解密“高分五號”衛星：環境保護再添“天眼”

我國zui近發射的高分五號衛星是世界首顆實現對大氣和陸地綜合觀測的全譜段高光譜衛星

環境保護再添“天眼”（關(guan) 注）

中國航天近期又有一次引人矚目的發射。5月9日2時28分，我國在太原衛星發射中心用長征四丙運載火箭成功發射高分五號衛星。這是世界首顆實現對大氣和陸地綜合觀測的全譜段高光譜衛星，也是我國光譜分辨率zui高的衛星。高分五號衛星的成功發射，是我國實現高光譜分辨率對地觀測能力的重要標誌，將滿足環境綜合監測等方麵的迫切需求，對掌握高光譜遙感信息資源自主權，助力建設美麗(li) 中國具有重要意義(yi) 。

高分五號衛星的本領為(wei) 何這麽(me) 強。搭載了哪些“神器”，又能發揮什麽(me) 作用？

高分五號衛星將填補國產(chan) 衛星無法有效探測區域大氣汙染氣體(ti) 的空白

高分五號是一顆什麽(me) 樣的衛星？

高分專(zhuan) 項工程總設計師、國防科工局重大專(zhuan) 項工程中心主任童旭東(dong) 說，高分五號是高分專(zhuan) 項（高分辨率對地觀測係統重大專(zhuan) 項）規劃的*一顆陸地環境高光譜觀測衛星，是世界上首顆實現對大氣和陸地綜合觀測的全譜段高光譜衛星，也是我國高分專(zhuan) 項中一顆重要的技術試驗星。

專(zhuan) 家介紹，高光譜遙感是當前遙感技術的前沿領域。地球上不同的元素及其化合物都有自己*的光譜特征，光譜因此被視為(wei) 辨別物質的“指紋”，是用以識別和分析不同物體(ti) 特征的一種重要的“身份”。而高分五號衛星與(yu) 此前發射的高分一號、二號、四衛星有所不同。光學成像隻能看到物質的形狀、尺寸等，高分五號衛星具備的光譜成像技術，可使光譜與(yu) 圖像結合為(wei) 一體(ti) ，探測物質的具體(ti) 成分。

高分專(zhuan) 項應用係統副總師、生態環境部衛星環境應用中心主任王橋表示，目前我國在大氣汙染防治、水汙染防治、生態環境監管、中央環保督察、環境汙染和生態破壞事件應急處置等日常工作中，已經越來越離不開遙感監測的支撐。但對於(yu) 大範圍、定量化、同步觀測要求較高的生態環境遙感監測，現有衛星數據在數據覆蓋和重訪能力、空間分辨率、時間分辨率、光譜分辨率等方麵都存在很大差距，嚴(yan) 重製約了衛星遙感技術在生態環境保護工作中的應用。

據了解，高分五號衛星是以生態環境部為(wei) 牽頭用戶、自然資源部和中國氣象局等為(wei) 主要用戶的環境衛星，具有高光譜、大範圍、定量化探測等特點，麵向生態環境監測搭載的多個(ge) 大氣探測載荷具備大幅寬、高光譜及偏振探測能力，使二氧化氮和二氧化硫等汙染氣體(ti) 、二氧化碳和甲烷等溫室氣體(ti) 高精度遙感探測成為(wei) 可能。

因此，高分五號衛星將填補國產(chan) 衛星無法有效探測區域大氣汙染氣體(ti) 的空白，通過對大氣汙染氣體(ti) 、溫室氣體(ti) 、氣溶膠等物理要素的監測，動態反映我國大氣汙染狀況。同時，高分五號衛星還可以對內(nei) 陸水體(ti) 、陸表生態環境、蝕變礦物、岩礦類別進行探測，為(wei) 我國環境監測、資源勘查、防災減災等行業(ye) ，提供高質量、高可靠性的高光譜數據。

裝載的陸地觀測載荷和大氣類觀測載荷讓高分五號衛星擁有了“火眼金睛”

高分五號搭載了哪些“神器”？

從(cong) 2012年12月立項，到今年5月發射，高分五號的研製曆時65個(ge) 月。衛星設計壽命8年，裝載2台全新研製的陸地觀測載荷和4台全新研製的大氣類觀測載荷。這6大載荷“神器”讓高分五號衛星擁有了“火眼金睛”。

王橋說，以大氣痕量氣體(ti) 差分吸收光譜儀(yi) 為(wei) 例，它具有從(cong) 紫外到可見波段獲取高光譜數據的能力，光譜分辨率高達0.5納米，可用於(yu) 6種以上大氣痕量氣體(ti) 成分分布和變化的定量反演，支持空氣質量變化監測、各種排放過程對大氣組成成分和氣候變化的影響分析。

