2024年3月28日发(作者:蒙浩皛)
第
52
卷
第
7
期
2023
年
7
月
ActaGeodaeticaetCartorahicaSinica
gp
测
绘
学
报
Vol.52
,
No.7
,
Jul
2023
y
]::/
引文格式刘银年
,
薛永祺
.
星载高光谱成像载荷发展及关键技术
[
测绘学报
,
:
J.2023
,
52
(
7
)
1045G1058.DOI10.11947.AGCS.
j
2023.20220498.
,
XULIUYinnianEYoni.Develomentandkeechnoloiesofsacebornehersectralimainaload
[
J
]
.Acta
gqpy
t
gpyppggpy
,()::/
GeodaeticaetCartorahicaSinica2023
,
5271045G1058.DOI10.11947.AGCS.2023.20220498.
gpj
星载高光谱成像载荷发展及关键技术
中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室
,
上海
2
南通智能感知研究院
,
1.00083
;
2.
江苏南通
226000
22
,
刘银年
1
,
薛永祺
1
,
Develomentandkeechnoloiesofsacebornehersectralimain
py
t
gpyppgg
aload
py
1212
,
LIUYinnianXUEYoni
gq
,,
,
S
1.StateKeaboratorfInfraredPhsics
hanhaiInstituteofTechnicalPhsicsoftheChineseAcademf
y
L
y
o
y
gyy
o
,
SciencesShanhai200083
,
China
;
2.NantoncademfIntellientSensin
Nanton26000
,
China
g
g
A
y
o
gg
,
g
2
:
AAbstractssacebornehersectralremotesensinechnolosabletoraidldentifround
pyppg
t
gy
i
py
i
yg
,
obectsoverawideranebasedonsectrumcharacteristicsithasthe
p
otentialtobewidelsedin
jgpy
u
,,,
naturalresourceexlorationecoloicalenvironment
p
rotectionrecisionariculturecarbonemission
pgpg
theresearchanddevelomentofhersectralimaintechnoloinceNASA
p
roducedthefirstairborne
pyppgggy
s
hersectralimaerintheearl1980s.Althouhthedevelomentofsacebornehersectralaloadsis
yppgygppypppy
,
morecomlexthanthatofairbornehersectral
p
aloadsithasbecomethecommandineihtof
pyppyg
h
g
,
monitorinrealGtimedetectionoftheEarthssurfaceanomalies.Therehasbeenanincreasinmhasison
gg
e
p
̓
scienceandtechnolointheinternationalcometitionandalsoanimortantmeansforhumanstodetect
gypp
the
p
lanetand
p
erceiveeverthinuetoitsenormousalicationvalueinraiddetectionand
yg
d
ppp
identificationona
g
lobalscale.ThesuccessfullaunchofourcountrsGFG5satellitehaselevatedthe
y
̓
,
internationalstandardofsacebornehersectralimaintechnolotoanewheihtwhichcontributes
pyppgggyg
,,
tomanreakthrouhsmadeinthealicationofcarbonemissionsoiloranicmattersoilheavetal
y
b
gppgy
m
,
ollutiontrace
p
ollutionofwater
q
ualitndlareGscaledeearth
p
rosectin.Thisarticlereviewsthe
py
a
gp
e
pg
,,
Inadditionbasedonourteamsactualresearcheffortinthisfieldovermanearsseveralimortant
yyp
̓
,
sdevelomentdirectionsandkeechnoloieshavebeen
p
rooseduchas
g
eostationarrbit
py
t
gpy
o
someessentialandusefulreferencesforthekedvancementsofsacebornehersectral
p
aload
y
a
pyppy
research.
,,,,
hersectralfluorescenceultraGsectralrealGtimehersectraldetectionandsoonwhichwillrovide
ypppyppp
,,
evolutionofsacebornehersectral
p
aloadtechnoloaswellassummarizesthemain
p
ointske
pyppygyy
,
technoloiesandalicationsofsacebornehersectral
p
aloadwithwideGsectrumandlareGrane.
gpppyppypgg
:
s
;
h
;
g
;
KeordsatelliteremotesensinersectralimaineostationarrbitfluorescenceultraG
y
w
gyppggy
o
;
sectralrealGtimeremotesensin
pg
(/)
NationalHihGResolutionEarthObservationSstemofChinaNo.A0106
1112
gy
:);
FoundationsuortTheNationalNaturalScienceFoundationofChina
(
No.42192582TheNationalKe
ppy
(;);
ResearchandDevelomentProramofChinaNos.2022YFB3902000
2016YFB0500400
TheMaorProectof
pgjj
摘
要
:
星载高光谱遥感技术可通过光谱特征对地物进行大范围快速精细识别
,
在自然资源勘查
、
生态
环境保护
、
精细农业
、
碳排放监测和地表异常即时探测等方面有着广阔的应用前景
.
自
20
世纪
80
年代
初期美国
N
高光谱成像技术的研究发展日益得到重视
.
与
ASA
研制出第一台机载高光谱成像仪以来
,
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
1046
Jul023Vol.52No.7AGCS
y
2
:
htt
∥xb.chinasmcom
p
p
.
,
机载高光谱载荷相比星载高光谱载荷的研制难度大幅增加
,
但其全球范围快速探测识别的巨大应用价
值
,
成为国际上竞相攻克的科技制高点
,
也是人类探测地球感知万物的重要手段
.
我国高分五号卫星的
成功发射
,
使国际上星载高光谱成像技术的水平达到了一个新的高度
,
在助力碳排放
、
土壤有机质
、
土壤
重金属污染
、
水质微量污染和大范围地球深部找矿等应用方面产生诸多突破
.
本文回顾了星载高光谱
载荷技术的发展历程
,
总结了星载宽谱宽幅高光谱载荷的要点
、
关键技术及应用情况
.
结合团队在该领
域多年实际开展的工作
,
凝炼提出了静止轨道高光谱
、
荧光超光谱和高光谱即时遥感探测几个重要发展
方向及其关键技术
,
为星载高光谱载荷研究工作的重大发展提供一些重点有益的参考
.
关键词
:
卫星遥感
;
高光谱成像
;
静止轨道
;
荧光超光谱
;
即时遥感
()
中图分类号
:
P237
文献标识码
:
A
文章编号
:
1001G1595202307G1045G14
;
国家重点研发计划
(
基金项目
:
国家自然科学基金重大项目
(
42192582
)
2022YFB3902000
;
);/)
国家高分辨率对地观测系统重大专项
(
2016YFB0500400
A0106
1112
光谱是精准表征物质成分微观结构及其运动
状态的有效手段之一
.
高光谱成像技术同时采集
目标的几何
、
辐射及光谱信息
,
形成图像立方体
.
在对目标进行成像的同时
,
在宽谱段范围内获取
目标成百上千个连续精细的不同波长辐射强度数
,
据
,
形成目标的光谱特征曲线
“
指纹
”
从而能够有
效实现对目标的识别
.
