高光谱综合观测卫星是一位可以对地球大气进行CT扫描的“诊断师”——

　　大气“诊断师”上岗后可以干什么

　　光明日报记者 陈海波 光明日报通讯员 张未

　　1月23日，高光谱综合观测卫星正式上岗投入使用。这是一颗服务于生态环境、自然资源、气象、减灾、农业等行业的定量光学遥感卫星，特别是可为加强生态环境保护、打赢污染防治攻坚战提供重要数据支撑，缓解我国生态环境监测对高光谱遥感数据的迫切需求。

　　“作为国家高分辨率对地观测系统重大专项的重要组成部分，高光谱综合观测卫星是一位可以对地球大气进行CT扫描的‘诊断师’。”国家航天局对地观测与数据中心主任、高分专项工程总设计师兼副总指挥赵坚如此比喻。

　　　综合探测能力强

　　高光谱综合观测卫星可谓“综合型选手”，具备全球全天时的陆地与大气高光谱综合探测能力。它通过获取从紫外到红外谱段的高光谱分辨率遥感数据产品，以满足大气监测、水监测、生态环境监测、环境督察、自然资源调查、气候变化研究等需求。

　　这些能力的实现，依赖于卫星搭载的三台遥感仪器——可见短波红外高光谱相机、大气痕量气体差分吸收光谱仪、宽幅热红外成像仪三台遥感仪器。赵坚介绍，它们具备大幅宽中高空间分辨率长波红外探测能力、可见短波宽谱宽幅高光谱成像能力和污染气体高光谱探测能力，可实现每天1次大气环境探测全球覆盖、2天1次陆表环境全球全天时覆盖。

　　其中，可见短波红外高光谱相机的光谱通道达330个，最高2.5纳米光谱分辨率，具备国内最高成像光谱分辨率的可见短波宽谱宽幅高光谱成像能力，可广泛应用于自然生态监测、矿产资源调查、石油天然气勘查等方面。

　　大气痕量气体差分吸收光谱仪也不简单，可用于定量监测全球痕量污染气体成分（二氧化硫、二氧化氮、臭氧等）的分布和变化情况，定量获取全球空气质量变化、污染气体的分布输运过程。

　　宽幅热红外成像仪综合性能达到国际最高水平，可精确反演全球地表多时相温度信息，可用于核电站温排水监测、秸秆焚烧监测、海冰监测、入江入海排污口监测等，为核电厂运行安全、水污染监管、落后产能淘汰等提供数据支撑。

　　数据质量全面提高

　　高光谱综合观测卫星的牵头用户为生态环境部，自然资源部和中国气象局等为主要用户。该卫星的应用产品很丰富，既有甲烷点源排放强度和二氧化氮、臭氧、二氧化硫柱浓度监测等专业化产品，也有水环境、土壤环境、矿物分布信息等特色产品，是国家生态环境监测、气候变化应对和自然资源调查的重要依据。

　　“这些应用产品精度要求高，对地面数据处理提出了很高的要求。”赵坚指出，地面数据处理面临的主要难点，一方面是遥感数据波段数多，达到一千多个，像元数超过百万个，每个像元都需进行高精度定标；另一方面，由于太阳光、地物反照率和大气吸收散射等差异，每个光谱通道信号特性差异大、随空间环境变化大且易受传输路径噪声干扰，传统的处理方法无法同时处理上千个通道、相邻光谱，且空间属性极易被破坏。

　　为了破解这些难点，高光谱综合观测卫星设置了一系列定标和校正方面的改进措施：一是采用星上基准光谱辐射标准源，进行高稳定、高频次自校正；二是研究对月光谱辐射定标新方法，配置星上大气校正仪，综合实现高精度的在轨光谱辐射定标；三是在校正处理方面，建立载荷全链路光谱辐射响应数字模型，刻画载荷波段间、波段内的信号响应作用机制，发展光谱-空间协同的微弱信号图像质量提升降噪方法，从而全面提高数据质量。

　　“经过在轨测试和地面多个高精度定标场的多时相联合检校评估，这颗星上3台载荷的辐射定标精度、光谱定标精度、图像质量和稳定性都达到了目前国内同类卫星的最高水平。”赵坚说。

　　数据将共享共用

　　据了解，高光谱综合观测卫星具备遥感数据优先级配置功能，可大幅度提升应急响应能力。卫星通过自定义载荷数据传输顺序和切换载荷观测模式形成多种观测方案，可满足不同场景应用需求，大幅提高卫星的定制性、及时性和灵活性，深度赋能行业应用，充分释放遥感大数据“倍增效应”。

　　赵坚表示，高光谱综合观测卫星的数据将在国家遥感数据与应用服务平台上共享。该平台持续为各层次用户提供包括高光谱综合观测卫星数据在内的国家民用卫星遥感数据和产品应用服务，推动中国遥感数据共建共享共用。

　　“在国际合作方面，该卫星也有广阔的合作空间。”赵坚透露，2023年6月，国家航天局局长张克俭在巴黎会见了欧洲空间局局长，双方决定加强对地观测领域特别是气候变化相关领域的合作。高光谱综合观测卫星数据高精度应用成果，促成了《联合国气候变化框架公约》第二十八次缔约方大会高光谱遥感专题研讨会，同时也促成了在气候变化研究领域，中欧数据交换的合作意向。

　　此外，高光谱综合观测卫星可以与即将投入使用的大气环境监测卫星、陆地生态碳系统监测卫星开展融合应用。大气环境监测卫星将提供精度优于1ppm（百万分之一）的全球全天时二氧化碳柱浓度分布信息，陆地生态碳系统监测卫星将提供全球高精度碳汇产品。这三种卫星产品的融合应用能更精准地监测碳源碳汇等信息，大幅提升我们应对气候变化的能力。

　　《光明日报》（2024年01月25日 08版）