孫允珠 蔣光偉 李云端 楊勇 代海山 何軍 葉擎昊 曹瓊 董長哲 趙少華 王維和

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“高分五號”衛(wèi)星概況及應(yīng)用前景展望

孫允珠1蔣光偉1李云端2楊勇2代海山2何軍2葉擎昊2曹瓊2董長哲2趙少華3王維和4

（1 上海航天技術(shù)研究院，上海 201109）（2 上海衛(wèi)星工程研究所，上海 201109）（3 生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心，北京 100094）（4 國家衛(wèi)星氣象中心，北京 100081）

“高分五號”衛(wèi)星是中國高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項中實現(xiàn)高光譜分辨率觀測的衛(wèi)星，運行于高度705km的太陽同步軌道，裝載可見短波紅外高光譜相機、全譜段光譜成像儀、大氣環(huán)境紅外甚高光譜分辨率探測儀、大氣主要溫室氣體監(jiān)測儀、大氣痕量氣體差分吸收光譜儀、大氣氣溶膠多角度偏振探測儀等6臺有效載荷，具備高光譜與多光譜對地成像、大氣掩星與天底觀測、大氣多角度偏振探測、海洋耀斑觀測等多種觀測手段，獲取從紫外至長波紅外（0.24~13.3μm）高光譜分辨率遙感數(shù)據(jù)；載荷的光譜分辨率最高可達0.03cm–1，具備在軌定標(biāo)功能，絕對輻射定標(biāo)精度優(yōu)于5%，光譜定標(biāo)精度最高可達0.008cm–1。衛(wèi)星將在環(huán)境綜合監(jiān)測、國土資源調(diào)查和氣候變化研究等方面發(fā)揮重要作用。

大氣探測 對地成像 偏振探測 掩星觀測 高光譜應(yīng)用 遙感“高分五號”衛(wèi)星

0 引言

高光譜遙感融合了成像技術(shù)和光譜技術(shù)，可實現(xiàn)空間信息、光譜信息和輻射信息的綜合觀測，提升了遙感觀測的信息維度，極大地推動了遙感技術(shù)革命與發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域目前已經(jīng)涵蓋了地球科學(xué)的各個方面，成為地質(zhì)制圖、植被調(diào)查、海洋遙感、農(nóng)業(yè)遙感、大氣研究、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域重要手段[1]。高光譜遙感可利用目標(biāo)光譜特性的不同實現(xiàn)對目標(biāo)的精確識別與定量反演，可彌補多光譜或全色成像遙感定量應(yīng)用的局限和不足，成為各國競相發(fā)展的重要技術(shù)。美國于2000年7月發(fā)射了EO-1衛(wèi)星，搭載了光柵分光式的Hyperion高光譜成像儀[2]，開創(chuàng)了星載高光譜對地成像技術(shù)在軌應(yīng)用先河；針對大氣成分探測需求，美國已實現(xiàn)大氣探測高光譜儀器的業(yè)務(wù)化運行，如美國的Aura衛(wèi)星的OMI和TES、AUQA衛(wèi)星的AIRS等儀器[3-4]。此外，歐空局在2002年發(fā)射的ENVISAT衛(wèi)星上也裝載了SCIAMACHY和MIPAS等高光譜遙感儀器[5]，并在軌運行約10年，實現(xiàn)了對陸地、大氣、海洋及冰蓋的連續(xù)業(yè)務(wù)監(jiān)測。目前國內(nèi)尚未實現(xiàn)對陸表環(huán)境的高光譜成像觀測，且對大氣痕量氣體、溫室氣體等大氣成分的總量及其空間分布缺乏綜合探測能力，亟需發(fā)展具備高光譜對地成像及大氣探測能力的衛(wèi)星。

