“高分五号”卫星光学遥感载荷的技术创新

◆孙宇航 王威卜 黄启宏 袁 虹

“高分五号”卫星光学遥感载荷的技术创新

◆孙宇航 王威卜 黄启宏 袁 虹

（成都信息工程大学 四川 610000）

“高分五号”卫星所配置的两台遥感载荷代表着当时国内外载荷研究领域高水准成就的遥感载荷。不论是对大气环境的监测，还是光谱成像的效果，比起之前的研究，都向前迈进了很大一步。本文主要就“高分五号”所使用的两台卫星光学遥感载荷，在技术层面的创新做一个简要的研究。以期能够在遥感载荷的未来发展方向上有一个更好的展望。

卫星光学；遥感载荷；技术创新

“高分五号”卫星的成功研发具有重要的意义。它是国家十五年计划中的专项任务之一，也是全世界第一颗全谱段的高光谱卫星。这颗卫星搭配了6个载荷，分别为大气环境中的红外甚高光谱的分辨率探测器，高光谱的相机，对温室气体的探测器，气溶胶偏振探测器以及针对污染气体探测的光谱仪。这六个载荷在技术层面都得到了明显的改进和创新，其中勘察大气环境以及探测污染气体的载荷，还分别是中国首个用于该途径的光谱仪，而温室气体的探测仪，更是国际上首个用于空间外差的有效载荷，这足以见得我国的航天科研技术正在高速发展，充分展现我国的雄厚实力。

1 创新技术点分析

所谓的大气环境检测仪，是我国第一个高光谱分辨率的探测器。它的特殊之处在于分辨率极高，探测范围最广，还可以自动跟踪太阳。它是同种类探测器中，能够获得数据最为精密，探测气体种类最多的探测器。而光谱成像仪，谱端范围广是它的最大特色。在国际上已经发射成功的卫星中，也有搭配有关光谱成像的载荷，其中搭配载荷谱段最大值是9个谱段，而“高分五号”上的这个光谱成像器，它所包含的谱段共计12个，加上极高的分辨率，使得它能向地球传回极其珍贵的重要讯息。能够接收到全谱段的数据观测信息，这在国际上也是第一次，而对于国内的技术提升而言，该技术的创造也显得十分有意义。它的出现，填补了国内高光谱和多光谱能够统一进行勘测的空白，再用它搭配上大气勘测的载荷，就可以在“高分五号”上实现水文探测、大气探测、生态环境监测多位一体的实时监测。

除此之外，多种观测模式的集合，也是“高分五号”上载荷技术创新的特点之一，与传统模式下单一的观测模式体验不同，“高分五号”上的观测模式多达二十多种，包含了海陆空各个领域，遥感光学中所有主要的观测模式均包含在内。这样丰富的观测模式，搭配上极高的数据传输效率，使得卫星上接收到的讯号和信息能够在第一时间传回地面，这也是其他卫星很难做到的。另外，对于使用年限的问题，技术部门的人员也做了充分的考虑，在仔细计算卫星的原料消耗和材料损耗的基础上，合理地进行使用年限的改进，导致整个卫星的使用寿命大致在8年左右，达到了我国遥感卫星使用年限之最，这也是技术创新的一个部分。

2 前景改善分析

任何创新都应当具有实用性价值，倘使它的实用性价值远远低于前期的创造性投入，那么这种创新作，就算不上是成功的。倘使它的使用价值要远高与前期的创造性投入，那么这种创新便显得很有意义。所以有关“高分五号”配置的载荷有关的技术创新，究竟是否具有深刻的意义，还须看它的实用价值几何。

