“天眼”看清地面“指纹”

近日，我国在太原卫星发射中心用长征四号丙遥四十运载火箭成功发射高光谱观测卫星。原来，高光谱遥感就像一只“眼睛”，而地面上的每种物体都有自己独特的光谱特征，就像“指纹”一样，专家通过高光谱遥感卫星获得的光谱信息就能识别出地物成分。

可以识别“指纹”的“天眼”

在高光谱观测卫星上，一共装载着七台遥感仪器，包含两台陆表成像仪与五台大气成分探测仪，探测谱段覆盖从紫外到长波红外谱段，采用高光谱及高精度偏振等多种手段，获取大气和地表的空间几何、辐射、光谱和偏振等多种信息。

之所以说高光谱观测卫星就像“眼睛”，是因为卫星和人眼一样，都是通过获取光谱来采集信息的。江苏省农业科学院信息中心遥感大数据方向负责人毛星介绍说，遥感仪器除了探测可见光到短波红外，还可以探测紫外、中红外和热红外等波段。如果把高光谱设备比作一台相机，它的功能就是可以在每个光谱波段拍一张照片，比如有的传感器在400—2500纳米范围内有330个光谱通道，就意味着，它一次能拍摄同一个区域的330张照片。

先进技术解决遮挡、混叠问题

我们可以将地物的光谱特征比作指纹，但现实当中的指纹识别是存在模糊、混淆等问题的，高光谱观测卫星会不会遇到这个问题呢？毛星表示，在高光谱观测的实际应用中很容易存在异物同谱和同物异谱的现象，例如树和草地的光谱曲线有时看起来就是差不多的，同一棵树从两个位置观测得出的光谱曲线也可能存在差异。实际应用当中，为避免以上这两种情况，科学家不仅会利用物体的光谱信息，还要结合物体的空间位置信息进行区分。

光谱识别的困难可以依靠算法解决，听起来同样难办的“物理遮挡”也有先进仪器和算法来专门对付。对于云层造成的阻碍，高光谱观测卫星上的吸收性气溶胶探测仪可以通过紫外线透过薄云观测和吸收性气溶胶的分布情况。

用好数据是最后一关

高光谱观测卫星副总设计师李云端解读说，分析流程可以分为数据处理和生成产品两大部分，地面系统负责进行数据处理，各用户完成产品生成工作。而地面处理主要包括辐射定标、光谱定标、几何定位等工作，有的干涉型载荷还需要进行谱复原等处理。

此外，高光谱观测卫星是我国目前唯一可用于大气污染气体探测的有效载荷，可单日覆盖全球污染气体监测，服务于我国“大气污染防治”及“臭氧和PM2.5协同探测”等国家战略。