圖1 GF-5衛(wèi)星在軌飛行示意

“高分五號”衛(wèi)星（以下稱GF-5衛(wèi)星）是中國第一顆高光譜綜合觀測衛(wèi)星，如圖1所示。該衛(wèi)星運行于太陽同步軌道，軌道高度705km，主要用于獲取從紫外到長波紅外譜段的高光譜分辨率遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品，是實現(xiàn)高分專項“形成高空間分辨率、高時間分辨率、高光譜分辨率和高精度觀測的時空協(xié)調(diào)、全天候、全天時的對地觀測系統(tǒng)”目標(biāo)的重要組成部分，是實現(xiàn)國家高分辨率對地觀測能力的重要標(biāo)志之一。發(fā)展GF-5衛(wèi)星，掌握高光譜遙感信息資源的自主權(quán)，擺脫對國外高光譜遙感數(shù)據(jù)的依賴，是國家的緊迫需求，具有重大戰(zhàn)略意義。

GF-5衛(wèi)星研制的主要目標(biāo)是提升中國星載高光譜對地遙感能力，實現(xiàn)對大氣環(huán)境、水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的綜合監(jiān)測，衛(wèi)星主要任務(wù)為：

1）對內(nèi)陸水體和生態(tài)環(huán)境進行綜合監(jiān)測，以滿足環(huán)境保護、監(jiān)測、監(jiān)管、應(yīng)急、評價、規(guī)劃等方面的需求；

2）對地質(zhì)找礦典型蝕變礦物以及主要巖石類型等進行勘測，以滿足資源調(diào)查和地質(zhì)填圖等需求；

3）對CO2、CH4、O3、NO2、SO2等大氣成分和氣溶膠進行監(jiān)測，以滿足大氣環(huán)境監(jiān)測和氣候變化研究的需求；

4）為農(nóng)業(yè)、減災(zāi)、國安、公安、城市建設(shè)、交通、林業(yè)、地震、海洋、測繪、統(tǒng)計等部門提供監(jiān)測服務(wù)，提高行業(yè)應(yīng)用的能力。

1 衛(wèi)星技術(shù)特點

GF-5衛(wèi)星多項技術(shù)填補了國內(nèi)空白，技術(shù)指標(biāo)國際先進：

1）光譜分辨率高且譜段全

國際上首次具備紫外―可見―紅外（短波、中波、長波）全譜段的高光譜觀測能力，最高觀測光譜分辨率可達0.03cm–1，光譜定標(biāo)精度最高可達0.008cm–1。配置的對地成像載荷可獲取地表目標(biāo)的可見―短波紅外譜段高光譜和多光譜圖像，填補國內(nèi)地表高光譜―多光譜綜合觀測空白；配置大氣探測載荷可獲取紫外―可見―紅外譜段大氣成分吸收譜線數(shù)據(jù)，結(jié)合地表高光譜成像數(shù)據(jù)產(chǎn)品，可實現(xiàn)大氣環(huán)境、水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境綜合觀測，為用戶提供全譜段、高精度的高光譜觀測產(chǎn)品。

2）衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)輻射分辨率高

對地觀測可見近紅外通道的信噪比大于200，短波紅外通道的信噪比大于100，中長波紅外譜段噪聲等效溫差小于0.2K?？梢姸滩ㄍǖ澜^對輻射定標(biāo)精度優(yōu)于5%，相對輻射定標(biāo)精度優(yōu)于3%，中、長波紅外通道定標(biāo)精度優(yōu)于1K（300K時）。

大氣成分探測紫外譜段信噪比大于200，可見譜段信噪比大于1300，二氧化碳、甲烷通道信噪比大于250。絕對輻射定標(biāo)精度優(yōu)于5%，相對輻射定標(biāo)精度優(yōu)于3%。

大氣氣溶膠探測信噪比大于500，輻射定標(biāo)精度優(yōu)于5%，偏振探測精度優(yōu)于2%。

3）長波紅外空間分辨率高

全譜段光譜成像儀配置了長波紅外分裂窗通道（10.3~11.3μm、11.4~12.5μm），保證分裂窗通道噪聲等效溫差小于0.2K，且空間分辨率可達40m，幅寬可達60km，可實現(xiàn)溫排水監(jiān)測、旱情/洪澇監(jiān)測、地表能量平衡評估等紅外遙感定量應(yīng)用。

