高光谱观测卫星及应用前景

孙允珠,蒋光伟,李云端,杨 勇,代海山,何 军,王 琦，叶擎昊,曹 琼

(1.上海航天技术研究院,上海 201109; 2.上海卫星工程研究所,上海 201109； 3.国家国防科技工业局 重大专项工程中心，北京 100048)



高光谱观测卫星及应用前景

孙允珠1,蒋光伟1,李云端2,杨 勇2,代海山2,何 军2,王 琦3，叶擎昊2,曹 琼2

(1.上海航天技术研究院,上海 201109; 2.上海卫星工程研究所,上海 201109； 3.国家国防科技工业局 重大专项工程中心，北京 100048)

介绍了我国高分辨率对地观测系统重大专项中第一颗实现高光谱分辨率观测的高光谱观测卫星(GF-5)卫星及其应用前景。该卫星设计运行于高度705 km的太阳同步轨道，装载可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪、大气主要温室气体监测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪、大气气溶胶多角度偏振探测仪、大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪共6台有效载荷。卫星的光谱分辨率高且谱段全，具备高光谱与多光谱对地成像、大气掩星与天底观测、大气多角度偏振探测、海洋耀斑观测等多种观测模式，获取从紫外至长波红外(0.24～13.3 μm)高光谱分辨率遥感数据；数据辐射分辨率高，载荷的光谱分辨率最高0.03 cm-1，具备在轨定标功能，绝对辐射定标精度优于5%，光谱定标精度最高0.008 cm-1；长波红外空间分辨率高；高码速率数传；高可靠长寿命设计。卫星入轨后将在环境综合监测、国土资源调查和气候变化研究等方面发挥重要作用。其典型应用有陆表环境综合观测、陆表局地高温及城市热岛效应监测、矿物填图、大气成分全球遥感监测和大气污染气体监测等。

遥感卫星； 高光谱观测卫星(GF-5)； 高光谱载荷； 大气探测； 对地成像； 偏振探测； 掩星观测； 高光谱应用

0 引言

高光谱遥感融合了成像与光谱技术，可实现空间信息、光谱信息和辐射信息的综合观测，提升了遥感观测的信息维度，极大地推动了遥感技术发展，目前其应用领域已涵盖了地球科学的很多方面，在地质制图、植被调查、海洋遥感、农业遥感、大气研究、环境监测等领域发挥了重要作用[1]。高光谱遥感利用目标的不同光谱特性，通过获取高光谱分辨率的观测数据实现对目标的精确识别与定量反演，可弥补多光谱或全色成像遥感定量应用的局限和不足，成为各国竞相发展的重要技术。美国于2000年7月和11月发射了EO-1卫星和MightySat II卫星，分别搭载了光栅分光式的Hyperion和空间干涉式的FTHSI高光谱成像仪，开创了星载高光谱对地成像技术在轨应用先河[2-3]。针对大气环境及成分探测需求，美国已实现大气探测高光谱载荷的业务化运行，如美国的Aura卫星的OMI和TES、Aqua卫星的AIRS等载荷[4-5]。此外，欧空局在2002年发射的ENVISAT卫星上也装载了MERIS，SCIAMACHY，MIPAS等高光谱遥感载荷，在轨运行约10年，实现了对陆地、大气、海洋及冰盖的连续观测及业务监测[6]。目前国内尚未实现对陆表环境的高光谱成像业务观测，且对大气痕量气体、温室气体、污染气体等大气成分的总量及其空间分布缺乏综合探测能力，亟需发展相关高光谱对地成像及大气探测载荷。

高光谱观测卫星(GF-5卫星)是我国第一颗高光谱综合观测卫星，该卫星设计运行于太阳同步轨道，轨道高度705 km，主要用于获取从紫外到长波红外谱段的高光谱分辨率遥感数据产品，是实现高分专项“形成高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率和高精度观测的时空协调、全天候、全天时的对地观测系统”目标的重要组成部分，是实现国家高分辨率对地观测能力的重要标志之一。发展高光谱观测卫星，掌握高光谱遥感信息资源的自主权，摆脱对国外高光谱遥感数据的依赖，是国家的紧迫需求，具有重大战略意义。高光谱观测卫星研制的主要目的是利用卫星装载的各类高光谱遥感仪器，面向国家污染减排、环境质量监管、大气成分与气候变化监测、国土资源调查等重大需求，开展污染气体、温室气体、区域环境空气质量、水环境和生态环境、大气成分、气候变化、地矿资源调查等高光谱遥感监测应用示范。推进在农业、减灾、国安、公安、城市建设、水利、交通、林业、地震、海洋、测绘、统计等部门的应用。本文介绍了高光谱观测卫星及其应用前景。