星载高光谱成像技术具有高光谱分辨率
、
高
空间分辨率
、
高探测灵敏度等特点
,
其数分钟之内
即可获取数十万平方千米的复杂地表光谱成分信
息
,
有力支撑了大面积区域地物成分的精细分类
与检测识别
,
因此星载高光谱成像在能源资源勘
查
、
环境灾害监测
、
农林业遥感
、
温室气体监测
、
城
市调查等方面获得了广泛的应用
,
科学意义与应
用价值巨大
.
相比较机载高光谱载荷
,
星载高光谱载荷的研
制难度随卫星高度大幅增加
.
地物能量经长距离
衰减和大气吸收散射
,
到光学入瞳处的能量大幅降
低
,
地面像元的微弱信号经过光谱分光后
,
每个光
谱通道上的信号能量进一步减弱
.
光学系统收集
的光能与光谱分辨率
、
空间分辨率的平方成正比
,
与观测距离的平方成反比
,
工作于近千千米高度的
星载高光谱载荷
,
需要将光学口径提升到机载载荷
的数个量级
.
要保证业务化和实用化
,
高光谱载荷
需要具有宽谱宽幅和高探测灵敏度高精度的性能
.
同时兼顾这些要求
,
整个载荷研制难度成几何级数
增加
.
然而由于星载高光谱技术的巨大应用价值
,
美国
、
中国
、
意大利
、
德国
、
日本
、
印度
、
俄罗斯等国
纷纷开展星载高光谱成像技术的开发与应用研
]
1G10
.
宽谱宽幅是高光谱业务化运行的关键
,
究
[
也
强
,
静止轨道高光谱
、
荧光超光谱
、
即时遥感探测
,
已逐渐成为当前重要的发展热点
.
静止轨道卫星
相对于地球静止
,
可
24h
不间断对同一区域成
像
,
实现区域分钟级的高光谱观测
,
对于地物高频
动态演变具有极高的探测价值
;
利用早间到傍晚
不同太阳高度角
,
以及昼夜地面温度的连续渐变
,
在高光谱分辨率下实现诸多地物特性的探测反
11G13
]
.
植被的光合作用伴随有荧光的发射
,
演
[
荧
光的强弱及其光谱分布特性
,
反映了植被光合作
用的活性
,
被认为是植被光合作用的探针
,
植被的
诸多胁迫效应可以第一时间通过荧光表现出来
,
荧光超光谱探测技术在植被生物量和早期胁迫效
]
14G16
.
传
应探测方面具有很好的应用研究价值
[
统遥感一般都是地表异常发生后较长时间
,
或异
17G19
]
,
常规模较大时才能探测感知到
[
若在早期微
弱阶段就能对地表异常进行探测
,
对异常的处理
规避将意义巨大
;
而早期微弱的地表异常分布范
围广而稀疏
,
微弱信号往往湮没在强信号之间
,
超
大动态范围自适应探测技术是实现地表异常即时
探测的关键
.
1
高光谱载荷技术发展历程
1.1
机载高光谱成像技术发展历程
高光谱成像载荷技术的研究发展
,
主要分为
机载和星载两个方面
.
高光谱成像技术最先在机
.
2
载型载荷上取得了成功
(
表
1
)
0
世纪
80
年代
初期
,
美国
NASAJPL
实验室成功研制出第一台
[
0
]
,
机载成像光谱仪
A
并在地质勘测
、
植被研
IS
2
究等方面展现出了高光谱独特的应用价值
.
之后
是国际上高光谱技术发展的难点和制高点
.
随着技术的进步和应用需求的不断扩大
、
增
Research
公司研制出小型机载成像光谱仪
/
红外成美国
JPL
实验室又成功研制了机载可见光
[
1
]
.
1
像光谱仪
A
加拿大的
IVIRIS
2
989
年
,
TRES
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
第
7
期
[]
刘银年
,
等
:
星载高光谱成像载荷发展及关键技术
1047
2
2
.
1
芬兰
SCASI993
年
,
ecim
公司推出了推扫
p
[
3
]
.
澳大利亚集成光电
式航空成像光谱仪
AISA
2
公司
ISPL
于
1997
年研制了一台机载成像光谱
]
24
,.
2
仪
H
并应用于商业勘探
[
慕尼
Ma003
年
,
yp
)
简称
“
中国科学院上海技物所
”
研制的
MAIS
、
性能指标达到了
OMIS
、
PHI
等机载成像光谱仪
,
]
27
,
国际先进水平
[
在国内地质找矿
、
环境监测
、
城
黑大学研制了机载可见红外成像光谱仪
AVISG2
,
提高了图像数据的质量和沿轨多角度成像的能
]
25
.
2
力
[
美国
S004
年
,
tennisSaceCenter
研制
p
市规划
、
土地分类
、
精细农业遥感等方面进行了大
量遥感飞行试验及应用
,
同时在苏联
、
美国
、
法国
、
澳大利亚
、
日本等国进行了遥感飞行作业和应用
,
体现了高光谱成像技术的重要应用价值
.
随着探
测材料
、
器件工艺以及信息获取与处理技术的发
展
,
机载成像光谱技术日渐成熟
,
目前市场上已出
现不少功能先进的商业化机载光谱仪产品
.
进入
星载高光谱成像技术在机载仪器成功研
21
世纪
,
制并推广应用的基础上得以发展和应用
.
出一台用来研究近海海水的物理
、
化学和生物特
性的推帚式机载光谱仪
C
这台光谱仪包括可
RIS
,
26
]
.
见光高光谱成像和红外成像两个分系统
[
我国机载高光谱成像技术的研究发展基本与
国际同步
,
中国科学院上海技术物理研究所
(
以下
表
1
国内外部分典型机载成像光谱仪技术指标
Tab.1 Parametersofsometicalairborneimainsectrometersworldwide
ypggp
型号
光谱范围
/
m
μ
光谱通道数
光谱分辨率
/
nm
(
)
总视场
/
°
分光方式
AISG1
0.44~2.4
128
9.3
3.7
AVIRIS
0.38~2.5
9.7~12.0
光栅
30
224
HMa
yp
0.45~2.48
100~200
10~20
光栅
60
AVISG2
0.4~0.85
7.0
光栅
55
64
CASIG1500
0.38~1.05
288
3.5
40
KESTREL16
0.6~1.64
/
378189
/
2.755.5
40
AISA
OMIS
0.4~12.5
128
10
73
PHI
0.4~0.85
244
42
5
光栅光栅棱镜
+
光栅
+
棱镜光栅光栅
1.2
星载高光谱成像技术发展历程
美国发射了
T
其
1999
年
,
ERRA
业务卫星
,
辨率成像光谱仪
MO
其
DIS
同时进行对地观测
,
中高分辨率成像光谱仪后因研究难度太大而放弃
研制
[
28
]
技术的发展
.
2018
年
6
月德国发射了对地观测
上搭载了中分辨率成像光谱仪
MODIS
.
