环境保护再添“天眼”（关注）

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最近，中国航天又进行了一次引人注目的发射。5月9日2时28分，中国长征四号丙运载火箭在太原卫星发射中心成功发射了高芬五号卫星。这是世界上第一颗用于大气和陆地综合观测的全光谱高光谱卫星，也是中国光谱分辨率最高的卫星。高芬5号卫星的成功发射是中国实现高光谱分辨率地球观测能力的重要标志，这将满足综合环境监测的迫切需求，对于掌握高光谱遥感信息资源的自主性，帮助建设美丽中国具有重要意义。

为什么高芬5号如此强大？卫星上携带着什么“人工制品”，它们能扮演什么角色？

高芬5号卫星将填补空白，国内卫星无法有效探测区域空气污染气体

高芬5号是什么样的卫星？

高芬专项总设计师、国防科工委重大专项中心主任童旭东表示，高芬五号是高芬专项(高分辨率地球观测系统重大专项)规划的唯一一颗陆地环境高光谱观测卫星，是世界上第一颗实现大气和陆地综合观测的全光谱高光谱卫星，也是中国高分专项的重要技术试验星。

据专家介绍，高光谱遥感是遥感技术的前沿领域。地球上不同的元素及其化合物有其独特的光谱特征。因此，光谱被视为区分物质的“指纹”，以及识别和分析不同物体特征的重要“身份证”。高芬5号卫星不同于之前发射的高分1号、高芬2号和高芬4号卫星。光学成像只能看到物质的形状和大小。高芬5号卫星的光谱成像技术可以将光谱和图像结合起来，探测物质的特定成分。

高芬专用系统副总工程师、生态环境部卫星环境应用中心主任王翘表示，目前，遥感监测在大气污染防治、水污染防治、生态环境监管、中央环保监管、环境污染和生态破坏事件应急处理等日常工作中的作用越来越重要。然而，对于大规模、定量和同步观测要求较高的生态环境遥感监测，在数据覆盖和重访能力、空分辨率、时间分辨率和光谱分辨率等方面存在较大差距，严重制约了卫星遥感技术在生态环境保护中的应用。

据了解，高芬5号卫星是一颗环境专用卫星，生态环境部是主要用户，自然资源部和中国气象局是主要用户。它具有高光谱、大尺度和定量检测的特点。用于生态环境监测的多种大气探测有效载荷具有大宽度、高光谱和偏振探测能力，这使得通过遥感高精度探测二氧化氮和二氧化硫等污染气体以及二氧化碳和甲烷等温室气体成为可能。

因此，高芬5号卫星将填补空国内卫星无法有效探测区域空气污染气体的空白，并通过监测空气污染气体、温室气体和气溶胶等物理要素动态反映中国的空气污染状况。同时，高芬五号卫星还可以探测内陆水体、地表生态环境、蚀变矿物和岩矿类别，为中国环境监测、资源勘探、防灾减灾等行业提供高质量、可靠的高光谱数据。

加载的陆地观测载荷和大气观测载荷使高芬5号卫星具有“火眼”

高芬5号携带什么“文物”？

从2012年12月到今年5月，高芬5号的发展持续了65个月。该卫星的设计寿命为8年，携带2个新开发的地面观测有效载荷和4个新开发的大气观测有效载荷。这六个有效载荷“人工制品”使高芬5号卫星“引人注目”。

王翘表示，以大气痕量气体差分吸收光谱仪为例，它具有从紫外到可见光波段获取高光谱数据的能力，光谱分辨率高达0.5 nm，可用于定量反演6种以上大气痕量气体组分的分布和变化，支持监测空气体质量变化，分析各种排放过程对大气成分和全球气候变化的影响。

