昨天（23日），国家航天局宣布，高光谱综合观测卫星正式投入使用。作为国家高分辨率对地观测系统重大专项重要组成部分，高光谱综合观测卫星有哪些突出特点？应用领域如何？和国际上同类型卫星相比，又有哪些优势？

高光谱综合观测卫星正式投入使用标志着高分专项工程空间段建设任务已全面完成。卫星于2022年12月9日在太原卫星发射中心发射入轨，轨道高度为705千米，整星重量约为1.2吨，设计寿命为8年。目前，卫星地面系统共接收数据245.2TB，生产1级产品数据85638景，生产应用专题产品19类。

国家航天局对地观测与数据中心高分专项工程副总设计师 孟令杰：卫星发射后，经工程各系统在轨测试工作和卫星试运行，卫星功能性能满足卫星工程研制建设的要求。目前卫星在轨工作稳定，具备投入使用条件。

高光谱综合观测卫星可实现每天1次大气环境探测全球覆盖、2天1次陆表环境全球全天时覆盖。同时，卫星具备国内最高成像光谱分辨率的可见短波宽谱宽幅高光谱成像能力。

国家航天局对地观测与数据中心高分专项工程总设计师兼副总指挥 赵坚：卫星配置的“可见短波红外高光谱相机”实现了60公里幅宽/30m空间分辨率可见至短波红外谱段，可获取宽幅宽谱高信噪比的高光谱图像数据，光谱通道达330个，最高2.5纳米光谱分辨率，相比2022年9月份德国发射的同类型（EnMap）卫星，幅宽及光谱分辨率均提升一倍，可广泛应用于自然生态监测、矿产资源调查、石油天然气勘查等方面。

此外，卫星具备全球痕量污染气体成分监测能力。卫星配置的“大气痕量气体差分吸收光谱仪”，光谱分辨率优于0.6nm，这是什么概念？假设一根头发的直径是0.05毫米，把它轴向平均剖成5万根，每根的厚度大约就是1纳米，比单个细菌的长度还要小得多。

从大面积来看，这一载荷的空间分辨率优于24km×13km，实现在轨探测器自检与高精度光谱及辐射定标，可用于定量监测全球痕量污染气体成分的分布和变化，定量获取全球空气质量变化、污染气体的分布输运过程，服务我国“大气污染防治”等国家战略。特别值得一提的是，这是国际首次使用1500km幅宽、100米分辨率的多通道热红外探测方式。

赵坚：卫星配置的“宽幅热红外成像仪”综合性能达到国际最高水平，相比于美国相同分辨率的陆地8号（Landsat-8）卫星，观测幅宽提高了7倍，热红外通道增加了1倍，可精确反演全球地表多时相温度信息，为核电厂运行安全、水污染监管、落后产能淘汰等提供数据支撑。

高光谱综合观测卫星高光谱数据立方体（天津市）

从应急响应能力来说，这颗卫星的本领也非常强大。

赵坚：这颗卫星具备遥感数据优先级配置功能，可大幅度提升应急响应能力。卫星通过自定义载荷数据传输顺序和切换载荷观测模式形成多种观测方案，可满足不同场景应用需求，大幅提高卫星的定制性、及时性和灵活性，深度赋能行业应用，充分释放遥感大数据“倍增效应”。

卫星的最终目标是为了应用。据介绍，高光谱综合观测卫星是一颗服务于生态环境、自然资源、气象、减灾、农业等行业的定量光学遥感卫星。这颗卫星的特色应用产品很丰富，主要有甲烷点源排放强度、二氧化氮、臭氧和二氧化硫柱浓度等服务于“减污降碳”行动的专业化产品，也有生态环境、水环境、土壤环境、矿物分布信息等关乎国计民生的特色产品。

高光谱综合观测卫星服务的主要用户是谁？包括生态环境部、自然资源部和中国气象局等。

生态环境部卫星环境应用中心卫星所所长 游代安：利用这一载荷，挖掘出来了甲烷异常排放产品，这也在我们应对气候变化的履约谈判发挥了重要的作用。我们可以看到一个左边这个图是我们针对美国的一个区域，在这个区域总共发现了6处甲烷异常排放，然后右上这个是在非洲的利比里亚监测到的一处甲烷的泄漏。

高光谱综合观测卫星叶面积指数产品图

赵坚介绍，卫星的这些应用产品精度要求高，这就对地面数据处理提出了很高的要求。

赵坚：地面数据处理面临的主要难点，一是遥感数据波段数多，达到数百个，二是数据具有较高的空间分辨尺度，对应空间小尺度和纳米级的光谱分辨率，因为太阳光、地物反照率和大气吸收散射等差异，导致每个光谱通道信号特性差异大、随空间环境变化也大且易受传输路径噪声干扰等。

也正因此，传统的处理方法难以适应此类复杂问题，主要是无法同时处理数百个通道，相邻光谱和空间属性极易被破坏，导致高光谱数据的处理难度大幅提升。

为了破解这些难点，科研人员为这颗卫星设置了一系列定标和校正方面的改进措施：首先采用星上基准光谱辐射标准源，进行高稳定、高频次自校正；同时，利用太空中不受大气干扰这一特点，发展了对月光谱辐射定标新方法，配置了星上大气校正仪，综合实现了高精度的在轨光谱辐射定标；此外，在校正处理方面，建立了载荷全链路光谱辐射响应数字模型，刻画了载荷波段间、波段内的信号响应作用机制，发展了光谱－空间协同的微弱信号图像质量提升降噪方法，从而全面提高了数据质量。

赵坚：经过在轨测试和地面多个高精度定标场的多时相联合检校评估，这颗星上3台载荷的辐射定标精度、光谱定标精度、图像质量和稳定性都达到了目前国内同类卫星的最高水平。

高光谱综合观测卫星土壤水分产品图

总体而言，这颗卫星具有高光谱、大范围、定量化探测等特点，可实现污染气体、内陆水体、陆表生态环境、蚀变矿物、岩矿类别等要素的综合探测。赵坚表示，这颗卫星的成功发射，进一步提升了高光谱遥感数据国产自给率，缓解了我国生态环境监测对高光谱遥感数据的迫切需求。

赵坚：这颗卫星投入使用，将为生态环境保护、自然资源勘查、气象预报等行业提供高质量高精度的高光谱观测卫星数据，可以为自然资源保护、环境监测以及打赢污染防治攻坚战发挥重大的作用。

在国际合作方面，这颗卫星也有广阔的合作空间。赵坚介绍，卫星数据的初步应用已经引起了国际同行的高度关注，促成了联合国有关气候变化相关研究工作的开展。中国国家航天局也将与欧洲航天局等有关国际同行组织相关的专家来使用这一宝贵的高光谱的观测数据，共同应对气候变化研究，为防治自然灾害、造福人类社会做出中国应有的贡献。

赵坚：这个国家遥感数据共享应用服务平台，我们重大专项中心会同国内的相关部门已经在共同开发建设，那么它的相关的服务版本都已经开通，其中也包括国际版，那么卫星的数据将要加载到服务平台，为国内的各个部门来共享使用，同时后续也要将它的数据加载到这个平台的国际版，为我们的国际合作伙伴来共享这些数据提供有力的帮助。