NASA
原计划安排高分辨率成像光谱仪
HIRIS
和中分
.
2
欧美等国家在星载高光谱载荷
1
世纪初
,
科学试验应用方面做了诸多工作
.
美
2000
年
7
月
,
[
8
]
.
的高光谱遥感成像载荷
DESIS
3
2019
年
3
月意
日本研制的第
4
代高光谱载荷
H12
月
,
ISUI
发
5
,
40G42
]
.
2
射升空
[
德国批准了
E006
年
,
nMAP
高
[,]
9
.
大利成功发射地球观测卫星
PRISMA
33
2019
年
光谱卫星计划
,
包含可见近红外和短波红外两个
光谱仪
.
该卫星由于高光谱载荷技术难度大而推
[,
3
]
.
表
2
列举了国外典型的迟至
2022
年发射
44
]
44
.
星载高光谱成像载荷的相关参数
[
同年
1
美国
NA1
月
,
SA
发射了地球观测卫星
,
其上搭载了高光谱成像仪
H
首次
EOG1
,
erion
yp
实现了
30m
地面分辨率的成像光谱观
]
1
,
28
,
31G32
.
欧空局
(
测
[
于
2ESA
)
001
年
10
月发射
了
P
星上搭载了紧凑式高分辨率
ROBAG1
卫星
,
.
CHR
成像分光计
(
CHRIS
)
IS
可获取多角度数
国发射了
M
其主要有效载荷为首
ihtSatII
卫星
,
g
[]
29G30
).
台星载傅立叶高光谱成像光谱仪
(
FTHSI
了由中国科学院上海技物所研制的中分辨率光谱
45
]
.
2
成像仪
[
卫星
008
年发射了环境一号
A
星
,
其上搭载
2002
年我国发射了神舟三号飞船
,
装载有一台傅立叶干涉型的高光谱成像仪
]
46
(),.
2
用于环境和灾害监测
[
FTHSI011
年天
宫一号成功发射
,
其装载的棱镜分光型高光谱相
)
机
(
用于开展农作物和病虫害等多项科学
PHSI
47
]
.
2
研究
[
卫
018
年
5
月高分五号卫星发射成功
,
2005
年美国发射了多功能火星探测卫星
MRO
,
星上搭载了紧凑探测成像火星光谱仪
[
5
]
G36
.
2CRISM
3
008
年印度发射了第一颗探月卫
星
C
搭载了
HhandraaanG1
,
SI
高光谱成像仪及
yy
[,
7
]
.
M
3
光谱仪
63
]
33G34
.
据
,
对同一地点可进行
5
个不同角度成像
[
星装载有凸面光栅分光型可见短波红外高光谱相
先后成功发射了资源
9
月
、
2021
年
9
月及
12
月
,
一号
0
环境减灾二号
0
高分五
2D
卫星
、
1
组卫星
、
号
0
这些卫星上均搭载
2
星和资源一号
02E
星
,
[]
2
).
随后
,
机
(
我国于
2AHSI019
年
9
月
、
2020
年
后期
,
国际上更关注业务化应用星载高光谱
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
1048
Jul023Vol.52No.7AGCS
y
2
:
htt
∥xb.chinasmcom
p
p
.
[
48
]
.
在探月及火星探测方面
,
有高光谱相机
我国
于
2013
年及
2018
年分别发射的探月工程嫦娥三
号
、
嫦娥四号
,
以及
2020
年
7
月和
11
月分别发射
的火星探测天问一号及探月工程嫦娥五号
,
均搭
载了中国科学院上海技物所研制的高光谱载
]
49
,
荷
[
主要用于对月壤和火星土壤的探测
.
在商
谱卫星
OH
珠海一号
S
发射成功
.
2019
年
9
月
,
其中包括了
4
颗高光谱卫
03
组卫星发射成功
,
]
50
.
表
3
为国内已发射的典型星载高光谱成星
[
44
]
.
像载荷的相关参数
[
业高光谱卫星方面
,
珠海一号高光
2018
年
4
月
,
表
2
国外已发射及在研的典型星载高光谱成像载荷参数
Tab.2 Parametersofticalsacebornehersectralimainaloadsthathavebeenlaunchedandareunder
yppyppggpy
researchabroad
仪器名称
国家
(
组织
)
发射时间
轨道高度
/
km
波段范围
/
m
μ
光谱通道数
光谱分辨率
/
nm
空间分辨率
/
m
分光方式
幅宽
/
km
Herion
yp
美国
2000
0.4~2.5
220
10
30
705
/
EOG1PROBAG1MihtatIIMROChandraaanG
gy
S
y
DESIS
////
CHRISFTHSICRISM1M3
2001
ESA
美国
2000
547
146
30
30
美国
2005
325
558
/
78
印度
/
美国
2008
0.42~3
260
100
光栅
40
10
100
德国
2018
0.4~1.0
2.55
30
30
235
400
PRISMA
意大利
2019
0.4~2.5
238
12
30
棱镜
30
615
HISUI
日本
2019
0.4~2.5
185
/
1012.5
31
20
410
EnMAP
德国
2022
0.42~2.45
6.5~10
30
30
228
652
0.4~1.050.47~1.050.4~4.05
1.25~11
/
1734
13~15
棱镜
62
1.9~9.3
550~670
光栅
7.5
<50
>10
光栅傅立叶干涉光栅光栅棱镜
表
3
国内已发射的典型星载高光谱成像载荷参数
Tab.3 ParametersofticalsacebornehersectralimainaloadsthathavebeenlaunchedinChina
yppyppggpy
仪器名称
发射时间
轨道高度
/
km
波段范围
/
m
μ
光谱通道数
光谱分辨率
/
nm
空间分辨率
/
m
幅宽
/
km
分光方式
HJG1GA
高光谱成像仪
2008
0.45~1.05
105
2~9
100
傅立叶干涉
50
540
TGG1
超光谱成像仪
2011
0.4~2.5
(
10VNIR
)
/(
23SWIR
)
/
1020
棱镜
10
128
400
高分五号
高光谱相机
2018
0.45~2.5
330
705
高分五号
G02
高光谱相机
2021
0.45~2.5
330
705
ZYG1G02D
高光谱相机
2019
0.4~2.5
166
778
HJG2
高光谱成像仪
644.5
215
2020
ZYG1G02E
高光谱相机
2021
0.4~2.5
(
10VNIR
)
/(
20SWIR
)
30
60
166
778
0.45~2.5
((((
5VNIR
)
2.5~5VNIR
)
10VNIR
)
4.5VNIR
)
/((((
10SWIR
)/
10SWIR
)/
10~20SWIR
)/
14SWIR
)
30
60
30
60
30
60
/
4896
96
光栅光栅光栅傅立叶干涉光栅
星载高光谱成像技术受到中
由表
3
可以看出
,
国
、
美国
、
意大利
、
德国
、
日本
、
印度
、
俄罗斯等世界
主要国家的高度重视
.
