【儀表網(wǎng) 儀表深度】導(dǎo)讀：9月7日11時01分，我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用長征四號丙遙四十運載火箭成功發(fā)射高光譜觀測衛(wèi)星。該衛(wèi)星的使命是對我國大氣、水體、陸地環(huán)境進行高光譜觀測。
 

　　在高光譜觀測衛(wèi)星上，一共裝載著七臺遙感儀器，包含兩臺陸表成像儀與五臺大氣成分探測儀，探測譜段覆蓋了從紫外到長波紅外譜段，采用高光譜及高精度偏振等多種手段，獲取大氣和地表的空間幾何、輻射、光譜和偏振等多種信息。
 

　　高光譜遙感——“人類的另一只眼睛”
 

　　作為遙感技術(shù)的前沿領(lǐng)域，高光譜遙感對于很多人來說仍然是個比較“遙遠”的專業(yè)名詞。其實，高光譜的含義并不神秘。高光譜遙感就像一只“眼睛”，只是它探測的光譜范圍比人眼寬得多，也精細(xì)得多。而地面上的每種物體都有自己獨特的光譜特征，就像“指紋”一樣，專家通過高光譜遙感衛(wèi)星獲得的光譜信息就能識別出地物成分。
 

　　之所以說高光譜觀測衛(wèi)星就像“眼睛”，是因為衛(wèi)星和人眼一樣，都是通過獲取光譜來采集信息的。高光譜觀測衛(wèi)星的“可見”范圍要廣得多。遙感儀器除了探測可見光到短波紅外，還可以探測紫外、中紅外和熱紅外等波段。如果把高光譜設(shè)備比作一臺相機，它的功能就是可以在每個光譜波段拍一張照片，比如有的傳感器在400—2500納米范圍內(nèi)有330個光譜通道，就意味著，它一次能拍攝同一個區(qū)域的330張照片。
 

　　衛(wèi)星上搭載的可見短波紅外高光譜相機可以在可見光到短波紅外范圍內(nèi)連續(xù)光譜成像，可以應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、水體環(huán)境監(jiān)測、地質(zhì)找礦等領(lǐng)域。衛(wèi)星上的另外六臺載荷也很有特點，如全譜段光譜成像儀能獲取中長波紅外譜段的地物輻射信息，精確探測地物溫度和干旱等情況。大氣痕量氣體差分吸收光譜儀可以獲取紫外到可見光的高光譜信息，探測大氣中二氧化氮等污染氣體。多角度偏振成像儀和高精度偏振成像儀兩臺儀器對大氣聯(lián)合探測，可以監(jiān)測全球大氣細(xì)顆粒物污染情況。溫室氣體監(jiān)測儀可以同時探測大氣中的二氧化碳和甲烷。吸收性氣溶膠探測儀可以在有薄云的情況下高分辨率探測霧霾分布。
 

　　衛(wèi)星收集到大氣和地表的光譜信息，包含了各種目標(biāo)地物的光譜特征，這些地物都有自己獨特的光譜特征，而科學(xué)家就可以利用這些光譜信息識別出地物成分。
 

　　高光譜遙感的應(yīng)用
 

　　高光譜遙感在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中十分廣泛，可以用于農(nóng)作物估產(chǎn)、長勢監(jiān)測、病蟲害識別、農(nóng)作物精細(xì)分類、雜草識別等工作。除農(nóng)業(yè)領(lǐng)域以外，衛(wèi)星也將為國內(nèi)各行業(yè)用戶提供亟須的高精度、高光譜遙感數(shù)據(jù)，包括我國環(huán)境的綜合監(jiān)測和監(jiān)管，以及自然資源勘查、防災(zāi)減災(zāi)、林業(yè)資源清查、氣候變化研究等領(lǐng)域。
 

　　此外，高光譜觀測衛(wèi)星有個值得一提的功能——它是可用于大氣污染氣體探測的有效載荷，可單日覆蓋全球污染氣體監(jiān)測，服務(wù)于我國“大氣污染防治”及“臭氧和PM2.5協(xié)同探測”等國家戰(zhàn)略。大氣主要溫室氣體監(jiān)測儀可實現(xiàn)1—4ppm的二氧化碳探測和30ppb的甲烷探測，讓碳排放無所遁形，為我國“碳達峰與碳中和”戰(zhàn)略提供重要支撐。
 

　　高光譜遙感的未來
 

　　如果要讓高光譜技術(shù)更好用，那么至少應(yīng)該在這三方面更進一步：
 

　　“快”，大幅提高數(shù)據(jù)獲取和處理的速度，甚至所見即所得，在這方面微型高光譜設(shè)備的研發(fā)，感存算一體化的高效能算法等，都是重要的前沿方向。
 

　　“準(zhǔn)”，深度學(xué)習(xí)不斷刷新著高光譜分類精度，對于普通地物來說，有著上百波段的高光譜數(shù)據(jù)分類并非難事。但是，在深度學(xué)習(xí)等智能算法的加持下，高光譜應(yīng)該可以感知更加細(xì)分的地物類型，例如地質(zhì)體中礦物的識別等。而由于目前大多數(shù)的高光譜數(shù)據(jù)空間分辨率較低，所以更精細(xì)的地物識別可能是在混合光譜的基礎(chǔ)上進行，混合光譜分析技術(shù)是重要的突破方向。
 

　　“精”，高光譜技術(shù)為定量遙感提供了重要的數(shù)據(jù)源，但是高光譜技術(shù)鏈條的復(fù)雜性也為地物定量分析帶來了不小的挑戰(zhàn)，如何與概率圖模型、深度學(xué)習(xí)的人工智能算法結(jié)合，開發(fā)高光譜定量分析算法是重要的前沿方向，其目的都是讓高光譜可以更加精確進行定量分析。