4）衛(wèi)星觀測和定標(biāo)模式多

國內(nèi)首次運用高光譜―多光譜對地成像觀測模式，以及天底觀測、掩星觀測、海洋耀斑觀測等多種大氣探測模式，共計26種之多，幾乎涵蓋了目前光學(xué)遙感衛(wèi)星所有的工作模式；采用大幅寬高光譜成像、高分辨率長波紅外分裂窗觀測、多角度偏振探測，實現(xiàn)對大氣及地表目標(biāo)的高光譜綜合觀測。

5）數(shù)傳碼速率高

衛(wèi)星裝載了多臺高光譜分辨率有效載荷，輸出碼速率高達2.27Gbit/s，對數(shù)傳碼速率及可靠性提出了極高要求。為此，數(shù)傳綜合處理器采用新型的FLASH存儲技術(shù)，可實現(xiàn)內(nèi)部讀寫處理速率5.12Gbit/s；采用了高速串行傳輸技術(shù)（TLK2711），數(shù)據(jù)傳輸速率可達2.0Gbit/s。采取了“雙通道混合傳輸模式”，提高了星地數(shù)據(jù)傳輸利用率，最大化利用星地傳輸信道；采用極化復(fù)用兩維驅(qū)動點波束天線，可對地實現(xiàn)450Mbit/s×2的數(shù)據(jù)傳輸能力。

6）結(jié)構(gòu)布局復(fù)雜

GF-5衛(wèi)星裝載6臺有效載荷，具有質(zhì)量大、尺寸大、視場復(fù)雜、安裝精度要求高等特點。其中兩臺質(zhì)量最大、尺寸最大的載荷，質(zhì)量均達到約300kg，最大尺寸約為1.7m，相當(dāng)于兩顆輕型小衛(wèi)星的當(dāng)量；6臺有效載荷包含對地觀測視場、掩星觀測視場、太陽定標(biāo)視場、比輻射計視場等指向地球、太陽及內(nèi)部定標(biāo)燈各類指向視場共計12個，視場最大達到114°。根據(jù)上述復(fù)雜特點，創(chuàng)新性提出了星體兩階梯構(gòu)型，解決了6臺有效載荷的布局難點。

7）高可靠姿軌控保證

為實現(xiàn)高可靠的姿態(tài)控制，GF-5衛(wèi)星共設(shè)計了15種姿態(tài)控制模式，包括10種正常模式，1種降級模式和4種故障安全模式；可自主診斷星敏感器、陀螺、飛輪等重要組部件的健康狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題后及時切換至備份組件。為滿足有效載荷的高分辨率成像要求，衛(wèi)星可以實現(xiàn)偏航導(dǎo)引功能。為滿足應(yīng)急高時效觀測需求，衛(wèi)星可實現(xiàn)整星±25°姿態(tài)機動。

8）高可靠長壽命設(shè)計

衛(wèi)星設(shè)計壽命長達8年，是目前國內(nèi)設(shè)計壽命最長的光學(xué)遙感衛(wèi)星。長壽命要求衛(wèi)星在空間環(huán)境效應(yīng)、活動部件的轉(zhuǎn)動圈數(shù)、消耗性原料等方面進行高可靠設(shè)計。在繼承現(xiàn)有成熟方案基礎(chǔ)上，GF-5衛(wèi)星針對各壽命薄弱環(huán)節(jié)開展了方案優(yōu)化設(shè)計，采取改進措施，并開展長壽命專項試驗驗證工作，加嚴(yán)產(chǎn)品過程測試和控制，確保衛(wèi)星達到8年設(shè)計壽命要求。