1 目标任务

高光谱观测卫星研制的主要目标是提升我国星载高光谱对地遥感能力，实现对大气环境、水环境和生态环境的综合监测。卫星主要任务为：

a)对内陆水体和陆表生态环境进行综合监测，以满足环境保护、监测、监管、应急、评价、规划等领域的需求。

b)对CO2，CH4，O3，NO2，SO2等大气成分和气溶胶进行监测，以满足大气环境监测和气候变化研究的需求。

c)对地质找矿典型蚀变矿物以及主要岩石类型等进行勘测，以满足资源调查和地质填图等需求。

d)为农业、减灾、国安、公安、城市建设、交通、林业、地震、海洋、测绘、统计等部门提供监测服务，提高行业应用的能力。

高光谱观测卫星在轨飞行如图1所示。

2 主要技术特点

高光谱观测卫星具备滚动机动和偏流角补偿能力，探测谱段涵盖紫外至长波红外波段，星上多项技术填补了国内空白，技术指标达到国际先进。

a)光谱分辨率高且谱段全

国际首次具备紫外-可见-红外(短波、中波、长波)全谱段的高光谱观测能力，观测光谱分辨率最高0.03 cm-1，光谱定标精度最高0.008 cm-1。配置的对地成像载荷可获取地表目标的可见-短波红外谱段高光谱和多光谱图像，幅宽可达60 km，与国外同类载荷(如Hyperion)相比，其幅宽更大且具备短波-中波-长波红外多光谱观测能力，填补国内地表高光谱-多光谱综合观测空白。配置大气探测载荷可获取紫外-可见-红外谱段大气成分吸收谱线数据，反演后可获取CO2，CH4，O3，NO2，SO2等大气成分浓度及云和气溶胶参数产品，结合地表高光谱成像数据产品，可实现大气环境、水环境和生态环境综合观测，为用户提供全谱段、高精度的高光谱观测产品。

b)卫星观测和定标模式多

国内首次应用高光谱-多光谱对地成像观测模式，以及天底观测、掩星观测、海洋耀斑观测等多种大气探测模式，采用大幅宽高光谱成像、高分辨率长波红外分裂窗观测、多角度偏振探测、在轨光谱定标及辐射定标等技术，实现对大气及地表目标的高光谱综合观测。

c)卫星数据辐射分辨率高

可见短波红外高光谱相机可见近红外通道的信噪比大于200，短波红外通道的信噪比大于100。在轨采用漫反射板+比辐射计方案进行辐射定标，绝对辐射定标精度优于5%，相对辐射定标精度优于3%。

全谱段光谱成像仪可见近红外谱段信噪比大于200，短波红外谱段信噪比大于150，中长波红外谱段噪声等效温差小于0.2 K。可见至短波红外通道采用漫反射板+比辐射计方案进行在轨辐射定标，绝对辐射定标精度优于5%，相对辐射定标精度优于3%；中、长波红外通道采用变温黑体进行在轨辐射定标，定标精度优于1 K(300 K)。

大气主要温室气体监测仪采用4路高通量、一体化空间外差干涉仪，可实现CO2，CH4通道信噪比大于250。在轨采用漫射板+光陷阱+比辐射计方案进行辐射定标，绝对辐射定标精度优于5%，相对辐射定标精度优于2%。

大气痕量气体差分吸收光谱仪的紫外谱段信噪比大于200，可见谱段信噪比大于1 300。在轨采用灯+漫透射板和太阳+漫反射板方案进行辐射定标，绝对辐射定标精度优于5%，相对辐射定标精度优于3%。

