高分－5卫星两台载荷传回数据和图像

李莉 李碧岑 江澄 李岩（北京空间机电研究所）

2018年5月9日2时28分，我国首颗高光谱分辨率大气环境观测卫星高分－5在太原卫星发射中心成功发射。高分－5卫星是高分辨率对地观测系统重大专项中唯一一颗实现高光谱分辨率的对地观测卫星，是国际上首颗大气和陆地综合高光谱观测卫星，是实现国家高分辨率对地观测能力的重要标志之一。

高分－5卫星运行在轨道高度705km的太阳同步轨道，卫星设计寿命8年。星上搭载了6种有效载荷，是高分系列卫星中搭载载荷最多的卫星。其中，主要载荷大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪和全谱段光谱成像仪均由北京空间机电研究所研制。

1 大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪成功获取国内首幅掩星观测数据

高分－5卫星搭载的大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪，是国内首个采用太阳掩星观测方式的甚高光谱分辨率红外光谱仪，采用8倍光程放大的时间调制型干涉分光技术，是国内目前光谱分辨率以及光谱定标精度最高的光谱仪，可直接获取大气痕量气体垂直分布信息，为我国的大气探测提供了全新的视角，为大气痕量气体观测研究、中高层大气物理和大气化学研究、临近空间环境研究提供更多更高质量的科学数据，服务于国家应对气候变化和环境问题的策略制定。

5月28日，经过多日的星上加热除气，探测仪首次开启对日成像模式。在成功捕获太阳图像后，探测仪按照计划启动太阳掩星观测模式，并成功获取了国内首幅太阳掩星观测数据。在日出的第一时刻，探测仪准确扫描得到第一帧大气吸收光谱，随着太阳逐渐升起，探测仪持续扫描，最终获得一系列不同大气层高度的吸收光谱，高、低空大气红外辐射特性差异显著，多种痕量气体吸收特征明显。该数据经预处理及信息提取后，将得到大气成分浓度垂直廓线，从而为全球气候变化研究提供必需、准确的数据资料。

后续，技术人员将继续进行数据收集和精细处理，实现大气成分廓线的准确生产，并配合地面系统和总体完成在轨调试、测试工作。

2 全谱段光谱成像仪成功获取首批图像

全谱段光谱成像仪的主要功能是对地观测，能够为用户提供从可见到长波12个谱段的全谱段遥感图像，尤其是四个细分的长波红外谱段数据。这是国内首次具备此种数据获取手段，使高精度数据处理方法（分裂窗算法）得以应用。该成像仪除部分元器件外，关键、核心产品均为国产。

全谱段光谱成像仪作为我国首台实现覆盖可见、近红外、短波、中波、长波红外谱段的多光谱相机，将以独特的全谱段、全天时观测能力，肩负起对地观测重任，为环境保护、国土资源监测、气象监测等业务应用提供数据支撑。在环保方面，全谱段光谱成像仪能够提取水环境、生态环境遥感信息，监测水体热污染（如核电站热污排放）及水华等湖泊污染，同时还能对植被覆盖度进行监测、对矿产资源开发及其生态影响进行监测；国土资源方面，可以提取矿物信息、进行矿区地物分类、对岩性构造解译；气象方面，可以提取热红外谱段地表发射率，监测局部地区高温、青藏高原典型冰川群及积雪，以及提供干旱监测所需的遥感信息。

5月28日18时，经过在轨20天加热去污后，全谱段光谱成像仪开机成像，并于29日上午回放下传。收到第一轨回放的L0级图像后，技术人员进行了图像解译、非均匀性校正、图像配准、图像融合等处理。从处理后的图像可以看出景物层次分明；中波红外可以有效发现疑似着火点；中长波红外可以检测到明显的船只及其尾迹；短波、近红外和红谱段融合可以有效进行水陆分离；短波、近红外和绿谱段融合图像可以进行农作物检测；短波、近红外和蓝谱段融合可以进行有效的植被检测。

后续，研制团队将继续进行不同谱段的融合应用研究，配合地面系统和总体完成在轨调试、测试工作，确保卫星顺利交付用户。