2 衛(wèi)星方案概述

GF-5衛(wèi)星發(fā)射總質(zhì)量≤2850kg，采用標(biāo)稱高度為705km，升交點地方時為13:30的太陽同步軌道。根據(jù)用戶需求及目標(biāo)任務(wù)，GF-5衛(wèi)星共裝載6臺有效載荷，如圖2所示。其中對地成像載荷2臺，分別為可見短波紅外高光譜相機（Advanced Hyper-Spectral Imager，AHSI）和全譜段光譜成像儀（Visual and Infrared Multispectral Imager，VIMI），光譜通道及空間分辨率特性如圖3所示，其對地成像譜段覆蓋可見、短波、中波以及長波紅外，空間分辨率20~40m，可滿足中國在環(huán)境綜合監(jiān)測和國土資源勘查等方面的應(yīng)用需求；大氣探測載荷4臺，分別為大氣主要溫室氣體監(jiān)測儀（Greenhouse Gases Monitoring Instrument，GMI）、大氣痕量氣體差分吸收光譜儀（Environmental Trace Gases Monitoring Instrument，EMI）、大氣氣溶膠多角度偏振探測儀（Directional Polarization Camera，DPC）和大氣環(huán)境紅外甚高光譜分辨率探測儀（Atmospheric Infrared Ultra-spectral Sounder，AIUS），光譜通道及空間分辨率特性如圖4所示，依據(jù)大氣成分的吸收譜線特征、云及氣溶膠的吸收散射特性，大氣探測載荷譜段覆蓋紫外、可見、短波至長波紅外，可滿足中國對大氣環(huán)境監(jiān)測、氣候變化研究等方面的應(yīng)用需求。

圖2 GF-5衛(wèi)星載荷配置

圖3 GF-5衛(wèi)星對地成像載荷譜段

圖4 GF-5衛(wèi)星大氣探測載荷譜段

GF-5衛(wèi)星的軌道準(zhǔn)回歸周期為7天，每隔7天的星下點軌跡向西漂移53.9km，保證兩臺窄視場的相機（可見短波高光譜相機和全譜段光譜成像儀）的刈幅（60km）無縫搭接，配合衛(wèi)星±25°側(cè)擺能力，可實現(xiàn)5天中國領(lǐng)土及近海周邊重訪；同時該軌道可保證大視場的大氣探測載荷在1~2天內(nèi)全球覆蓋，還可與美國A-Train衛(wèi)星星座（軌道高度705km）的相關(guān)載荷進行數(shù)據(jù)比對，相互驗證數(shù)據(jù)精度，提升數(shù)據(jù)品質(zhì)。

GF-5衛(wèi)星繼承SAST-ML1公用平臺方案，系統(tǒng)組成如圖5所示。

圖5 GF-5衛(wèi)星系統(tǒng)組成框圖

GF-5衛(wèi)星結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)由服務(wù)平臺和有效載荷艙兩部分組成。載荷艙采用兩艙階梯布局增大對地安裝面，通過合理優(yōu)化布局確保滿足各載荷視場要求。姿軌控分系統(tǒng)采用零動量控制方案，同時具備偏置動量控制的能力，實現(xiàn)衛(wèi)星長期在軌姿態(tài)穩(wěn)定控制、偏航導(dǎo)引和姿態(tài)機動控制。電源分系統(tǒng)采用太陽電池陣和2組70Ah鎘鎳蓄電池組聯(lián)合供電、28V全調(diào)節(jié)直流母線方案，二次電源采用分散式供電方案；太陽電池陣使用三結(jié)砷化鎵貼片，總面積22.46m2。太陽電池陣分系統(tǒng)采用單翼偏置構(gòu)型太陽翼、一維對日定向跟蹤的驅(qū)動方案。測控分系統(tǒng)采用統(tǒng)一S波段（USB）體制+GPS的測控方案。數(shù)管分系統(tǒng)由星上數(shù)管計算機（CTU）和1553B總線組成。數(shù)管計算機（CTU）使用TSC695F CPU，總線通訊協(xié)議采用基于1553B總線的二級拓撲結(jié)構(gòu)：數(shù)管計算機為一級主控制器，各有效載荷、GPS接收機、數(shù)傳綜合信息處理器等單機為二級管理單元。數(shù)傳分系統(tǒng)極化復(fù)用技術(shù)，通過二維點波束天線下傳信號，碼速率為2×450Mbit/s，固存容量為2Tbit，數(shù)據(jù)格式符合CCSDS AOS傳輸協(xié)議。

GF-5衛(wèi)星結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)、數(shù)管分系統(tǒng)示意圖如圖6和圖7所示。