通过
2
星载
0
多年的发展
,
高光谱成像载荷向宽谱段
、
更大幅宽
、
更高空间分
辨率等方向发展
,
宽谱宽幅成为国际上星载高光谱
成像载荷发展的必然趋势
,
也是星载高光谱成像技
术走向业务化实用化的必然需求
.
目前
,
我国星载
高光谱成像载荷的发展水平已经位居世界前列
.
辨率对地观测系统重大专项的支持下
,
中国科学
院上海技物所先后开展了星载宽谱宽幅高光谱相
机的原型样机
、
工程样机和正样产品的研制
,
攻克
了小
F
数大视场远心成像望远镜
、
超大视场超低
畸变分光光谱仪
、
高光谱成像宽谱宽幅集成
、
在轨
高精度定标
、
大规模高帧频短波红外探测器组件
等一系列关键技术
.
作为高分五号卫星的主载
(),
于
2AHSI018
年
5
月成功发射入轨工作
.
与
德国
、
日本
、
意大利
、
印度
、
美国等国家在轨或在研
的同类高光谱载荷比较
,
该载荷在幅宽
、
光谱通道
]
2
,
51G52
,
数
、
信噪比等指标方面均有显著提升
[
其幅
荷
,
国际上首台星载宽谱宽幅高光谱相机
2
星载宽谱宽幅高光谱载荷关键技术及
应用
我国星载宽谱宽幅高光谱成像技术的发展可
以追溯到
2008
年
.
在国家
863
计划和国家高分宽
、
光谱通道数和信噪比明显优于其他同类载荷
.
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第
7
期刘银年
,
等
:
星载高光谱成像载荷发展及关键技术
1049
2019
年
12
月
«
IEEEGeoscienceandRemote
»
在刊首寄语中对该成果作了
Sensinaazine
g
M
g
重点介绍
,
认为
“
这台最顶尖的仪器集成了多种新
,
技术从而获得了卓越的性能
”
并强调该成果具有
“
突出的应用价值
,
将在环境监测
、
自然资源调查
.
和油气勘查中发挥重大的作用
”
光谱仪
、
探测器及
E2.1
望远镜
、
talon
效应抑制
关键技术
本质上取决于
光学系统的光信号收集能力
,
其相对孔径
F
数
,
即焦距与口径的比值
.
F
数越
小
,
光线相对于探测像元的张角越大
,
光信号收集
能力越强
,
但光学系统的光路也随之变短
;
高光谱
成像望远镜将收集的光信号高质量地输入到后继
的光谱仪中
,
需要不同视场的光锥中心光线垂直
;
于望远镜的像面
,
即满足
“
远心成像
”
系统光谱覆
盖范围包含了可见近红外光和短波红外光
,
需要
在望远镜像面上对接各自的光谱仪
,
每个光谱仪
既要保证穿轨方向的幅宽
,
又要保证足够的光谱
分辨率和光谱覆盖范围
,
还需保证光谱仪之间较
高的光谱配准精度
.
上述特点和要点结合起来
,
同时满足宽谱
、
宽幅
、
小
F
数
、
高光谱配准精度及
望远镜光学镜体的面型复杂度需要
12
阶多项式
目前加工
16
阶
,
0
阶以上的光学镜面依然有很大
的难度
.
为此
,
设计和实现了望远镜与光谱仪之
[
2
]
,
像方远心度控制在
0.
以
12
阶降为常规
4
阶
5
5°
内
,
光谱配准精度达到了
0.
并得到在轨测
1
像元
,
53
]
.
这一望远镜和光谱仪中继结构的提
试验证
[
远心成像的要求
,
按传统的高光谱成像光学结构
,
方能拟合
.
当时成熟的光学镜面加工技术在
4~
,
间的视场倍增中继光学装置
(
图
1
)
镜面面型由
出
,
完善了高光谱成像光学系统的体制
,
大幅提升
了光谱成像性能和工程可行性
.
Fi.1 TheoticalsstemoftheGFG5visibleshortGwaveinfraredcamera
gpy
图
1
高分五号可见短波红外相机光路系统
光谱畸变和光谱混叠是衡量
光谱横向偏差
、
高光谱成像载荷光谱质量的关键性能指标
.
光谱
横向偏差反映了像元各个光谱通道中心波长在光
谱维度上的偏差
,
体现的是高光谱数据每个像元
]
54G55
,
的光谱曲线上各对应波长的一致性
[
不大于
据的光谱曲线上各个波长之间响应扩散的程度
,
小于
10%
为优
.
而随着幅宽和色散宽度的增大
,
要达到上述指标难度极大
.
一般的分光体制
,
横
向光谱偏差达到了其最长工作波段的百分之一还
多
;
光谱畸变超过了一个像元
;
光谱混叠达到了
研究提
20%
以上
.
基于上述关键指标及其难题
,
出了基于罗兰圆的超大视场低畸变光谱分光校正
方法
,
并成功实现工程化应用
.
该方法所提出的
新型
Offner
结构光谱仪可实现
300mm×40mm
的超大平场度低畸变光谱成像
,
突破了传统光谱
[]
仪视场尺度难以逾越
30mm
的瓶颈
2
.
对传统
其最长工作波段的千分之一为好
;
光谱畸变是像
]
56G57
,
元各光谱通道在空间维度上的偏离程度
[
体
现了高光谱数据每条光谱曲线上各个波长对应的
是否为同一个地物
,
偏差不超过
0.
光
2
像元为佳
;
谱混叠是指像元光谱通道信号在规定的波长带宽
之外其他光谱通道信号的占比
,
体现了高光谱数
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Jul023Vol.52No.7AGCS
y
2
:
htt
∥xb.chinasmcom
p
p
.
光谱仪结构
,
当视场尺度达到
6Offner0mm
时
,
像面上的弥散斑已经达到
1
超过了数个像
00
μ
m
,
8
,
使得超大视场
300mm
时仍保持高像质成像
5
超低畸变精细分光的工程化成为可能
,
实现了高
[]
和大覆盖范围的要求
;
不同于传统线列推扫和面
阵凝视成像
,
高光谱是要在光谱和空间二维面阵
下
,
实现数百高帧频的信号读出
;
传统的成像每个
像元光信号的波长带宽一致
,
而高光谱成像其光
谱维每个像元接收到的光谱能量
,
按波长分布有
差异较大
;
光谱细分后
,
器件像元的暗电流对光信
号的探测影响很大
,
需要将暗电流降低一个量级
以上
.
因此需要研制专门用于高光谱成像的大规
模高帧频高灵敏度动态范围可适应的红外探测
器
.
为此
,
研究提出了对目标光场
(
波长
、
强度
)
和
将
2.1.2
μ
m
处系统信噪比提升近
5
倍
,
0~2.5
μ
m
弱信号处的信噪比提升近
5
大幅改善了载荷
0%
,
在探测谱段范围内对不同强弱能量的适应能
51G52
]
().