“再如研製的兩(liang) 個(ge) 水體(ti) 陸地探測儀(yi) ——可見短波紅外高光譜相機和全譜段光譜成像儀(yi) ，這兩(liang) 個(ge) 載荷為(wei) 我們(men) 實現高精度、定量化的水體(ti) 和陸地生態環境要素監測提供先進的技術手段。”王橋說，這兩(liang) 個(ge) 載荷在水環境監測方麵，可用於(yu) 水體(ti) 汙染物監測、飲用水源地環境風險監測、城市黑臭水體(ti) 監測、近岸海域水環境監測等；在陸地生態環境監測方麵可用於(yu) 地表精細分類、開發、建設、生產(chan) 活動引起的生態破壞和生態影響監測、生態係統狀況及動態變化監測、中央環保督察及環境專(zhuan) 項檢查等。

童旭東(dong) 介紹，高分五號衛星的譜段範圍寬，可實現紫外至長波紅外譜段的高光譜觀測，是上實現對大氣和陸地進行綜合觀測的全譜段高光譜衛星。此外也是國內(nei) 光譜分辨率zui高的衛星，實現了對氮氧化合物、二氧化硫等痕量氣體(ti) 的高光譜監測，光譜分辨率為(wei) 0.3—0.5納米。

高分五號還是國內(nei) 探測手段zui多的光學遙感衛星，同時具有多光譜、高光譜、偏振、多角度、掩星、耀斑等多種觀測手段，工作模式多達26種，可以實現多種觀測數據融合應用。

此外，高分五號衛星定標精度高，星上載荷光譜定標精度達0.008波數，為(wei) 國內(nei) 衛星之zui。就像一把尺子是否準確需要標校一樣，高精度定標是高光譜衛星定量化應用的基礎，是衛星探測信息準確不失真的重要保證。

高分五號所在的“高分家族”，可以說個(ge) 個(ge) 都有絕活

高分五號所在的“高分家族”什麽(me) 樣？還有哪些“高分兄弟”？

童旭東(dong) 說，高分專(zhuan) 項是國家16個(ge) 重大科技專(zhuan) 項之一，於(yu) 2010年批準啟動實施。經過8年的努力，我國已成功發射高分一號至五號衛星，今年還將發射高分六號衛星。

如果用一句話來介紹這些“高分兄弟”的話，可以說個(ge) 個(ge) 都有絕活。

高分一號實現了中高分辨率與(yu) 大幅寬相結合的觀測能力。高分一號衛星視野廣闊，一眼下去覆蓋800公裏，4天即可完整觀測地球一遍，航天科研人員稱其是“大幅寬成像”。

高分二號標誌著我國民用遙感衛星跨入亞(ya) 米級分辨率時代。它可以用“目光銳利”來形容，如果說地球上的小轎車在高分一號衛星的眼中還隻是一個(ge) 黑點的話，那麽(me) ，高分二號衛星已經能分辨出小轎車是兩(liang) 廂還是三廂了。

高分三號是我國首顆1米分辨率C頻段多極化合成孔徑雷達成像衛星，zui大的特點就是具備全天時、全天候的成像能力，不管白天或黑夜、晴空或雷雨多雲(yun) ，隨時都能對地成像，尤其適合應用於(yu) 防災減災。

高分四是世界首顆地球靜止軌道高分辨率成像遙感衛星。它不像高分一號衛星和高分二號衛星那樣在600—700公裏的近地軌道環繞地球“奔跑”，而是站在距地36000公裏的地球同步軌道上相對靜止地駐留凝望，可以對某一目標區域持續進行觀測。

今年將要發射的高分六號衛星，是我國首顆設置紅邊譜段的多光譜遙感衛星。

高分專(zhuan) 項的實施大幅度提升了我國民用遙感衛星技術水平，低軌衛星空間分辨率由實施前zui高2.1米提高到0.8米，地球同步遙感衛星分辨率由千米級提高到50米，低軌遙感衛星設計壽命由3年大幅提高到8年。

“高分家族”的衛星，從(cong) 太陽同步軌道到地球同步軌道，從(cong) 可見光到微波，從(cong) 普查到詳查，初步構成了我國自主高分辨率對地觀測係統並形成體(ti) 係能力。

在衛星數據應用方麵，高分專(zhuan) 項突破了數據遙感政策、共性關(guan) 鍵技術、數據與(yu) 資源共享、服務創業(ye) 平台等方麵的管理技術瓶頸。目前，高分衛星數據已在20餘(yu) 個(ge) 行業(ye) 、30個(ge) 省（自治區、直轄市）得到廣泛應用，在很大程度上實現了對國外同類型衛星數據的替代。

這些衛星數據有力支撐了各級政府治理能力和治理體(ti) 係現代化，在軍(jun) 民融合發展戰略、“一帶一路”倡議、扶貧中發揮了重要作用。