9月7日11時(shí)01分，我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用長征四號(hào)丙遙四十運(yùn)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(duì)我國大氣、水體、陸地環(huán)境進(jìn)行高光譜觀測。

　　在高光譜觀測衛(wèi)星上，一共裝載著七臺(tái)遙感儀器，包含兩臺(tái)陸表成像儀與五臺(tái)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(duì)于很多人來說仍然是個(gè)比較“遙遠(yuǎn)”的專業(yè)名詞。其實(shí)，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(dú)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(shí)別出地物成分。

　　之所以說高光譜觀測衛(wèi)星就像“眼睛”，是因?yàn)樾l(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(tái)相機(jī)，它的功能就是可以在每個(gè)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(gè)光譜通道，就意味著，它一次能拍攝同一個(gè)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(jī)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(tái)載荷也很有特點(diǎn)，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(tái)儀器對(duì)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(shí)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(dú)特的光譜特征，而科學(xué)家就可以利用這些光譜信息識(shí)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(shì)監(jiān)測、病蟲害識(shí)別、農(nóng)作物精細(xì)分類、雜草識(shí)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(gè)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(shí)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(dá)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(jìn)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(duì)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(shí)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(shí)別可能是在混合光譜的基礎(chǔ)上進(jìn)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(jìn)行定量分析。