大气气溶胶多角度偏振探测仪信噪比大于500。通过地面实验室大口径积分球+TRAP探测器实现辐射定标，结合在轨场地定标可实现辐射定标精度优于5%。利用实验室高精度偏振光源对其偏振探测精度进行测试和验证，偏振探测精度优于2%。

d)长波红外空间分辨率高

全谱段光谱成像仪配置了长波红外分裂窗通道(10.3～11.3，11.4～12.5 μm)，保证分裂窗通道噪声等效温差小于0.2 K，且空间分辨率40 m，幅宽60 km，可实现温排水监测、旱情/洪涝监测、地表能量平衡评估等红外遥感定量应用。

e)高码速率数传技术

卫星装载了多台高光谱分辨率有效载荷，输入码速率高达2.27 Gb/s，对数传码速率及可靠性提出了极高要求。为此，数传综合处理器采用新型的FLASH存储技术，可实现内部读写处理速率5.12 Gb/s；采用高速串行传输技术(TLK2711)，数据传输速率2.0 Gb/s。采用双通道混合传输模式，提高了星地数据传输利用率，最大化利用星地传输信道；采用极化复用二维驱动点波束天线，可实现450 Mb/s×2的对地数据传输能力。

f)高可靠长寿命设计

卫星设计寿命8年，是目前国内设计寿命最长的光学遥感卫星。长寿命要求卫星在空间环境效应、活动部件的转动圈数、消耗性原料等方面采用高可靠设计。在继承已有成熟设计方案的基础上，高光谱观测卫星针对各寿命薄弱环节开展了方案优化设计，采取改进措施，并开展长寿命专项试验验证，加严产品过程测试和控制，确保卫星达到8年设计寿命要求。

3 卫星设计方案

高光谱观测卫星发射总质量不大于2 850 kg，采用太阳同步轨道，标称高度705 km，升交点地方时13：30。卫星发射与飞行状态如图2所示。根据用户需求及目标任务，高光谱观测卫星共装载有效载荷6台，如图3所示。其中：对地成像载荷2台，分别为可见短波红外高光谱相机(AHSI)和全谱段光谱成像仪(VIMI)，光谱通道及空间分辨率特性如图4所示，其对地成像谱段覆盖可见、短波、中波以及长波红外，空间分辨率20～40 m，可满足我国在环境综合监测和国土资源勘查等方面的应用需求；大气探测载荷4台，分别为大气主要温室气体监测仪(GMI)、大气痕量气体差分吸收光谱仪(EMI)、大气气溶胶多角度偏振探测仪(DPC)和大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪(AIUS)，光谱通道及空间分辨率特性如图5所示，依据大气成分的吸收谱线特征、云及气溶胶的吸收散射特性，大气探测载荷谱段覆盖紫外、可见、短波至长波红外，可满足我国对大气环境监测、空气质量遥感、气候变化研究等方面的应用需求。

高光谱观测卫星的6台有效载荷包含了对地成像载荷和大气探测载荷，既要保证对地成像载荷足够的空间分辨率，也要考虑大气探测载荷的全球覆盖及快速重访，对卫星轨道综合优化设计提出了更高要求。经优化，高光谱观测卫星选择高度705 km的太阳同步回归冻结轨道。该轨道的准回归周期7 d，每隔7 d的星下点轨迹向西漂移53.9 km，保证两台窄视场的相机(可见短波高光谱相机和全谱段光谱成像仪)的刈幅(60 km)无缝搭接，配合卫星±25°侧摆能力，可实现5 d我国领土及近海周边重访，同时该轨道高度可保证大视场的大气探测载荷在1～2 d内全球覆盖，还能与美国A-TRAIN卫星星座(轨道高度705 km)的相关载荷数据进行比对，相互验证数据精度，提升数据质量。

3.1 卫星主要技术指标

高光谱观测卫星具备滚动机动和偏流角补偿能力，其探测谱段涵盖了紫外至长波红外的光学波段，在国际上首次实现宽幅(60 km)、可见短波红外高光谱(5～10 nm)对地观测能力，在国内首次采用太阳掩星模式探测大气成分，在国际上首次采用星载空间外差一体化干涉仪探测温室气体，采用的多角度偏振技术将填补国内天基大气气溶胶探测领域的空白，光谱分辨率、灵敏度、定标精度等指标具备国际领先水平。卫星主要性能指标见表1。

表1 高光谱观测卫星主要性能指标

3.2 卫星组成

高光谱观测卫星继承SAST-ML1(SAST 3000)公用平台方案。卫星由服务平台和有效载荷舱两部分组成，如图6所示。

其中：载荷舱采用两舱阶梯布局增大对地安装面，通过合理优化布局确保满足各载荷视场要求。姿轨控分系统采用零动量控制，同时具备偏置动量控制的能力，实现卫星长期在轨姿态稳定控制、偏航导引和姿态机动控制。电源分系统采用太阳电池阵和2组70 A·h镉镍蓄电池联合供电、28V全调节直流母线，二次电源采用分散式供电；太阳电池阵使用三结砷化镓贴片，总面积22.46 m2。太阳电池阵分系统采用单翼偏置构型太阳翼、一维对日定向跟踪的驱动。测控分系统采用统一S波段(USB)体制+GPS的测控。数管分系统由星上数管计算机(CTU)和1553B总线组成。数管计算机(CTU)使用TSC695F CPU，总线通信协议采用基于1553B总线的二级拓扑结构：数管计算机为一级主控制器，各有效载荷、GPS接收机、数传综合信息处理器等单机为二级管理单元。数传分系统采用极化复用技术，通过二维点波束天线下传信号，码速率2×450 Mb/s，固存容量2 Tb，数据格式符合CCSDS AOS传输协议。

