“高分五号”卫星概况及应用前景展望

"高分五号"卫星是中国高分辨率对地观测系统重大专项中实现高光谱分辨率观测的卫星,运行于高度705km的太阳同步轨道,装载可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪、大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪、大气主要温室气体监测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪、大气气溶胶多角度偏振探测仪等6台有效载荷,具备高光谱与多光谱对地成像、大气掩星与天底观测、大气多角度偏振探测、海洋耀斑观测等多种观测手段,获取从紫外至长波红外(0.24~13.3μm)高光谱分辨率遥感数据;载荷的光谱分辨率最高可达0.03cm^(–1),具备在轨定标功能,绝对辐射定标精度优于5%,光谱定标精度最高可达0.008cm^(–1)。卫星将在环境综合监测、国土资源调查和气候变化研究等方面发挥重要作用。

高光谱观测卫星及应用前景

介绍了我国高分辨率对地观测系统重大专项中第一颗实现高光谱分辨率观测的高光谱观测卫星(GF-5)卫星及其应用前景。该卫星设计运行于高度705km的太阳同步轨道,装载可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪、大气主要温室气体监测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪、大气气溶胶多角度偏振探测仪、大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪共6台有效载荷。卫星的光谱分辨率高且谱段全,具备高光谱与多光谱对地成像、大气掩星与天底观测、大气多角度偏振探测、海洋耀斑观测等多种观测模式,获取从紫外至长波红外(0.24~13.3μm)高光谱分辨率遥感数据;数据辐射分辨率高,载荷的光谱分辨率最高0.03cm-1,具备在轨定标功能,绝对辐射定标精度优于5%,光谱定标精度最高0.008cm-1;长波红外空间分辨率高;高码速率数传;高可靠长寿命设计。卫星入轨后将在环境综合监测、国土资源调查和气候变化研究等方面发挥重要作用。其典型应用有陆表环境综合观测、陆表局地高温及城市热岛效应监测、矿物填图、大气成分全球遥感监测和大气污染气体监测等。

高分五号卫星方案设计与技术特点

高分五号卫星是我国首颗大气陆地综合高光谱观测卫星,是国家高分辨率对地观测系统重大专项项目,是实现我国高光谱观测能力的重要标志。卫星运行于高度705km、交点地方时13∶30的太阳同步轨道,装载了6台有效载荷,观测谱段覆盖范围从紫外到长波红外谱段(0.24~13.3μm),最高光谱分辨率达0.03cm-1。卫星具备高光谱与全谱段对地成像、大气掩星与天底观测、大气多角度偏振探测、海洋耀斑观测等观测手段,具备在轨定标功能,绝对辐射定标精度优于5%,光谱定标精度最高可达0.008cm-1。卫星可为我国大气、水、生态环境监测,自然资源调查,气候变化研究等提供国产高光谱数据产品。本文概述了高分五号卫星的总体设计方案,总结了卫星的主要技术特点及创新点,并对卫星的应用前景进行了展望。

空间外差光谱仪的平场波长定标实验与数据处理

空间外差光谱技术综合了光栅衍射与空间调制干涉两种技术特点。由于干涉仪胶合与光栅刻划过程中存在误差,使得系统平场与理论设计值存在偏差。本文探讨了空间外差光谱仪系统平场定标的原理,通过干涉条纹频率公式推导出了系统平场定标的基本公式,设计了可调谐激光导入消散斑积分球定标方法及定标装置。针对中科院安徽光机所研制的用于大气CO2精细吸收光谱(1 575nm吸收带)探测的空间外差光谱仪样机开展了平场定标实验。定标结果表明,仪器的实际平场波长比理论设计值向短波方向漂移了约0.05nm,满足仪器设计要求。

FY-3A极轨气象卫星

介绍了我国研制的风云三号A(FY-3A)极轨气象卫星的基本任务、轨道与发射窗口、构型与布局、主要技术参数、探测仪器配置、图像资料传输与存储,以及姿轨控和数管系统等总体概况。分析了卫星的技术特点。介绍了卫星入轨过程、平台和数传等在轨运行状况。给出了遥感仪器的工作及其部分应用结果。卫星近4个月的运行稳定,获取了大量的气象和环境数据。初步测试结果表明:FY-3A卫星大部分仪器性能与国际同类仪器比对一致,已达国际先进水平。

星载大气气溶胶及细颗粒物偏振遥感发展及趋势

针对星载大气气溶胶及颗粒物探测需求,介绍了大气气溶胶多参数遥感的基本原理,构建最优化反演算法实现对气溶胶微物理参数的反演。结合目前对大气细颗粒探测的迫切需求,从卫星遥感大气气溶胶的现状出发,分别介绍了多光谱、多角度以及偏振遥感大气气溶胶的典型星载仪器,对我国高分五号卫星的多角度偏振探测载荷(directional polarization camera,DPC)的亮点进行重点阐述,总结了目前卫星载荷探测大气细颗粒的特点及存在的问题,分析了未来大气气溶胶及细颗粒物遥感探测的发展方向及趋势,并提出后续天基气溶胶细颗粒物遥感载荷可能的技术体制及路线,为细颗粒物遥感载荷的发展提供了理论依据与方向。

高精度海洋耀斑二维指向算法研究

在探测海面大气成分时,由于海面的反射率较低,通过观测高亮度的海洋耀斑可提高入瞳辐射能量,从而获得高信噪比的可见光短波红外大气观测数据。海洋耀斑本质上是太阳的像,相对卫星的张角较小,因此需要卫星通过二维跟踪机构实现跟踪观测。研究了一种考虑地球椭率的海洋耀斑二维跟踪计算方法,分析了地球椭率以及太阳对地球的张角对计算误差的影响,给出了一年内的误差变化情况,并将其与卫星工具包(Satellite Tool Kit,STK)输出的结果进行了对比。

星载微波辐射计定标及误差分析

微波辐射计是气象卫星对地观测微波遥感重要仪器之一,通过接收被观测场景辐射的微波能量来探测目标的特性。而微波辐射定标是微波遥感探测资料定量化应用的基础。以目前气象卫星的微波辐射计以此为例,对微波辐射计的定标方法进行了概述,并对微波辐射计的定标误差进行了分析和估算。