來源:中央紀委國家監委網站

中央紀委國家監委網站 王珍

圖為高光譜觀測衛星在軌測試時獲取的可見短波紅外高光譜相機數據立方體。該載荷在400—2500納米範圍内有330個光譜通道，這就意味着，針對同一區域，它能同時拍攝330張照片，疊加到一起形成類似的數據立方體。 （生态環境部衛星環境應用中心供圖）

“綠水青山就是金山銀山。”10月12日，國家主席在《生物多樣性公約》第十五次締約方大會領導人峰會上再次強調。

那麼，如何綜合監測我國生态環境，讓“綠水青山”不被破壞，人與自然和諧共生？

衛星遙感技術發揮了舉足輕重的作用。作為新時期生态環境保護的新型手段，衛星遙感監測将大幅提高我國生态環境保護工作能力。

如今，生态環境衛星家族又迎來了一名新成員：高光譜觀測衛星。

9月7日，該星成功發射，并進入預定軌道。這意味着，我國對陸表生态狀況、水體水質、大氣氣态污染物、溫室氣體、PM2.5等環境要素進行高精度綜合定量觀測的能力将大幅度提升。

一個多月以來，其在軌測試工作穩步推進：7台載荷均已順利開機成像。其中，5台載荷已完成了在軌定标，确定了在軌工作參數……

作為生态環境部牽頭研制建設的首顆具備業務化應用能力的環境綜合觀測衛星，高光譜觀測衛星有何與衆不同？記者帶您走進生态環境部衛星環境應用中心，一探究竟。

技高一籌，開啟遙感觀測新視角 不僅可辨形、知色，還可識别不同物質的“指紋”

在生态環境部衛星環境應用中心衛星發展研究所所長遊代安看來，前不久成功發射的高光譜觀測衛星“非常有特色”——“顧名思義，可實現高光譜遙感觀測。其在軌運行将有效填補我國高光譜遙感觀測的空白，大幅提升高光譜遙感觀測數據的國産化率。”

什麼是高光譜遙感觀測？

作為遙感技術的前沿領域，高光譜遙感對于不少人來說是個比較“遙遠”的專業名詞。但實際上，“高光譜”并不神秘。

“在地球上，每種物質都有自己獨特的光譜特性，就像我們每個人都有獨一無二的指紋，這種光譜特性是用以辨别和分析不同物質的關鍵。”生态環境部衛星環境應用中心衛星工程領域首席專家劉思含告訴記者。與其他多光譜衛星相比，高光譜觀測衛星“技高一籌”，不僅可以辨别觀測對象的形狀尺寸、感知觀測對象的顔色，還可以精細識别其光譜信息，為我國生态環境遙感監測開啟新的視角。

“就像人的眼睛一樣，可以通過光譜來獲取信息。”遊代安進一步解釋道。

不過，人眼的觀測範圍僅限于可見光頻率。這顆天上的“眼睛”觀測範圍要廣得多——如果把高光譜設備比作一台相機，它的功能就是可以在每個光譜波段拍一張照片。高光譜觀測衛星具有從可見光到短波紅外共330個光譜波段，這就意味着，針對同一區域，它能同時拍攝330張照片，疊加到一起形成一個數據立方體。

“高光譜觀測衛星具備的光譜成像技術，可使光譜與圖像結合為一體，探測各類物質的具體成分，從而獲取更多維度、更高精度的數據信息。”遊代安說，借助這一功能，可實現對觀測物質的精細化分類。

比如，某處種植了一片小麥。根據以往的生态環境衛星拍攝的圖片，專業人員可以反演出該處是農作物種植地塊，卻無法辨别種植的是小麥還是水稻。但借助高光譜觀測衛星探測到的光譜信息，專業人士可以很快确定種植的農作物種類。

據了解，高光譜觀測衛星在同一顆衛星上實現了高光譜、全譜段、偏振、多角度、耀斑等多種觀測數據的融合應用，最高成像光譜分辨率達2.5納米，幅寬60千米；最高大氣探測光譜分辨率達0.03納米，偏振探測精度優于0.5%，觀測角度達15個，綜合性能指标達國際先進水平。投入使用後，可對内陸水體、陸表生态環境、蝕變礦物、農作物、森林植被等地物目标，以及大氣污染氣體、溫室氣體、PM2.5等環境和氣象要素進行全球、長期、定量和綜合觀測，可以有效提升我國高光譜綜合觀測能力，使我國高光譜觀測數據國産化率提升至70%以上。

“多才多藝”，綜合監測大氣、水、自然生态等 可為保護生物多樣性、實現碳達峰碳中和等提供技術支撐

“高光譜觀測衛星搭載的兩台陸表成像儀與五台大氣成分探測儀，讓其成為多才多藝的‘多面手’。”生态環境部衛星環境應用中心工程師滕佳華告訴記者。

兩台陸表成像儀——可見短波紅外高光譜相機和全譜段光譜成像儀，可以高精度監測陸地和水體環境要素，包括水體污染物濃度、水體熱污染、城市熱島、生物多樣性等，可用于生态環境監測、飲用水源地及重點湖庫水質監測等方面，為我國“生态紅線”監管，“碧水、淨土保衛戰”提供有力保障。

