國產(chǎn)衛(wèi)星高光譜分辨率對地觀測能力有什么研究進展？

        國產(chǎn)衛(wèi)星高光譜分辨率對地觀測能力對于地面物體特征的識別具有重要意義，那么，目前來看，這項能力取得了哪些進展和突破呢?本文結(jié)合相關(guān)研究，進行了簡單總結(jié)。

　    2021年，我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射高分五號衛(wèi)星，標(biāo)志著國產(chǎn)衛(wèi)星高光譜分辨率對地觀測能力再上新臺階。高分五號衛(wèi)星實現(xiàn)了哪些先進項技術(shù)突破？對中國衛(wèi)星遙感技術(shù)有什么影響？新華社記者在太原衛(wèi)星發(fā)射中心深入采訪，揭開“高分家族”這位新成員的神秘面紗。

　　高光譜成像 “天眼”監(jiān)測大氣污染

　　與此前發(fā)射的采用普通光學(xué)成像，只能看到物質(zhì)的形狀、尺寸等信息的高分衛(wèi)星不同，高分五號衛(wèi)星是“高分家族”中唯一一顆采用高光譜分辨率成像技術(shù)的衛(wèi)星，它的“視力”與眾不同。

　　高分專項工程總設(shè)計師、國防科工局重大專項工程中心主任童旭東解釋說，地球上不同的元素及其化合物都有自己獨特的光譜特征，因此，光譜被視為辨別物質(zhì)的“指紋”，是用以識別和分析不同物體特征的“身份證”。高分五號衛(wèi)星是我國光譜分辨率最高的遙感衛(wèi)星，可實現(xiàn)紫外至長波紅外譜段的全譜段觀測，通過高精度的“圖譜合一”光譜分析可以探測物質(zhì)的具體成分。

　　正因擁有高光譜的獨特“視力”，高分五號衛(wèi)星在大氣環(huán)境監(jiān)測方面具有巨大的應(yīng)用潛力。

　　高分專項應(yīng)用系統(tǒng)副總師、生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心主任王橋告訴記者，高分五號衛(wèi)星針對我國的環(huán)境污染物和環(huán)境要素在光譜選擇上做了專業(yè)設(shè)計，可專門對二氧化氮、二氧化硫等6種以上的污染氣體和大氣氣溶膠、溫室氣體等大氣環(huán)境要素進行高精度、定量化的遙感監(jiān)測，幫人們從大的空間尺度上掌握大氣污染物的空間分布和濃度。

　　“這將在很大程度上彌補我國無法有效監(jiān)測區(qū)域大氣污染的空白，在大氣和水污染防治、生態(tài)監(jiān)管等方面都能發(fā)揮重要作用。”王橋說，盡管一顆科研衛(wèi)星升空并不意味能解決所有業(yè)務(wù)化應(yīng)用的問題，但高分五號衛(wèi)星起到了很好的技術(shù)引領(lǐng)作用，經(jīng)過后續(xù)的衛(wèi)星組網(wǎng)建設(shè)，未來將極大提升我國遙感衛(wèi)星對生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的應(yīng)用水平。

　　高分五號衛(wèi)星還可探測內(nèi)陸水體、陸表生態(tài)環(huán)境、蝕變礦物、巖礦類別，為我國環(huán)境監(jiān)測、資源勘查、防災(zāi)減災(zāi)等行業(yè)，提供高質(zhì)量、高可靠的高光譜數(shù)據(jù)。

        6種先進載荷 多項技術(shù)創(chuàng)新

　　高分五號衛(wèi)星由中國航天科技集團八院負(fù)責(zé)抓總研制，總重2.8噸，是一顆設(shè)計壽命長達(dá)8年的長壽星。它配置了可見短波紅外高光譜相機、全譜段光譜成像儀、大氣主要溫室氣體檢測儀等6種先進載荷，運行于太陽同步回歸軌道，平均軌道高度705公里，從衛(wèi)星設(shè)計研制上實現(xiàn)了多項技術(shù)突破。

　　高分五號衛(wèi)星總指揮蔣光偉說，從成像精度上看，高分五號衛(wèi)星譜段范圍寬、光譜分辨率高。高分五號的可見短波紅外高光譜相機的可見光譜段光譜分辨率為5納米，幾乎相當(dāng)于一張紙厚度的萬分之一，因此對地物成分的探測十分精確。

　　衛(wèi)星搭載的由中國航天科技集團五院508所研制的大氣環(huán)境紅外甚高光譜分辨率探測儀，是國內(nèi)首個采用太陽掩星觀測方式的甚高光譜分辨率紅外光譜儀，光譜分辨率高達(dá)0.03個波束，實現(xiàn)了國產(chǎn)儀器精度的新突破。

　　從探測手段上看，高分五號衛(wèi)星是國內(nèi)探測手段最多的光學(xué)遙感衛(wèi)星，也是國內(nèi)首顆同時具有多光譜、高光譜、偏振、多角度、掩星、耀斑等多種觀測手段的光學(xué)遙感衛(wèi)星,可實現(xiàn)多種觀測數(shù)據(jù)融合應(yīng)用。

　　童旭東說，高分五號衛(wèi)星的觀測譜段覆蓋紫外至長波紅外，是世界上第一顆大氣和陸地綜合高光譜觀測衛(wèi)星。

    　“高分家族”各懷絕技 助推中國遙感衛(wèi)星升級

　　2010年高分專項立項以來，此前已有多顆高分衛(wèi)星成功發(fā)射并穩(wěn)定運行，且各個身懷絕技。

　　高分一號衛(wèi)星是“高分家族”的首發(fā)星，它視野廣闊，一眼下去覆蓋800公里，4天即可完整觀測地球一遍。

　　高分二號衛(wèi)星，比高分一號“目光”更犀利，看得更清晰細(xì)致。它的空間分辨率可達(dá)0.8米，將中國遙感衛(wèi)星空間分辨率帶進“亞米時代”。

　　高分三號衛(wèi)星，是一顆合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星，當(dāng)其他光學(xué)衛(wèi)星被黑夜和云霧遮擋住“眼睛”時，它能“不畏浮云遮望眼”，實現(xiàn)全天時、全天候的觀測。

　　高分四號衛(wèi)星，是一顆地球同步軌道衛(wèi)星，它在距地36000公里的地球同步軌道上相對靜止地駐留凝望，可以對某一目標(biāo)區(qū)域持續(xù)觀測，是氣象專家們監(jiān)測臺風(fēng)的利器。

　　童旭東表示，高分專項在軍民融合發(fā)展戰(zhàn)略中發(fā)揮了重要作用，已成為中國航天國際交流與合作的新名片，對提高我國遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的自給率具有重要意義。未來，搭載更先進光學(xué)載荷的高分六號衛(wèi)星和應(yīng)用于1：10000大比例尺地圖測繪的高分七號衛(wèi)星也將陸續(xù)投入使用。