陆地生态系统碳监测卫星“句芒”号概览

2022-10-20贺涛国爱燕黄缙张新伟李雨廷毛一岚刘付强曹海翊

卫星应用 2022年9期

关键词：偏振波束气溶胶

贺涛国爱燕黄缙张新伟李雨廷毛一岚刘付强曹海翊

(中国空间技术研究院遥感卫星总体部)

也可为环保、测绘、气象、农业、减灾提供业务支撑和研究服务。卫星的主要功能包括：

1）实现植被生物量和植被叶绿素荧光的探测，能够支撑陆地生态系统碳监测、陆地生态和资源调查监测、国家重大生态工程监测评价等工作，提升我国在全球环境变化问题上的战略地位；

2）实现大气气溶胶的探测，服务于大气环境监测和气候变化中气溶胶作用的研究工作；

3）兼顾高程控制点获取、灾害监测评估、农情遥感监测及陆地生态系统生产力评估需求。

3 卫星简介

陆地生态系统碳监测卫星是一颗三轴稳定的对地观测卫星，卫星质量为2936kg，卫星飞行状态尺寸11018mm（长）×3130mm（宽）×4620mm（高），工作在降交点地方时为10：30 的太阳同步轨道（SSO），轨道高度506km，轨道倾角97°，卫星寿命8 年，卫星回归周期59 天。

陆地生态系统碳监测卫星包括有效载荷和卫星平台，其中有效载荷由多波束激光雷达、多角度多光谱相机、超光谱探测仪、多角度偏振成像仪和数传等5 个分系统构成，卫星平台由电源、总体电路、控制、推进、测控、数管、结构与机构、热控等8个分系统构成。

4 重要分系统

多波束激光雷达

多波束激光雷达主要用于在飞行条件下获取地球表面的激光回波信息并记录激光的出射方向，继而获得卫星和地球表面精确的距离信息，用于测量植被树高及对地成像；多波束激光雷达分系统同时通过后向散射的回波信息获取大气气溶胶的垂直分布。多波束激光雷达分系统由植被测量子系统和气溶胶探测子系统组成。

植被测量子系统配置3 个1064nm 波长的激光波束（并配置2 波束作为备份，主备联合工作），通过计算激光发射和接收波束之间的时间差来进行卫星和地球表面距离的测量，通过光轴监视相机确定激光光斑的精确位置，并且接收光学系统可用于记录地物影像，从而兼顾多角度多光谱相机的0°相机功能。

气溶胶探测子系统配置1 个1064nm/532nm 双波长激光波束，通过后向散射的回波信息获取大气气溶胶的垂直分布。

多波束激光雷达基本参数

多波束激光雷达外形图

多角度多光谱相机

多角度多光谱相机组成示意图（单台相机）

多角度多光谱相机分系统主要是通过5 个角度对地探测的方式对目标进行多个方向的观测，获得更为详细可靠的地表三维空间信息，提高地表目标物的解译精度和参数反演的准确度。5 台相机的视轴角度分别为﹣41°、﹣19°、0°、﹢19°、﹢41°。在林业植被探测中，可以用于测量植被的“二向反射系数”（BRDF），通过敏感性较强的角度BRDF 值进行反演得到可靠的森林参数，并配合激光雷达的高精度测量，实现区域性森林参数反演。

超光谱探测仪

超光谱探测仪的任务是在弱反射信号条件下，利用超高光谱分辨率探测方式获取空间连续分布的太阳诱导植物叶绿素荧光（O﹣A 及O﹣B 谱段）光谱信息，从而准确绘制区域/全球植被荧光时空分布规律，满足全球碳源/汇定量监测、森林植被生产力评估的需求。它采用推扫成像方式，光轴垂直于飞行方向，沿轨方向为光谱维，穿轨方向为空间维。光谱仪采用光栅色散分光方式，以实现对精细光谱成像数据的直接获取。