圖6 GF-5衛(wèi)星結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)組成示意

圖7 GF-5衛(wèi)星數(shù)管分系統(tǒng)組成

可見短波紅外高光譜相機采用離軸三反望遠鏡，經(jīng)基于高效凸面閃耀光柵的Offner光譜儀進行精細分光，實現(xiàn)30m空間分辨率、60km幅寬、400~2 500nm譜段范圍、共330個通道的高光譜成像；裝有漫反射板、比輻射計及LED光源等組成的星上定標(biāo)裝置，可實現(xiàn)在軌光譜及輻射定標(biāo)，可進行光譜在軌實時編程并選擇任意譜段下傳。圖8為VNIR和SWIR譜段的外景成像合成圖。

圖8 可見短波紅外高光譜相機外景成像

全譜段光譜成像儀采用離軸三反主光學(xué)系統(tǒng)，利用組合濾光片方式實現(xiàn)12個譜段、60km幅寬、20m（VIS、SWIR）/40m（MWIR、LWIR）空間分辨率的多光譜對地成像；采用漫反射板組件和黑體實現(xiàn)不同譜段高精度在軌輻射定標(biāo)。圖9為全譜段光譜成像儀外場成像。

圖9 全譜段光譜成像儀外景成像

大氣環(huán)境紅外甚高光譜分辨率探測儀通過自動跟蹤太陽，經(jīng)8倍光程放大的邁克爾遜干涉儀，完成大氣掩星觀測，獲取在2.4~13.3μm光譜范圍內(nèi)的目標(biāo)光譜的干涉信號，光譜分辨率高達0.03cm–1。圖10所示為大氣環(huán)境紅外甚高光譜分辨率探測儀結(jié)構(gòu)模型。

大氣主要溫室氣體監(jiān)測儀利用二維指向鏡獲取來自地球的反射太陽光，經(jīng)主光學(xué)系統(tǒng)加4個獨立的一體化空間外差干涉儀，獲取0.759~ 2.058μm光譜范圍內(nèi)最高0.27cm–1光譜分辨率的遙感數(shù)據(jù)；在軌定標(biāo)由漫反射板、比輻射計、光陷阱和擋門機構(gòu)共同實現(xiàn)。大氣主要溫室氣體外場試驗見圖11。

大氣痕量氣體差分吸收光譜儀采用推掃方式及4路光柵光譜儀獲取240~710nm譜段范圍內(nèi)48km×13km空間分辨率、優(yōu)于0.5nm光譜分辨率的高光譜大氣探測數(shù)據(jù)；可通過星上定標(biāo)裝置實現(xiàn)在軌光譜及輻射定標(biāo)。圖12所示為大氣痕量氣體差分吸收光譜儀對合肥某電廠外場探測的試驗結(jié)果。

大氣氣溶膠多角度偏振探測儀采用超廣角鏡頭經(jīng)檢偏/濾光組件，實現(xiàn)433~920nm光譜范圍內(nèi)3.5km空間分辨率的畫幅式成像，獲取沿軌9個角度、3個偏振方向的多光譜偏振輻射數(shù)據(jù)。圖13為大氣氣溶膠多角度偏振探測儀490nm通道3個偏振方向外場成像圖。

圖12 大氣痕量氣體差分吸收光譜儀外場試驗

圖13 490nm通道連續(xù)3個偏振方向圖像

3 應(yīng)用前景展望

GF-5衛(wèi)星具備“上看大氣、中觀地表、下探地礦”的應(yīng)用前景，能夠?qū)崿F(xiàn)全球大氣圈、生態(tài)圈、水圈的高光譜綜合觀測，其觀測目標(biāo)及應(yīng)用領(lǐng)域如表1所示。

表1 GF-5衛(wèi)星觀測目標(biāo)及應(yīng)用前景

Tab.1 Observation targets and application prospect of GF-5 satellite

GF-5衛(wèi)星將在污染氣體、溫室氣體、大氣氣溶膠遙感監(jiān)測及城市熱島效應(yīng)監(jiān)測、飲用水源地監(jiān)測、礦產(chǎn)資源調(diào)查等方面首先開展應(yīng)用，典型的應(yīng)用示范有：