比如，在生物多樣性監測方面，這顆星可發揮舉足輕重的作用。“主要體現在對生态系統和物種生境狀況等方面的精細化監測。”生态環境部衛星環境應用中心自然生态遙感部生物多樣性遙感室主任萬華偉告訴記者，與之前的多光譜衛星相比，這顆衛星上所獲取的高光譜和全譜段信息，可以大大提升生态系統類型、重要物種生境或栖息地的分布和健康狀況的識别精度。“以大熊貓為例。借助這顆衛星，可以觀測到大熊貓的生存環境如何，比如竹子的種類、水熱及營養狀态等。除此之外，還能觀測保護地、生态修複工程等範圍。”

根據監測數據，專業人士可對其保護成效等進行評估，并進一步采取優化措施。

五台大氣成分探測儀中，大氣痕量氣體差分吸收光譜儀主要探測臭氧、二氧化硫、氮氧化物等，可單日覆蓋全球污染氣體監測，服務于我國“大氣污染防治”及“PM2.5和臭氧協同控制”等國家戰略；大氣主要溫室氣體監測儀主要探測二氧化碳、甲烷等，讓碳排放無所遁形，為我國碳達峰碳中和戰略提供技術支撐；大氣氣溶膠多角度偏振探測儀、高精度偏振掃描儀、吸收性氣溶膠探測儀則主要用于監測氣溶膠光學厚度、灰霾污染等，可助力打赢“藍天保衛戰”。

據遊代安介紹，在衛星遙感監測方面，我國目前已初步建立起以氣象、海洋、資源和環境系列衛星為主的民用遙感衛星體系，使我國具備了一定的大氣環境監測能力。但在時間分辨率、光譜分辨率、探測精度等方面還有不少局限性，無法滿足環境遙感監測的實際需要。

因此，高光譜觀測衛星的成功發射，對于動态監測我國大氣污染狀況、貫徹落實大氣污染防治攻堅任務、支撐碳達峰碳中和等戰略目标的實現，具有非常重要的意義，為我國大氣環境遙感監測發展提供了新的契機。

“能夠定量化反演大氣成分的濃度和分布，可對顆粒物、氣态污染物、溫室氣體等大氣環境要素進行遙感定量化監測，實現對大氣環境污染的精細化遙感監測應用。”遊代安說。

值得一提的是，作為目前我國光譜分辨率最高的衛星，高光譜觀測衛星的成功發射，将使大氣主要溫室氣體監測儀成為我國唯一在軌運行的大氣溫室氣體探測載荷，也是國際上首台采用空間外差幹涉體制進行溫室氣體探測的載荷，進一步補齊國産衛星無法有效探測區域大氣污染氣體的短闆。“可用于區域大氣環境監測，分析全球溫室氣體起源與經風向傳播的‘旅行圖’。”滕佳華說。

提供“食材”，讓衛星用戶烹出菜肴 還可服務于礦産資源調查、防災減災、氣候變化研究等領域

中國黃金集團滇桂黔區域礦産資源開發生态破壞問題突出；四川省眉山市違法開發房地産，黑龍灘水源地生态環境遭到破壞；湖北省通山縣九宮山國家級自然保護區小水電清理整改工作滞後……近期，一些中央生态環境保護督察中發現的典型問題被公開通報。

這些問題的發現，離不開生态環境衛星的數據支撐。記者了解到，自2016年第一輪中央環保督察以來，針對督察區域和重點關注内容，生态環境部衛星環境應用中心通過衛星遙感技術發現生态破壞和環境污染線索上萬條，為中央環保督察提供了靶向支撐。通過在軌測試後，高光譜觀測衛星将在距離地球705千米的太陽同步軌道探測地球，持續為中央生态環境保護督察及環境專項執法檢查、污染偷排環境監管執法、資源開發生态破壞及恢複情況監測等工作提供重要線索。

據介紹，衛星在軌運行會獲取海量的數據，地面系統接收數據後對數據進行處理、分析，各用戶單位再據此進行處理和反演，生産出不同的數據産品、應用，服務于各項工作生活。可以說，用好衛星監測數據十分重要。

“打個比方說，我們通過衛星遙感獲得的數據就像是食材，各用戶開發出的具體應用産品就像是菜肴。隻有把‘菜’做好了，才能體現出這些‘食材’的價值。”遊代安告訴記者。

作為高分數據的用戶之一，江蘇省農業科學院信息中心遙感大數據方向負責人毛星表示，高光譜遙感在農業應用中十分廣泛，農作物估産、長勢監測、病蟲害識别、農作物精細分類、雜草識别等工作均有賴于此。

記者了解到，除了服務于大氣、水、自然生态等環境綜合監測外，高光譜觀測衛星還可服務于基礎地質調查、礦山地質環境監測等自然資源監測，災害監測、應急監測評估等應急管理監測，農作物類型識别、産量估測等農業農村監測，森林資源監測等林業草原監測，以及大氣、水、陸表、全球氣候變化研究等氣象遙感監測領域，可為生态環境部、自然資源部、應急管理部、農業農村部等主要用戶提供有關數據支撐。

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