突破了高组分均匀性碲镉汞薄膜
力
[
图
2
元的线度
;
而新型光谱分光结构在视场尺度达到
).
光谱成像精细分光质的飞跃
(
表
4
2
]
在成像像质上的对比
[
表
4
传统
Offner
光谱仪结构与新型
Offner
结构光谱仪
Tab.4 Comarisonoftheimainualitetweenthe
pggqy
b
traditionalOffnersectrometerandthenovel
p
Offnersectrometer
2
p
视场
/
mm
()
0
,
0
()
±10
,
0
()
±100
,
0
()
±150
,
0
()
±30
,
0
()
±50
,
0
[]
传统
Offner
光谱仪
结构
17
12.4
101
1203.2
3006.4
303
弥散半径
/
m
μ
信号电荷同时进行调控的方法
,
将近红外
1.0~
新型
Offner
结构光谱仪
(
高分五号
)
8.4
5.4
5.4
7
9
材料制备
、
探测器结构优化及空间低温制冷关键
技术
,
成功将短波红外探测器暗电流降低一个量
级
,
达到以往一般可见光探测器暗电流的水平
.
研制的
2048×512
的高量子效率低暗电流短波红
外硅基碲镉汞大规模焦平面探测器制冷组件
,
有
力支撑了宽谱宽幅高灵敏高精度定量化探测
.
8.4
宽谱宽幅高光谱成像
,
除望远镜和光谱仪之
外
,
对探测器尤其红外波段探测器的要求极高
.
首先探测器规模要在光谱和空间上满足高分辨率
Fi.2 ComarisonofsinalGtoGnoiseratioimrovementofSWIRsstems
gpgpy
图
2
短波红外系统信噪比提升对比
为提高窄谱微弱能量的
高光谱探测体制中
,
探测效率
,
需要将探测器衬底和光吸收层减薄
.
(
,
当光谱分辨率超过波长的千分之
Etalon
效应
)
五时
,
Etalon
效应引起的信号调制度对辐射定量
化精度的影响将高达
2
对光谱定量化的影响
5%
,
可达数纳米
,
对后续定量化应用的影响巨大
.
如
何在完整保留图像信息的情况下消除该效应引入
的影响
,
难度极大
.
项目团队在国际上率先建立
了高精准
E
模型仿真结
talon
效应多层干涉模型
,
探测器的衬底减薄会导致产生固有的干涉条纹
果和试验数据高度吻合
,
实现了
Etalon
效应机理
和影响的高精准系统表征
,
并提出
Etalon
效应校
正方法
.
通过基于高斯核模型的岭回归方法对光
谱维纹波进行抑制
,
利用强空谱相关性进行空间
G
维纹波抑制
,
在确保原始数据光谱形状不失真的
情况下
,
可以将干涉纹波的影响抑制到
1%
以下
,
解决了高光谱分辨率下探测器背部减薄工艺产生
的
E
突破了高光谱分辨率和
talon
效应校正难题
,
]
59G60
().
高量子效率难以兼顾的技术瓶颈
[
图
3
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第
7
期刘银年
,
等
:
星载高光谱成像载荷发展及关键技术
1051
数据水体透明度反演的精度较高
,
相比于多光谱
卫星数据具有更高的反演精度
,
可用于内陆湖库
]
的水质遥感监测工作
.
文献
[
基于高分五号高
63
光谱数据开展了沿海湿地的分类研究
.
结果表
明
:
当有
13
种土地覆盖类型时
,
LandsatG8
总体精
度和
K
哨兵二号
aa
系数分别为
92.34%
和
0.9
,
pp
0
Fi.3 CorrectioneffectofGFG5dataonetaloneffect
6
g
图
3
高分五号数据
Etalon
效应校正效果
[
60
]
[]
分别为
93.4%
和
0.92
,
GFG5
分别为
94.98%
和
采用
20.93
;
1
种土地覆盖类型进行精细分类时
,
GFG5
数据的总体精度和
Kaa
系数分别达到
pp
首次证明了高分五号高光谱数据
97.38%
和
0.97
,
在海岸测绘方面比陆地卫星和哨兵数据等多光谱
]
图像具有更明显的优势
.
文献
[
基于高分五号
64
高光谱数据开展的土壤重金属污染研究表明
,
在
对土壤重金属污染评价方面
,
高分五号高光谱图
像可获得与机载
HMa
yp
一致的评估结果
.
星载
高光谱图像成本低
、
范围广的优点意味着其在今
[]
基于高分五号高光谱数据开展的岩性填图研
65
究结果表明
,
高分五号高光谱成像仪
AHSI
作为
第一个可以同时提供宽覆盖以及宽光谱的高光谱
传感器在短波红外谱段具有高信噪比
,
其获得的
图像在满足大比例尺
、
大面积岩性填图要求的基
础上
,
可以提供令人瞩目的成果
,
并建议在该领域
基于高分五号和资源一号
02D
等卫星高光谱相
机对美国二叠纪盆地
(
的甲烷排
Permianbasin
)
放进行了高光谱遥感监测
,
发现了
37
个甲烷排放
异常点
,
并全部得到地面验证确认
,
破解了天基温
室气体甲烷排放点源大范围精准监测的难题
,
为
天基甲烷排放勘查提供了一种高效
、
精确的全新
技术手段
.
]
的研究中使用高分五号高光谱成像仪
.
文献
[
66
后的土壤环境评价中可发挥更大的作用
.
文献
LandsatG8
和
SentinelG2
总体精度和
Kaa
系数
pp
分别降至
77.81%
和
0.74
、
86.15%
和
0.84
.
而
2.2
宽谱宽幅高光谱载荷应用情况
宽谱宽幅高光谱成像载荷技术应用到了我国
的高分五号
01
和
02
星以及资源一号
02D
和
02E
卫星上
,
获取的高质量高光谱数据有力推动了碳
排放
、
土壤有机质
、
土壤重金属污染
、
水质微量污
染监测和大范围地球深部找矿等应用方面的诸多
突破
.
]
文献
[
基于高分五号卫星数据开展了矿物
61
精细识别研究
,
在分析总结已有高光谱矿物识别
方法优缺性的基础上
,
提出了综合光谱特征增强
匹配度和特征参量的矿物识别方法
;
同时对甘肃
柳园及美国
Curite
两个区域基于高分五号卫星
p
数据开展了矿物精细识别
,
结果表明高分五号矿
、
物识别信息分布与机载光谱仪
HMaAVIRIS
yp
一致性很好
,
相较机载数据高分五号矿物识别平
均正确率优于
9
在甘肃柳园地区识别出了白
0%
,
).
云石
、
方解石
、
褐铁矿等
1
图
41
种矿物信息
(
3
高光谱重点发展方向及关键技术
各类遥感应用对探测时效性
、
定量化
、
精细化
的需求日益增高
,
促使星载高光谱成像技术的时
[
1
]
图
4
柳园地区
GFG5
卫星高光谱矿物分布
6
1
ofLiuuanarea
6
y
[]
间
、
空间
、
光谱和辐射的探测分辨率不断提升
,
工
作波段范围进一步拓宽至长波红外
,
甚至甚长波
红外
.