（1）水體和生態(tài)環(huán)境綜合觀測

利用可見短波紅外高光譜相機在可見―短波紅外譜段內(nèi)的高光譜數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對陸表生態(tài)、植被破環(huán)、水污染等方面的高精度監(jiān)測。圖14為使用國際空間站上HICO儀器圖像作為替代數(shù)據(jù)進行應(yīng)用示范展示。

圖14 太湖水華高光譜觀測示意

（2）礦物填圖

如圖15所示，利用可見―短波紅外高光譜數(shù)據(jù)可生成目標(biāo)區(qū)域可見―短波紅外（0.4~2.5μm）的高光譜數(shù)據(jù)立方圖，并對典型蝕變礦物進行識別。根據(jù)蝕變礦物填圖可確定礦物分布和成礦靶區(qū)，可應(yīng)用于巖性識別、成礦帶勘查、境外找礦等方面。

圖15 高光譜數(shù)據(jù)礦物識別示意

（3）火點及城市熱島監(jiān)測

利用全譜段光譜成像儀中、長波紅外譜段的多光譜數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)對火點分布、城市熱島效應(yīng)的監(jiān)測，服務(wù)于環(huán)境監(jiān)管與城市管理。全譜段光譜成像儀紅外地表溫度（Land Surface Temperature, LST）產(chǎn)品具有40m的空間分辨能力，與MODIS 1000mLST產(chǎn)品相比，具有更好的監(jiān)測能力[6]，如圖16所示。

圖16 陸表局地高溫監(jiān)測示意

（4）大氣成分全球遙感監(jiān)測

如圖17所示，利用紫外至短波紅外高光譜遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測全球及重點區(qū)域溫室氣體（CO2、H4）、痕量氣體（SO2、NO2、O3）的濃度變化，為氣候變化研究提供數(shù)據(jù)；為碳排放監(jiān)測提供數(shù)據(jù)，服務(wù)于環(huán)境外交。圖中使用FY-3衛(wèi)星TOU（Total Ozone Unit）、ENVISAT/SCHIAMACHY的數(shù)據(jù)產(chǎn)品作為替代數(shù)據(jù)[5,7-8]。

圖17 全球大氣成分遙感監(jiān)測示意

（5）污染氣體監(jiān)測

根據(jù)NO2和SO2柱總量分布情況，確定2010年7月份華北地區(qū)燃煤電廠污染等級，如圖18所示。使用AURA/OMI的數(shù)據(jù)作為替代數(shù)據(jù)進行應(yīng)用示范展示[9]。

圖18 燃煤電廠污染等級確定

（6）氣溶膠及霧霾分布監(jiān)測

如圖19所示，利用可見近紅外譜段多角度多光譜偏振遙感數(shù)據(jù)獲取氣溶膠光學(xué)厚度等數(shù)據(jù)，監(jiān)測霧霾分布，服務(wù)于大氣環(huán)境監(jiān)測及空氣品質(zhì)預(yù)報。使用PARASOL/POLDER的數(shù)據(jù)作為替代數(shù)據(jù)進行應(yīng)用示范展示。

（7）南極大氣成分監(jiān)測

利用大氣環(huán)境紅外甚高光譜分辨率探測儀的掩星探測數(shù)據(jù)，可獲取南極區(qū)域大氣不同層高的甚高光譜分辨率吸收譜段數(shù)據(jù)，為南極大氣垂直切面做“診斷”，為極區(qū)大氣成分及氣候變化研究提供支撐。圖20為使用SCISAT-1/ACE-FTS的數(shù)據(jù)作為替代數(shù)據(jù)進行應(yīng)用示范展示。圖中，紅色線為7~8月南極區(qū)域觀測的結(jié)果。