“另一个例子是新开发的两个水体陆地探测器——可见短波红外高光谱照相机和全光谱光谱成像仪。这两种负荷为我们实现高精度、定量的水土生态环境要素监测提供了先进的技术手段。”王翘表示，这两种负荷可用于水污染监测、饮用水源环境风险监测、城市黑臭水体监测和沿海水环境监测；在陆地生态环境监测方面，可用于监测地表精细分类、开发、建设和生产活动造成的生态破坏和生态影响，监测生态系统的状态和动态变化，中央环保督察和专项环境执法检查的技术支持等。

童旭东介绍说，高芬5号卫星光谱范围广，可以实现从紫外到长波红外光谱的高光谱观测。它是世界上第一颗实现大气和陆地综合观测的全光谱高光谱卫星。此外，它还是中国光谱分辨率最高的卫星，实现了对氮氧化物和二氧化硫等痕量气体的高光谱监测，光谱分辨率为0.3-0.5纳米。

高芬5号也是中国探测手段最多的光学遥感卫星。它具有多光谱、高光谱、偏振、多角度、掩星、耀斑等多种观测手段。，有26种工作模式，可以实现各种观测数据的融合应用。

此外，高芬5号卫星具有较高的定标精度，星上载荷谱的定标精度达到0.008波数，是国内卫星中最高的。正如标尺是否准确需要校准一样，高精度校准是高光谱卫星定量应用的基础，也是卫星探测信息准确无误的重要保证。

高分五号所在的“高分家庭”可以说是拥有独特的技能

高芬五号的“高分家庭”是什么？还有什么“高分兄弟”？

童旭东表示，这个高分项目是2010年批准实施的16个国家重大科技项目之一。经过八年的努力，中国已经成功发射了“高分一号”至“高芬五号”卫星，并将于今年发射“高芬六号”卫星。

如果我们用一句话介绍这些“高分兄弟”，我们可以说他们都有独特的技能。

高汾1号实现了中高分辨率与大宽度相结合的观测能力。“高分一号”卫星视野开阔，一目了然，覆盖800公里，能在4天内完整观测地球，被航天研究人员称为“大范围宽成像”。

高芬2号标志着中国的民用遥感卫星已经进入亚米分辨率时代。它可以被描述为“敏锐的眼睛”。如果地球上的汽车只是高分一号卫星眼中的一个黑点，那么高分二号卫星已经可以分辨出这辆车是掀背车还是轿车。

高芬3号是中国第一颗一米分辨率的C波段多极化合成孔径雷达成像卫星。它最大的特点是具有全天候成像能力，无论白天黑夜、空晴或雷雨多云，都能随时对地面成像，特别适合防灾减灾。

高芬4号是世界上第一颗地球静止轨道高分辨率成像遥感卫星。与“高分一号”和“高芬二号”卫星不同，它不是在600-700公里的低地球轨道上绕地球“运行”，而是站在离地面36000公里的地球同步轨道上，相对静止地停留和凝视，这样它就可以连续观察某个目标区域。

将于今年发射的高芬6号卫星是中国第一颗红边光谱多光谱遥感卫星。

高分项目的实施极大地提高了我国民用遥感卫星的技术水平。空低地球轨道卫星的分辨率从实施前的最高2.1米提高到0.8米，地球同步遥感卫星的分辨率从公里提高到50米，低地球轨道遥感卫星的设计寿命从3年大幅提高到8年。

“高芬家族”的卫星，从太阳同步轨道到地球同步轨道，从可见光到微波，从普查到详细调查，初步构成了中国独立的高分辨率地球观测系统，形成了自己的系统能力。

在卫星数据应用方面，高分项目突破了数据遥感政策、共性关键技术、数据资源共享、服务创业平台等管理技术瓶颈。目前，高分辨率卫星数据已广泛应用于20多个行业和30个省(自治区、直辖市)，在很大程度上替代了国外同类卫星数据。

这些卫星数据有力地支持了各级政府治理能力和治理体系的现代化，在国防和民用技术的发展战略整合、“一带一路”倡议和精确扶贫中发挥了重要作用。

《人民日报》(2018年5月14日，第18版)

来源：搜狐微门户