3.3 卫星程控

高光谱观测卫星采用作业表结合延时注数的方式完成在轨业务程控。地面系统在卫星对地面站可见时，将业务程控周期内的延时注数内容一次性上注，并存储入卫星数管分系统。当延时注数的时间参数发送满足条件后，数管单元自动将注数内容发送至相应RT号终端，完成注数。作业表及延时注数的数据流程如图7所示。数传分系统通过作业表规定数传工作模式、数传站站号、作业开始时刻、作业持续时间等内容。星上根据上注作业表中的内容，在开始进行数传前解释作业表，生成天线开始计算指令，输出天线驱动角，自主进行天线驱动并执行数传工作模式和数据下传；有效载荷分系统通过延时注数及载荷内部指令结合的方式对有效载荷进行控制。通过卫星作业表及延时注数，可使高光谱观测卫星在全球任意位置均可对有效载荷的作业参数进行设定，不再受限于地面站。

3.4 微振动抑制

高光谱观测卫星装载的大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪核心部件是具备8倍光程放大能力的傅里叶变换干涉仪，其对振动环境较敏感，为此设计了专用的高性能隔振装置。该装置主要由隔振单元4个、压紧释放单元4个和直属件若干构成，如图8所示。可将各方向的频率20～500 Hz扰动衰减至10mg级以下。

3.5 有效载荷

可见短波红外高光谱相机采用离轴三反望远镜，经基于高效凸面闪耀光栅的Offner光谱仪进行精细分光，实现幅宽60 km、谱段范围400～2 500 nm、共330个通道的高光谱成像；设置星上定标装置，可实现在轨光谱及辐射定标；可进行光谱在轨实时编程并选择任意谱段下传。

可见短波红外高光谱相机如图9所示。该载荷获取的高光谱数据可用于生态环境监测、饮用水源地污染源监测、矿物识别、高光谱矿产资源调查与评价、高光谱地质环境调查与监测等。可见短波红外高光谱相机VNIR，SWIR谱段的外景成像合成图如图10所示。

全谱段光谱成像仪采用离轴三反主光学系统，利用组合滤光片方式实现谱段12个、幅宽60 km、空间分辨率20 m(VIS，SWIR)/40 m(MWIR，LWIR)的多光谱对地成像；采用漫反射板组件和黑体实现不同谱段高精度在轨辐射定标。

全谱段光谱成像仪如图11所示。该载荷获取多光谱对地成像数据，可用于获取水体、植被、冰川、生态、矿产资源等分布信息，通过设置红外分裂窗谱段提高红外探测精度，反演高精度陆表、水表温度，提升我国在环境监测及资源调查等领域的能力。全谱段光谱成像仪外场成像图如图12所示。

大气主要温室气体监测仪利用二维指向镜获取来自地球的反射太阳光，经主光学、4个独立的一体化空间外差干涉仪获取干涉数据；在轨定标由漫反射板、比辐射计、光陷阱和挡门机构共同实现。

大气主要温室气体监测仪如图13所示。该载荷获取的高光谱数据，可用于定量反演CO2，CH4等气体的平均柱浓度，监测大尺度范围内大气主要温室气体的全球变化。2015年2月，利用外场塔吊在室外定标场完成外场试验，获得反演结果，用GOSAT卫星2014年产品推算当月XCO2，XCH4浓度，结果表明：外场试验的XCO2反演结果与GOSAT产品偏差<1%；XCH4反演结果与GOSAT产品偏差<2%(如图14所示)[8]。

大气痕量气体差分吸收光谱仪采用推扫方式及4路光栅光谱仪获取紫外至可见波段高光谱大气探测数据；可通过星上定标装置实现在轨光谱及辐射定标。

大气痕量气体差分吸收光谱仪如图15所示。该载荷将用于定量监测全球/区域痕量污染气体成分的分布和变化，监测我国上空及全球空气质量变化与污染气体的分布输运过程，分析人类活动排放和自然排放过程对大气组成成分和全球气候变化的影响。该载荷对合肥某电厂外场探测试验的反演结果如图16所示。

