Penetration Mapping of Forest Cover Using Spaceborne P-Band SAR： A Review of the European Space Agency’s BIOMASS Mission

ZHU Jianjun; XIE Yanzhou; FU Haiqiang; WANG Changcheng

doi:10.13203/j.whugis20240220

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Penetration Mapping of Forest Cover Using Spaceborne P-Band SAR： A Review of the European Space Agency’s BIOMASS Mission

Review | 更新时间：2026-11-05

- Penetration Mapping of Forest Cover Using Spaceborne P-Band SAR： A Review of the European Space Agency’s BIOMASS Mission
- Geomatics and Information Science of Wuhan University Vol. 50, Issue 8, Pages: 1457-1468(2025)
- 作者机构：
  
  中南大学地球科学与信息物理学院，湖南长沙，410083
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13203/j.whugis20240220
  CLC： P237
- Received：13 August 2024，
  
  Published：05 August 2025
- 稿件说明：
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朱建军,谢雁洲,付海强，等.星载P波段SAR森林覆盖层穿透测绘——欧洲空间局BIOMASS卫星综述[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(8):1457-1468.

ZHU Jianjun,XIE Yanzhou,FU Haiqiang,et al.Penetration Mapping of Forest Cover Using Spaceborne P-Band SAR: A Review of the European Space Agency’s BIOMASS Mission[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(8):1457-1468.
朱建军,谢雁洲,付海强，等.星载P波段SAR森林覆盖层穿透测绘——欧洲空间局BIOMASS卫星综述[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(8):1457-1468. DOI：10.13203/j.whugis20240220

ZHU Jianjun,XIE Yanzhou,FU Haiqiang,et al.Penetration Mapping of Forest Cover Using Spaceborne P-Band SAR: A Review of the European Space Agency’s BIOMASS Mission[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(8):1457-1468. DOI：10.13203/j.whugis20240220

摘要

森林系统是陆地生物圈最大的碳汇系统，在全球碳循环中发挥重要作用。作为欧洲空间局“地球探索者”项目的第七个卫星计划，BIOMASS卫星将搭载全球首个全极化P波段合成孔径雷达（synthetic aperture radar

SAR）载荷执行以森林测绘为主的对地观测任务，为全球碳循环建模及地表覆盖层“穿透测绘”提供有力的数据支撑。首先介绍了BIOMASS卫星系统设计与数据概况，BIOMASS卫星的三大主要任务、次要任务及其实现原理和方法，随后对BIOMASS任务所面临的潜在挑战进行分析，最后结合中国国情与实际需求对BIOMASS在国内应用进行讨论，并对国产民用P波段SAR卫星的研究进行展望。

Abstract

Forest systems are the largest carbon sink in the terrestrial biosphere and play an irreplaceable role in achieving the goal of carbon neutrality. Forest BIOMASS is a critical indicator for measuring the carbon sequestration capacity of forest ecosystems and plays a decisive role in terrestrial carbon sink estimation and carbon budgeting. However

the large-scale BIOMASS maps generated by existing techniques

such as optical remote sensing

still exhibit significant uncertainties

particularly in tropical regions. As the 7th mission in the European Space Agency's Earth Explorer program

the BIOMASS will carry the world's first fully polarimetric P-band synthetic aperture radar (SAR) payload to perform primarily global forest mapping and earth observation missions. This will provide robust scientific support for global carbon cycle modeling and“penetration mapping”of surface cover layers. This paper first introduces the system design and data acquisition overview of the BIOMASS mission

which includes the tomographic mode and the polarimetric SAR interferometry mode. The BIOMASS's three primary missions are above-ground BIOMASS mapping

forest height mapping

and forest disturbances detection

while its secondary missions are sub-surface geology surveying

sub-canopy topography mapping and measurement of glacier and ice sheet velocities. The corresponding underlying principles and methodologies are elaborated on following each primary mission. Then

this paper analyzes the potential challenges faced by the BIOMASS mission. These challenges include limitations from the low-bandwidth design

the impact of the space objects tracking radar (SOTR)

and difficulties in low-vegetation/low-BIOMASS mapping. Finally

this paper discusses the application of BIOMASS within the context of China's national conditions and actual needs. Future research on Chinese civilian P-band SAR satellites is also explored

focusing mainly on improving range resolution within the constraints of limited bandwidth

designing and optimizing lightweight high-efficiency antenna systems

and balancing high vertical resolution with high interferometric coherence (short baseline) in the tomographic mode.

关键词

Keywords

references

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