为此
,
需进一步研究提出对高光谱成像技
术的新原理
、
新技术
、
新方法
,
突破其关键技术
.
中国科学院上海技物所高光谱成像技术团队目前
正在开展静止轨道高光谱
、
微光高光谱
、
荧光超光
谱和高光谱即时遥感探测几个方向的攻关工作
,
Fi.4 HersectralmineraldistributionmafGFG5
gyppp
o
像
,
以我国官厅水库为研究区开展了水体透明度
反演研究
,
结果表明
:
资源一号
02D
卫星高光谱
文献
[
基于资源一号
062
]
2D
卫星高光谱影
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y
2
:
htt
∥xb.chinasmcom
p
p
.
、
现将其中的要点关键和进展凝炼出来
,
为推动星
载高光谱载荷研究工作的重大发展提供一些有益
的参考
.
3.1
静止轨道高光谱载荷及关键技术
静止轨道对地距离近
3
发展具有高
6000km
,
空间分辨率的静止轨道载荷需要数十米口径望远
镜
,
高光谱成像载荷可以获取几十米
、
几百米尺度
上的精细光谱曲线
,
利用相对地球静止的特点
,
可
以通过延长积分时间提升探测灵敏度
,
可以对特
定区域进行高频次重复观测
,
适用于生态环境
、
资
源农业和防灾减灾应用中的高动态变化地物监
测
,
在即时遥感探测方面具有重要应用价值
.
中
国
、
美国
、
欧洲
、
日本等均各自发展了静止轨道气
67G73
]
.
兼具高光谱分辨率和较高空
象观测卫星
[
定标方法难以实现
,
光锥模拟
、
光路中继
、
星体观
测和场地替代等综合性超大口径高光谱载荷的定
标成为需要突破的关键难点
.
间分辨率的静止轨道高光谱成像卫星目前在国际
上尚为空白
.
我国
“
十三五
”
科技重点研发计划支
持了静止轨道高光谱探测载荷的研究工作
,
目标
是突破幅宽
4
空间分辨率
2
波段
00km
、
5~100m
、
数达到
400
个以上的紫外到长波红外静止轨道高
光谱成像相关的关键技术
,
主要包括
:
()
小
F
数
6.10m
超大口径拼接式高光谱成
).
为实现亚角秒分辨率全谱
像望远镜技术
(
图
5
段高光谱成像探测
,
需采用较小
F
数超大口径光
学系统
,
大大增加了主光学望远镜加工装调检测
的难度
.
望远镜光学材料要求刚度好
、
膨胀系数
低
、
轻量化程度高
,
多个模块的大口径轻量化高效
镜片制造需要研究智能光学抛光机器人等加工技
术
;
拼接式主镜支撑与折叠展开需要重点研究多
个镜片之间的
“
共焦共相
”
技术
,
多个拼接镜之间
要从毫米级的错位调整到纳米级共面精度
,
使得
对同一物体成像的像点要严格重合
.
()
超大平场度低畸变成像光谱仪技术
.
满
2
足
4
光谱仪要形成
200km
幅宽的高光谱成像
,
00
多毫米长度和数十毫米宽度的像面
,
要求空间和
光谱维度达到
0.1~0.2
像元的超低畸变大平
场度
.
()
超大规模高灵敏度红外探测器及制冷组
3
件技术
.
需实现规模达
16000×256
元
/
8000×
Fi.5 Overallconfiurationof
g
eostationarGorbit
ggy
hersectraltelescoe
yppp
图
5
静止轨道高光谱望远镜总体构型
3.2
荧光超光谱载荷及关键技术
叶绿素荧光作为研究植物光合功能的探针
,
可以快速
、
灵敏和无损伤地研究和探测完整植株
]
74G76
,
光合作用的真实行为
[
被认为是陆地光合作
用最直接可测量的信号
.
基于遥感观测的叶绿素
荧光与植被指数相比具有更好的实时性和敏感
77G80
]
,
性
[
经常被用于评价光合机构的功能和环境
胁迫对植被的影响
,
在植物各种胁迫下的异常特
性研究和总初级生产力监测
、
作物估产等方面发
81G85
]
,
挥着重要的作用
[
如图
6
所示
.
发展荧光超光谱遥感载荷
,
其关键技术包括
:
光谱通道达到了上千个
,
光谱色
0.01~0.02nm
,
散的宽度比常规提升了数十倍
,
需要研究大幅宽
超低畸变下的超精细分光关键技术
.
②
光子级杂
散光抑制技术
.
荧光探测的光谱分辨率比传统高
光谱提高了两个数量级
,
而荧光的辐射强度只有
一般地物反射信号的
2%~3%
,
极弱的荧光需要
的杂光抑制水平达到了
1
杂光达到了光子级
0
-9
,
的水平
,
传统杂散光抑制方法远不能满足荧光探
测需求
,
需研究更高精度更高效的杂光抑制方法
.
③
大规模大像元低噪声荧光专用探测器组件技
术
.
荧光信号相比传统地物探测信号降低了数个
①
大平场度低畸变下的超大色散技术
.
荧光超光
谱的光谱分辨率
,
在单个常规像元的尺度上只有
256
元
/
4000×128
元的超大规模短波
/
中波
/
长波
红外焦平面探测器组件
,
并实现多波段集成和模
块化封装
.
()
大口径全光路高光谱载荷高精度定标技
4
术
.
光谱辐射定标需要考虑全光路
、
全口径
、
全视
场和全波段
,
对于口径达到
6m
的望远镜
,
传统的
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
第
7
期刘银年
,
等
:
星载高光谱成像载荷发展及关键技术
1053
增大光学口径提升信号的收集能力
,
量级
,
需要探
测器的像元大小由过去的
10
μ
m
左右提高到
同时探测器需要考虑高灵敏度和极
60
μ
m
以上
;
④
光谱分辨率可调及信号能级匹配技术
.
荧光探
测利用太阳夫琅和费暗线消除大气等的影响
,
夫
琅和费峰谷的光谱带宽在不同波段差异很大
,
变
化达到
10
倍或以上
.
传统的光谱分辨率单一确
定的模式无法满足荧光探测的需求
,
需开展光谱
分辨率可调及信号能级匹配技术的研究攻关
.
高频次的星上超光谱定标与定量化技
⑤
高精度
、
术
.
荧光观测谱段的光谱分辨率要达到
0.3nm
甚至更高
,
光谱定标精度须达到
0.
需
03nm
以内
,
研究适合于超光谱特性的新型在轨光谱定标手
段
;
不同偏振光响应的微小差异对微弱荧光探测
有较大影响
,
同时需要开展偏振光的标定及抑制
技术研究
.
高光谱分辨率下的
Etalon
干涉效应的抑制技术
.