大气气溶胶多角度偏振探测仪采用超广角镜头实现画幅式成像，通过检偏/滤光组件转动，获取大气气溶胶和云的多角度、多波段偏振辐射信息。

大气气溶胶多角度偏振探测仪如图17所示。利用该载荷获取的沿轨9个角度、3个偏振方向的多光谱偏振辐射数据，可提供全球大气气溶胶和云特性产品，同时为其他载荷提供大气校正数据。该载荷的490 nm通道3个偏振方向外场成像如图18所示。

大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪通过自动跟踪太阳完成掩星观测，获取在750～4 100 cm-1光谱范围内的目标光谱的干涉信号。

大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪如图19所示。该载荷获取的不同高度(20～100 km)高光谱分辨率、高信噪比和宽波段的大气精细吸收光谱，可用于分析大气成分的切向分布，为气候变化研究和大气环境监测提供科学依据。

大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪采用CO，CH4气体池进行光谱定标验证试验。通过激光光谱定标系数，对气体吸收峰进行校正，得到CO，CH4两种气体吸收峰的校正曲线，通过与HITRAN数据库进行比对，InSb通道光谱定标精度优于0.002 9 cm-1，MCT通道光谱定标精度优于0.000 6 cm-1。

4 卫星应用前景

高光谱观测卫星主要实现对大气环境、水环境和生态环境的高光谱综合观测，其观测目标及应用见表2。

表2 高光谱观测卫星观测目标及应用

高光谱观测卫星发射入轨后将在污染气体、温室气体、大气气溶胶遥感监测、重点城市群空气质量及城市热岛效应监测、农林评估、饮用水源地监测、矿产资源调查等方面首先开展应用。典型应用如下。

a)陆表环境综合观测

利用全谱段光谱成像仪长波红外谱段实现对陆表温度、火点监测，全天时监测环境突发事件；结合可见短波红外高光谱相机在可见-短波红外谱段内的高光谱数据，实现对陆表生态、植被破环、农作物长势等的高精度监测，如图20所示。图20中：底图用NPP卫星的VIIRS图像作为替代数据[7]。

b)矿物填图

用可见短波红外高光谱相机生成目标区域可见-短波红外(0.4～2.5 μm)的高光谱数据立方图如图21所示，并对典型蚀变矿物进行识别，根据蚀变矿物填图可确定矿物分布和成矿靶区。

c)局地高温及城市热岛效应监测

全谱段光谱成像仪的长波红外地表温度(LST)产品具有40 m的空间分辨能力，如图22所示。与MODIS 1 000 m LST产品相比，可更好地用于陆表局地高温分析与城市热岛监测[8]。

d)大气成分全球遥感监测

用大气痕量气体差分吸收光谱仪和大气主要温室气体监测仪的高光谱遥感数据可获取NO2，SO2，CO2，O3，CH4等大气成分浓度的全球分布，为大气环境监测、气候变化研究提供基础数据，如图23所示。图23中：用FY-3卫星臭氧总量探测仪(TOU)、ENVISAT/SCHIAMACHY的数据产品

作为替代数据[6，9-10]。

e)大气污染气体监测

用大气痕量气体差分吸收光谱仪获取边界层NO2，SO2柱总量产品，评价全国空气污染情况；根据NO2，SO2柱总量分布情况，确定2010年7月华北地区燃煤电厂污染等级，如图24、25所示。图24、25中：用Aura/OMI的数据作为替代数据进行应用示范展示[11]。

我国地域广博，资源丰富，但随着国民经济的高速发展，资源现状与需求的矛盾日趋突出，且由于大部分重点成矿区带地处西部偏远地区和境外，为此，必须加强资源勘探能力，科学准确地掌握、管理和评价我国的自然资源。高光谱观测卫星获取的宽幅、高光谱-多光谱对地成像数据可显著缩短前期勘探过程，减少区域性地面调查评价工作，极大节省相关资源勘探成本。

此外，气候变化已成为当今国际社会普遍关心的全球性问题。高光谱观测卫星可获取全球大气成分数据，形成对主要温室气体(CO2，CH4等)、主要化学反应气体(O3，NO2，SO2等)、大气气溶胶等主要气候因子的全球、长期、定量和综合观测能力。为提高气候预估的准确率、减缓和适应气候变化的影响、监测与控制区域大气成分污染等方面的国家决策提供科学支持。

