和右側影像中的紅色區域顯示了煤炭開採的進展，而藍色區域則顯示了由此產生的覆蓋層的位移。

(D) 智利和阿根廷交界處南巴塔哥尼亞冰原的 TanDEM-X 高程模型和高程變化圖

紅色區域表示冰川大部分地區的海拔高度下降了30公尺。只有較小的藍色區域表示冰川極小部分的積雪量增加。

(E) 全球 TanDEM-X 森林地圖

德國航空航天中心（DLR）提供的特殊資料集：為此，用於全球的干涉測量數據由 TanDEM-X 記錄的高程模型，以及已經開發出用於數據處理的人工智慧演算法。