2.1 对大气环境的监测

由于工业发展、人口稠密度增加、人类先前对环境保护的重视程度不足等因素的影响，导致我国的环境问题日益严峻。在京津冀地区、长三角以及珠三角等工业发展的重镇大气污染问题十分严重，空气中的霾含量增加，颗粒物增多，导致空气质量低下。除此之外，空气中的硫化物增加，二氧化碳含量也增加部分地区甚至出现了严重的酸雨现象，这都是大气污染最直观的证据。而汽车尾气的排放，城市垃圾的处理、焚烧，随处可见的扬尘，也在进一步恶化空气质量，使得空气中的氧含量逐渐降低。而大气痕量气体差分光谱仪等的运用，可以精准的、实时对大气中污染物的含量进行检测，对空气中出现的大量粉尘、颗粒物进行实时的检测预警。这可以令人类在空气质量将要达到警戒值时处于被提醒状态，在有限的时间内对空气质量进行一定的拯救和改良，保证广大居民的生命安全和身体健康。

2.2 对水文环境的分析

由于大气环境的污染，导致了酸雨等现象的出现，这也会对水文环境造成一定的影响。除此之外，由于大面积的围湖造田、垃圾焚烧填埋，以及化工污染物的随处排放，导致水文环境变得愈加糟糕。不仅是江河湖泊的水资源受到了严峻的威胁，饮用水的质量也在逐年下降。要解决这些问题，首先要对我国的水文环境做一个实时的监控，卫星上的高光谱相机，以及全光谱成像仪，都能够对水文环境做一个实时精准的监控。这些监控数据以水质、水位、以及与气候相关的降雨量，旱涝灾害相结合，能够对水库的蓝藻，水域、水段的污染程度以及即将出行的水文自然灾害做一个科学合理的预警，给有关部门的工作人员以充足的时间整理对策、方案和应急措施，致使紧急情况发生时，不至于手忙脚乱，不知所措，能够更及时有效的保护自然环境、公共财产安全以及民众的生命安全。除此之外，高光谱相机以及全光谱成像仪，还能够给即将出现的灾情和突发事件做合理的评估和损失预算，极大节省了时间成本和劳力成本。这也是卫星遥感载荷的实用途径之一。

2.3 对土壤环境的分析

前文已提到，酸雨现象的发生，危害甚大。不仅会对大气环境造成威胁，也会对水文环境造成污染，除此之外，也会对土壤环境造成不必要的损害，当然，这只是土壤环境遭受到破坏的原因之一。大量垃圾的填埋、焚烧，大面积绿色植被被破坏，矿产资源的滥采滥用，都会对土壤造成严重的威胁与破坏。且这种威胁和破坏是不可逆的，是需要花费长时间才能够进行复原和修整的。故而对土壤环境进行实时的检测也显得意义重大。高光谱相机和全谱段的成像仪也能够对土壤进行实时的检测。它们能够精准地检测出土壤重污染的区域的精准地点，并对污染物的成分进行详尽的分析。对于矿产资源开发方面而言，高光谱相机以及全谱段的成像仪能够模拟矿产资源开发全过程，并对开发后对周边区域土壤环境的影响，以及对土壤的污染程度做一个细致的风险评估。这些都是一般的科学技术难以做到的，有关部门可以通过星传地的实时监测而及时改变土壤使用政策，保护区域内的土壤环境。

2.4 对整个生态环境的检测

“高分五号”最显著的特点，应在于其集水文勘测、陆地检测与大气检测为一体的检测效能。只要对该卫星传输回地球的实时数据加以分析，就能够精准的得知地球环境在每一层面的详细数据。更加重要的是，“高分五号”所配置载荷，还能对生物多样性进行一个实时的检测，快速分析出当前的人类活动对当地自然保护区或当地的珍稀动物存在怎样的影响。因此通过卫星载荷传输回来的数据，可以有的放矢地进行区域内的人类活动变更以及紧急动植物保护措施预案，这些都是以往的卫星传载数据难以达到的。

3 结束语

“高分五号”配置的六个载荷，通过光学遥感技术能够实时、精准、多方面立体的从宏观角度对地球环境进行各项数据监控，这是技术创新中最具有意义的部分。它能够给人类提出更及时的意见和建议，避免突发事件和自然灾害的侵袭，也避免人类对自然环境过度的开发给地球和人类本身带来严重的后果。

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