我国高光谱迈入新时代 高分五号指标国际领先

2018年5月9日，我国高分专项中唯一一颗实现高光谱分辨率重要使命的对地观测卫星高分五号发射升空。

中国科学院上海技术物理研究所研制的可见短波红外高光谱相机作为国际首台同时兼顾宽覆盖和宽谱段的高光谱分辨率成像遥感仪器，对复杂地物、环境具有突出的识别和分类能力，它将使我国高光谱遥感技术再上新台阶。

高光谱成像技术是指在宽的光谱范围内获取观测对象一定数量观测点连续精细光谱辐射信息的一种手段。

地球上不同的元素及其化合物都有自己独特的光谱特征，光谱因此被视为辨别物质的“指纹”，是用以识别和分析不同物体特征的一种重要的“身份证”。

高光谱成像集观测对象的几何、辐射和光谱信息于一体，把传统上的相机、辐射计和光谱仪的能力集于一身，在合适的空间范围和光谱范围内，以足够的光谱、空间和辐射分辨率，定量地获取观测对象的组成成分和结构信息，同时获取观测路径上大气等外在因素的相关信息。高光谱成像技术的这些显著特点，使得其对复杂的观测对象具有突出的识别和分类能力。

高分五号卫星可见短波红外高光谱相机在提高性能指标的同时，大幅改善图像清晰度，着力消除图像光谱的畸变，配置了丰富的定标手段以确保数据的高精度和高稳定性。自2005年美国Hyperion（幅宽7.5Km，空间分辨率30m，波段数220个）高光谱相机停止工作以来，目前国际上星载短波红外高光谱数据获取基本处于空白。高分五号卫星的发射成功，不但很大程度上丰富了高光谱遥感信息资源获取的手段，尤其大幅提升了高光谱遥感图像的质量，将极大地推进和提升国际上高光谱成像遥感应用的发展水平。

作为“高分五号”卫星六大主载荷之一，可见短波红外高光谱相机是国际首台同时兼顾宽覆盖和宽谱段的高光谱相机，在60Km幅宽和30m空间分辨率下，可以获取从可见光至短波红外（400～2500nm）光谱颜色范围里，330个光谱颜色通道，颜色范围比一般相机宽了近9倍，颜色通道数目比一般相机多了近百倍，其颜色宽度的精细化程度相当于一张纸厚度的万分之几。

借助卫星在705Km轨道高度上的飞行，相机每90分钟左右从南极到北极绕地球一圈，一天绕地球近15圈，可以对地球上任何区域进行观测，通过卫星侧摆可以对地球上同一个区域一周内重复观测一次。相机一天可获取330个60Km宽40000Km长的高光谱成像条带，为建立全球典型地物图谱数据库提供丰富而高质量的数据源，将极大提高对全球陆地环境生态资源等的探测能力。与国际上经典的高光谱相机相比，该载荷幅宽提高8倍，光谱数增加近百个，信噪比提升近4倍；与美国、德国、日本、加拿大等国际上当前发展的高光谱相机比较，其综合性能和主要技术指标可保持5年以上的国际领先水平。

上海技物所研发团队提出了基于视场倍增远心成像和凸面光栅大平场度低畸变分光的高光谱成像方案，历经10年的技术攻关，突破了小F数大视场低畸变远心成像、大平场度超低畸变精细分光、在轨高精度光谱辐射定标、大规模高帧频红外焦平面探测器等关键技术，完成了高光谱相机原型样机、工程样机、电性产品、鉴定产品、发射产品的研制。凭借从基础机理到部件攻关再到整机集成的“全创新链”雄厚科研实力，实现了相机从核心芯片到整机关键部件的自主研发。科研团队从机载MAIS、OMIS和PHI等高光谱成像仪器的研制成功到现在高分五号卫星高光谱相机发射成功，已有近40年的历程，几代人的努力和梦想终成现实。

可见短波红外高光谱相机可用于观测叶绿素、藻胆素、木质素、植被细胞和含水量、水体悬浮物、水汽和二氧化碳的强吸收带、冰雪粒大小、地表矿物成分、岩石类别和油气渗漏等。将有力提升我国在环境、生态、资源、农业、林业等多个领域遥感监测方面的能力，助力美丽中国和富强中国的建设，使我国高光谱遥感技术再上新台阶，走在国际前列。

（看看新闻Knews记者：张帼霞 编辑：小虎）