6G89
Fi.6 Schematicdiaramofthe
g
enerationofchlorohllfluorescenceandsomeofitsinfluencinactors
8
ggpyg
f
[
86G89
]
图
6
叶绿素荧光的产生及其部分影响因素示意
[
]
3.3
地表异常超大动态范围自适应即时探测
技术
如自
各类自然和人为因素引起的地表异常
(
然灾害
、
环境污染等
)
对我国社会经济健康发展带
来了重大影响和危害
,
开展地表异常即时探测对
于地表异常的早发现
、
早预警具有重大意义和作
]
88
.
与传统遥感相比
,
用
[
地表异常呈现信号更
弱
、
强弱差异更显著
、
非线性效应更突出等特点
,
().
研究发展看得到
、
图
7
看得清
、
看得准的地表
异常信号超大动态范围自适应探测的新体制
,
大
幅提升对地表异常信号的探测能力
,
是卫星遥感
探测的重要方向
.
要实现天基大范围精准即时探测十分困难
图
7
传统的遥感载荷对强弱差异显著的信号难以同时
兼顾
Fi.7 Traditionalremotesensinaloadsaredifficult
ggpy
totakeintoaccountthesinalswithsinificant
gg
differencesinlihtintensit
gy
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
1054
Jul023Vol.52No.7AGCS
y
2
:
htt
∥xb.chinasmcom
p
p
.
、
大气传输等因素的综合作
因光源自身特性
用
,
导致光谱型载荷在探测器端光谱维度上能量
分布存在极大的不均匀性
.
传统探测器采用统一
增益进行能量收集
,
往往会面临弱信号截止
、
强信
号饱和的问题
.
近年来
,
通过分析光谱信号能量
阈值
,
提前计算并固化探测器各谱段最佳增益
,
从
而获取光谱仪最佳动态范围的方法得到了有效的
发展
,
并且已在高分五号
、
资源一号
02D
星等多
台星载高光谱载荷中得到应用
,
探测效果获得显
著提升
.
突发
、
随机
、
未知的地表异常
,
不仅在光
谱上分布的差异显著
,
在空间上的分布差异也较
显著
,
其离散性及点特性导致对地表异常的探测
需达到像元级尺度
.
传统的按整个探测面阵进行
像元工作参数设置的方法已不适用于精细化的地
表异常探测
,
发展像素级超大动态范围自适应探
测将是高性能星载高光谱载荷技术发展的关键核
心技术
.
参考文献
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8830G8857.
EnMAPsaceborneimainectroscoissionfor
pgg
s
ppy
m
4
总
结
光谱是表征和探测物质原子分子微观结构及
其跃迁或振动等运动状态的重要物理量
,
把识别
检测物质的光谱学从实验室
“
搬到
”
数百千米以上
的空间
,
实现对全球范围地物成分和物理生化等
演变过程的探测
,
是人类遥感科技史上一项重大
的突破
.
从
20
个世纪七八十年代机载高光谱成
像技术的发展
,
到
21
世纪初星载高光谱成像在轨
的试验性验证应用
,
经过半个世纪许多学者
、
专家
和工程师的努力
,
随着在宽谱
、
宽幅
、
高灵敏度和
高精度上的突破和提升
,
星载高光谱成像技术的
实用化和业务化成为可能
,
并且在资源
、
生态环
境
、
灾害
、
农业等诸多领域得到了应用上的重大突
破
,
大幅提升了对复杂地物和微弱成分识别分类
的精度
[
61G66
,
89
]
nationalSmosiumonRemoteSensinfEnvironment.
ypg
o
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GO
,
ANNA6SWAMIJDURAIM.ChandraaanG1
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Indias
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964486G491.
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first
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[
J.Current
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G
,[/[
7UNTERD.HSISGunterssace
p
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.2023G
ypg
̓
[]
MAHA
,
8LINGAMSSRINIVASP
,
DEVIPK
,
etal.ReG
flectancebasedvicariouscalibrationofHSISsensorsand
y
sectralstabilittudver
p
seudoGinvariantsites
[
C
]
∥
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[]
B
,
9ROVKINAO
,
HANUŠJZEMEKF
,
etal.Evaluatin
g
):
cations
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TENGARSS.KochiIEEE
,
2020
:
132G136.
Proceedinsof2019IEEERecentAdvancesinGeoscience
g
]
forestseciesclassification
[
J.ISPRSInternationalArG
p
,
RchivesofthePhotorammetremoteSensinnd
gyg
a
,
SatialInformationSciences2016
,
XLIGB1
:
443G448.
p
]():
应用进展
[
地球科学
,
J.2015
,
4081287G1294.
the
p
otentialofsatellitehersectralresursGPdatafor
ypp
断增长
,
高光谱成像技术在高时间效能的静止轨
道
、
直接反映光合作用的荧光超光谱和像素级自
适应探测等重要方向上需要开展一系列的关键技
术攻关
,
进一步推动星载高光谱成像技术的大发
展
,
为人类认知地球和宇宙空间创造更好的探测
手段
.
致谢
:
本文是团队多年研究工作的一个总结
和展望
,
所取得的每一点进步都离不开这个领域
方方面面的相互促进
、
支持
、
指导和帮助
,
更离不
开团队每位成员多年的努力钻研和辛勤工作
.
限
于篇幅和认知
,
难免有疏漏
,
敬请指正
.
.
而随着遥感探测即时性需求的不
[]
等
.
高光谱遥感技术及资源勘查
10
李志忠
,
汪大明
,
刘德长
,
,
WAN
,
L
,
LIZhizhonGDaminIUDechanetal.HG
gggy
],:
resourcesexloration
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,
40
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8
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WUX
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11 YUFanfanianianRAMAVRMK
,
etal.DiurG
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[]
imaerinfraredchannelsJ.IEEETransactionsonGeoG
g
[],,
12 UPRETYSCAOChanonSHAOXi.RadiometricconG
gyg
sistencetweenGOESG16ABIandVIIRSonSuomiNPP
y
b
],
andNOAAG20
[
J.JournalofAliedRemoteSensin
ppg
,():
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511671G683.
g
nalandscananlevariationsinthecalibrationofGOES
g
1287G1294.
ersectralremotesensinechnolondits
p
roressin
ppg
t
gy
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第
7
期
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0220
,
143032407.
刘银年
,
等
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星载高光谱成像载荷发展及关键技术
1055
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S
ypy
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o
p
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MALENOVSKYZGNEYT
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p
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p
o
gg
S
ppyy
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gg
s
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gypp
ternationalGeoscienceandRemoteSensinmosium.
g
S
yp
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pggg
solarGinducedchlorohllfluorescenceinthetenmostoG
pypp
2017
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g
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p
rimarroductionand
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ggpy
cence
q
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与遥感发展同行
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纪念
«
遥感学报
»
更名
228
童庆禧
.5
周年
TONGQinxi.Goinloniththe
p
roressofremote
gg
a
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w
g
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yppp
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gyppgg
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y
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y
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p
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5280G286.