綜合以上，發(fā)展GF-5衛(wèi)星，對地物目標(biāo)及大氣成分、云和氣溶膠進行高光譜綜合觀測，可解決國家在污染減排、生態(tài)和環(huán)境安全、礦產(chǎn)資源調(diào)查、地質(zhì)填圖、全球氣候變化研究等領(lǐng)域?qū)Ω吖庾V遙感數(shù)據(jù)的迫切需求，填補中國在大氣環(huán)境、水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境高光譜綜合觀測領(lǐng)域空白。GF-5衛(wèi)星投入業(yè)務(wù)運行后，將使中國掌握高光譜遙感信息資源的自主權(quán)，擺脫對國外高光譜遙感數(shù)據(jù)的依賴，對發(fā)展中國高分辨率對地觀測系統(tǒng)具有重要意義。

圖20 極區(qū)CO廓線監(jiān)測示意

4 結(jié)束語

GF-5衛(wèi)星具備可見至短波紅外高光譜成像、可見至長波紅外多光譜成像、紫外至短波紅外高光譜大氣探測、紅外掩星高光譜大氣探測、可見至近紅外多角度偏振成像、海洋耀斑觀測等多種觀測能力，星上多項技術(shù)填補了國內(nèi)空白，技術(shù)指標(biāo)國際先進，獲取的紫外―可見―紅外譜段的高光譜探測數(shù)據(jù)，將實現(xiàn)對大氣環(huán)境、水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境的綜合觀測，為中國各部門提供急需的各類高光譜遙感數(shù)據(jù)，進一步提升中國高光譜遙感信息獲取能力。

面向國家各行業(yè)迫切的業(yè)務(wù)需求，依托高光譜衛(wèi)星遙感技術(shù)，我國必須大力發(fā)展大氣環(huán)境監(jiān)測等衛(wèi)星，逐步發(fā)展高軌高光譜觀測衛(wèi)星，形成面向多用戶、高―低軌聯(lián)合觀測的高光譜衛(wèi)星綜合觀測體系。

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GF-5 Satellite: Overview and Application Prospects

SUN Yunzhu1JIANG Guangwei1LI Yunduan2YANG Yong2DAI Haishan2HE Jun2YE Qinghao2CAO Qiong2DONG Changzhe2ZHAO Shaohua3WANG Weihe4

（1 Shanghai Academy of Spaceflight Technology, Shanghai 201109, China）（2 Shanghai Institute of Satellite Engineering, Shanghai 201109, China）（3 Satellite Environment Center, Ministry of Ecology and Environment, Beijing 100094, China）（4 National Satellite Meteorological Centre, Beijing 100081, China）

GF-5 was the satellite to achieve hyper-spectral observation in Chinese Key Projects of High Resolution Earth Observation System. It was designed to run on sun-synchronous orbit. The orbit altitude was 705km and Local Time of Ascending Node was 13:30. Six payloads were carried on it. They were Advanced Hyper-spectral Imager（AHSI）, Visual and Infrared Multispectral Imager（VIMI）, Atmospheric Infrared Ultra-spectral Sounder（AIUS）, Greenhouse Gases Monitoring Instrument（GMI）, Environmental trace gases Monitoring Instrument（EMI）, and Directional Polarization Camera（DPC）. By using them, the satellite can obtain the hyper-spectral remote sensing data from ultraviolet to long wave infrared bands. The various observation means of hyper-spectral and Multi-spectral earth imaging, occultation and nadir observation for atmosphere, multi-angular polarization observation and ocean sun-glint observation were adopted. The highest spectral resolution was 0.03cm–1and on-board calibration was provided. The radiometric calibration accuracy was better than 5% and the spectral calibration accuracy was up to 0.008cm–1. The satellite would play an important role in atmospheric environment monitoring, land and resources survey, and climate changing research.

atmosphere detection; land imaging; polarization observation; occultation observation; hyper-spectral data application; remote sensing; GF-5 satellite

O433.1, P27, P414

A

1009-8518(2018)03-0001-13

10.3969/j.issn.1009-8518.2018.03.001

孫允珠，女，1961年生，研究員，衛(wèi)星總師，中國航天科技集團有限公司學(xué)術(shù)帶頭人，主要從事氣象與環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星系統(tǒng)研究。

2018-04-25

國家重大科技專項工程

（編輯：陳艷霞）