综上，发展高光谱观测卫星，对地物目标及大气成分、云和气溶胶进行高光谱综合观测，可满足我国在污染减排、生态和环境安全、天地一体化监测体系构建、矿产资源调查、地质填图、农作物分类与估产等领域对高光谱遥感数据的迫切需求，填补我国在大气环境、水环境和生态环境高光谱综合观测领域空白。高光谱观测卫星投入业务运行后，将使我国掌握高光谱遥感信息资源的自主权，摆脱对国外高光谱遥感数据的依赖，满足国家对高光谱数据的紧迫需求，对发展我国高分辨率对地观测系统有重要的意义。

5 结束语

高光谱观测卫星具备可见至短波红外高光谱成像、可见至长波红外多光谱成像、紫外至短波红外高光谱大气探测、可见至近红外多角度偏振成像、红外掩星高光谱大气探测、海洋耀斑观测等多种观测能力，星上多项技术填补了国内空白，技术指标国际先进，获取的紫外-可见-红外谱段的高光谱探测数据，将实现对大气环境、水环境、生态环境的综合观测，为我国各部门提供急需的各类高光谱遥感数据，进一步提升我国高光谱遥感信息获取能力。面向国家各行业迫切的业务需求，依托高光谱观测卫星遥感技术，后续将大力发展大气环境监测、水资源及生态环境观测卫星，逐步发展高轨高光谱观测卫星，形成面向多用户、高-低轨联合观测的高光谱卫星综合观测体系。

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Hyper-Spectral Observation Satellite and It’s Application Prospects

SUN Yun-zhu1, JIANG Guang-wei1, LI Yun-duan2, YANG Yong2, DAI Hai-shan2,HE Jun2, WANG Qi3, YE Qing-hao2, CAO Qiong2

(1. Shanghai Academy of Spaceflight Technology, Shanghai 201109, China; 2. Shanghai Institute of Satellite Engineering, Shanghai 201109, China; 3. Major and Special Engineering Center, State Administration of Science, Technology and Industry for National Defense, Beijing 100048, China)

The characteristics and its application prospects of Hyper-Spectral Observation Satellite (GF-5) are presented in this paper, which will be the first satellite to achieve hyper-spectral observation in National Key Projects of High Resolution Earth Observation System in China. It was designed to run on sun-synchronous orbit. The orbit altitude was 705 km and local time of ascending node was 13∶ 30. Six payloads were carried on it, which were Advanced Hyper-spectral Imager (AHSI), Visual and Infrared Multispectral Imager (VIMI), Greenhouse-gases Monitoring Instrument (GMI), Environmental trace gases Monitoring Instrument (EMI), Directional Polarization Camera (DPC) and Atmospheric Infrared Ultra-spectral Sounder (AIUS). By using them, the satellite has high resolution and hyperspectral band. The satellite can obtain the hyper-spectral remote sensing data from ultraviolet to long wave infrared bands. The various observation modes of hyper-spectral and multi-spectral earth imaging, occultation and nadir observation for atmosphere, multi-angular polarization observation and ocean sun-glint observation are adopted. The highest spectral resolution is 0.03 cm-1and on-board calibration is provided. The radiometric calibration accuracy is better than 5% and the spectral calibration accuracy is up to 0.008 cm-1. The satellite has high spatial resolution of long wave infrared band, high code rate of data transmission and long life design. When in orbit, the satellite will play an important role in atmospheric environment monitoring, land and resources survey, and climate changing research. The typical applications include land surface environment comprehensive observation, monitoring of land surface local high temperature and heat island effect, mineral mapping, remote sensing monitoring of global distribution of atmosphere contents and air pollution monitoring of SO2and NO2.

remote sensing satellite; Hyper-Spectral Observation Satellite; hyper-spectral instrument; atmosphere sounding; land imaging; polarization observation; occultation observation; hyper-spectral data application

1006-1630(2017)03-0001-13

2017-01-15；

2017-06-07

高分辨率对地观测系统重大专项(民用部分)科研项目资助(50-Y20A38-0509-15/16)

孙允珠(1961—)，女，研究员，GF-5卫星总设计师，中国航天科技集团公司学术带头人，主要从事气象与环境监测卫星系统研究。

O433.1； P27； P414

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10.19328/j.cnki.1006-1630.2017.03.001