我國高光譜遙感技術邁入新時代,高分五號可見短波紅外高光譜相機...

我國高分專項中唯一一顆實現高光譜解析度重要使命的對地觀測衛星高分五號，5月9日發射升空。解放日報·上觀新聞記者獲悉，中國科學院上海技術物理研究所研製的可見短波紅外高光譜相機作為國際首臺同時兼顧寬覆蓋和寬譜段的高光譜解析度成像遙感儀器，對複雜地物、環境具有突出的識別和分類能力，它將使我國高光譜遙感技術再上新臺階。

光譜解析度越高，譜段數越多，對目標光譜細節特徵的展示越充分

 

提升遙感信息質量，填補當前國際空白

高光譜成像技術是指在寬的光譜範圍內獲取觀測對象一定數量觀測點連續精細光譜輻射信息的一種手段。地球上不同的元素及其化合物都有自己獨特的光譜特徵，光譜因此被視為辨別物質的「指紋」，是用以識別和分析不同物體特徵的一種重要的「身份證」。高光譜成像集觀測對象的幾何、輻射和光譜信息於一體，把傳統上的相機、輻射計和光譜儀的能力集於一身，在合適的空間範圍和光譜範圍內，以足夠的光譜、空間和輻射解析度，定量地獲取觀測對象的組成成分和結構信息，同時獲取觀測路徑上大氣等外在因素的相關信息。高光譜成像技術的這些顯著特點，使得其對複雜的觀測對象具有突出的識別和分類能力。

高分五號衛星可見短波紅外高光譜相機在提高性能指標的同時，大幅改善圖像清晰度，著力消除圖像光譜的畸變，配置了豐富的定標手段以確保數據的高精度和高穩定性。自2005年美國Hyperion（幅寬7.5Km，空間解析度30m，波段數220個）高光譜相機停止工作以來，目前國際上星載短波紅外高光譜數據獲取基本處於空白。高分五號衛星的發射成功，不但很大程度上豐富了高光譜遙感信息資源獲取的手段，尤其大幅提升了高光譜遙感圖像的質量，將極大地推進和提升國際上高光譜成像遙感應用的發展水平。

 

寬幅寬譜圖譜合一，實現國際領跑

作為「高分五號」衛星六大主載荷之一，可見短波紅外高光譜相機是國際首臺同時兼顧寬覆蓋和寬譜段的高光譜相機，在60Km幅寬和30m空間解析度下，可以獲取可見光至短波紅外（400～2500nm）光譜顏色範圍裡，330個光譜顏色通道，顏色範圍比一般相機寬了近9倍，顏色通道數目比一般相機多了近百倍，其顏色寬度的精細化程度相當於一張紙厚度的萬分之幾。藉助衛星在705Km軌道高度上的飛行，相機每90分鐘左右從南極到北極繞地球一圈，一天繞地球近15圈，可以對地球上任何區域進行觀測，通過衛星側擺可以對地球上同一個區域一周內重複觀測一次。相機一天可獲取330個60Km寬40000Km長的高光譜成像條帶，為建立全球典型地物圖譜資料庫提供豐富而高質量的數據源，將極大提高對全球陸地環境生態資源等的探測能力。與國際上經典的高光譜相機相比，該載荷幅寬提高8倍，光譜數增加近百個，信噪比提升近4倍；與美國、德國、日本、加拿大等國際上當前發展的高光譜相機比較，其綜合性能和主要技術指標可保持5年以上的國際領先水平。

 

滿足環境資源監測需求 助力美麗中國建設

上海技物所研發團隊提出了基於視場倍增遠心成像和凸面光柵大平場度低畸變分光的高光譜成像方案，歷經10年的技術攻關，突破了小F數大視場低畸變遠心成像、大平場度超低畸變精細分光、在軌高精度光譜輻射定標、大規模高幀頻紅外焦平面探測器等關鍵技術，完成了高光譜相機原型樣機、工程樣機、電性產品、鑑定產品、發射產品的研製。憑藉從基礎機理到部件攻關再到整機集成的「全創新鏈」雄厚科研實力，實現了相機從核心晶片到整機關鍵部件的自主研發。科研團隊從機載MAIS、OMIS和PHI等高光譜成像儀器的研製成功到現在高分五號衛星高光譜相機發射成功，已有近40年的歷程，幾代人的努力和夢想終成現實。

可見短波紅外高光譜相機可用於觀測葉綠素、藻膽素、木質素、植被細胞和含水量、水體懸浮物、水汽和二氧化碳的強吸收帶、冰雪粒大小、地表礦物成分、巖石類別和油氣滲漏等。將有力提升我國在環境、生態、資源、農業、林業等多個領域遙感監測方面的能力，助力美麗中國和富強中國的建設，使我國高光譜遙感技術再上新臺階，走在國際前列。