)[]
and
p
rosectofhersectralimaersuite
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HISUIJ.
pyppg
[]
alicationofZhuhaiG1hersectralsatelliteJ.Satellite
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高分五号
”
卫星可见短波红外高光谱相机的研制
51
刘银年
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LIUYinnian.VisibleGshortwaveinfraredhersectralimG
ypp
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Alication
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.NewYorkJohn
yppg
,,
WileonsLtd2015.
y
&S
[]
aerofGFG5satelliteJ.SacecraftRecoveremote
gpy
&R
[]
等
.
高分五号可见短波红外高光
52
刘银年
,
孙德新
,
胡晓宁
,
,():
Sensin2018
,
39325G28.
g
[],
42 TANIIJITOY
,
IWASAKIA
,
etal.FlihtmodelofHISUI
g
)[,
S
,
ationC
]
∥Proceedinsof2017Sensorsstemsnd
gy
[],,
43 SANGB
,
SCHUBERTJKAISERSetal.TheEnMAP
NextGGenerationSatellitesXXI.Warsaw
:
SPIE
,
2017.
hersectralsensoronboardISS
(
internationalsacestaG
yppp
,,
LIUYinnianSUNDexin
,
HUXiaoninetal.DeveloG
gp
mentofvisibleandshortGwaveinfraredhersectralimaG
ypp
]():
谱相机设计与研制
[
遥感学报
,
J.2020
,
244333G344.
[]]
高光谱成像遥感载荷技术的现状与发展
[
遥感
44
刘银年
.J.
LIUYinnian.Develomentofhersectralimainemote
pyppgg
r
():
学报
,
2021
,
251439G459.
:
Imainectrometr.SanDieoSPIE
,
2008.
gg
S
pyg
,
calibrationandtechnoloies
[
C
]
∥Proceedinsof2008
gg
:,
hersectralimainectrometerinstrumentconcet
yppgg
s
pp
[]
等
.
高分五号可见短波红外高光
53
刘银年
,
孙德新
,
曹开钦
,
352G359.
():
2020
,
244333G344.
[],
eronboardGFG5satelliteJ.JournalofRemoteSensin
gg
]:
谱相机在轨辐射性能评估
[
遥感学报
,
J.2020
,
24
(
4
)
,,,
LIUYinnianSUNDexinCAOKaiinetal.Evaluationof
q
GFG5AHSIonGorbitinstrumentradiometric
p
erformance
[],():
J.JournalofRemoteSensin2020
,
244352G359.
g
[],
sensinechnoloJ.JournalofRemoteSensin2021
,
g
t
gyg
[]
危峻
.45
郑亲波
,
SZG3
中分辨率成像光谱仪
[
C
]
∥
大珩先生
[
],
杭州
:
s.n.2004
:
1486G1489.
():
251439G459.
[]
54 AKTARUZZAMANM.Simulationandcorrectionofsectral
p
[
smileeffectanditsinfluenceonhersectralmainC
]
∥
yppppg
:
Proceedinsof2008ConferenceofITC.Twente
g
九十华诞文集暨中国光学学会
2004
年学术大会论文集
.
)
osectroGradiometer
(
mrisnszG3sacecraft
[
C
]
∥ProG
pp
ceedinsofthe90thBirthdafMr.DaHenndthe
gy
o
g
a
:[],
Hanzhous.n.2004
:
1486G1489.
g
2004AcademicConferenceoftheChineseOticalSociet.
py
[],
X
,
KAN
,
46 ZHAOXianIAOZheninGQianetal.OG
ggqg
,
WEZHENGQinboIJun.Mediumresolutionimain
gg
[]
55 CAIRNSB
,
RUSSELLEE
,
LAVEIGNEJD
,
etal.ReG
[
sensinfaerosolsC
]
∥Proceedinsof2003Polarization
g
o
g
:
ScienceandRemoteSensin.SanDieoSPIE
,
2003.
gg
searchscanninolarimeterandairborneusaeforremote
gpg
ITC
,
2008.
[],,
56 DELLENDICEFNIEKEJSCHLÄPFERD
,
etal.SceneG
̓
basedmethodforsatialmisreistrationdetectioninhG
pgy
,
2ersectralimaerJ
]
.AliedOtics007
,
46
ppgy
[
ppp
():
152803.
verviewoftheFouriertransformhersectralimaer
yppg
2010IEEEInternationalGeoscienceandRemoteSensin
g
:
Smosium.HonoluluIEEE
,
2010
:
4272G4274.
yp
()
bHSIoardedonHJG1Asatellite
[
C
]
∥Proceedinsof
g
[]
57 YOKOYAN
,
MIYAMURAN
,
IWASAKIA.Detection
[],
WUT
,,
47 LIXuekeaixiaLIUKaietal.Evaluationofthe
Chinesefinesatialresolutionhersectralsatellite
pypp
andcorrectionofsectralandsatialmisreistrationsfor
ppg
[]
hersectraldatausinhasecorrelationmethodJ.AG
yppgpp
,():
liedOtics2010
,
49244568.
pp
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
第
7
期刘银年
,
等
:
星载高光谱成像载荷发展及关键技术
1057
[]
杨波
.
宽幅高光谱成像光学技术研究
[
北京
:
中国科学
58
D
]
.
YANGBo.StudnoticaltechnolofwideGwidthhG
y
o
pgy
o
y
,
AcademfSciences2011.
y
o
院大学
,
2011.
[]
closerlookattheABIontheGOESGRseriesJ.Bulletin
681G698.
,
2
:
oftheAmericanMeteoroloicalSociet017
,
98
(
4
)
gy
:
UersectralimainD
]
.BeiinniversitfChinese
ppgg
[
jgy
o
[],,
C59 HUBinlinZHANGJinAOKaiin
,
etal.Research
gq
[],,
K
,
70 GOODMANSJBLAKESLEERJOSHAKWJetal.
[]
TheGOESGR
g
eostationarlihtninaer
(
GLM
)
J.
ygg
m
pp
,
AtmoshericResearch2013
,
125
:
34G49.
p
[]
aersusinackGilluminatedCCDsJ.IEEETransactions
gg
b
5481G5494.
ontheetaloneffectindisersivehersectralVNIRimG
pypp
,
2
:
onGeoscienceandRemoteSensin018
,
56
(
9
)
g
[],,
71 HOLMLUNDK
,
GRANDELLJSCHMETZJetal.MeG
:
teosatthird
g
eneration
(
MTG
)
continuationandinnovation
ofobservationsfrom
g
eostationarrbit
[
J
]
.Bulletinof
y
o
E990GE1015.
[],
60 HUBinlinSUNDexin
,
LIUYinnian.Anovelmethodto
,
2
:
theAmericanMeteoroloicalSociet021
,
102
(
5
)
gy
[],
72 RODRIGUEZA
,
STUHLMANNR
,
TJEMKESSetal.
[
C
]
∥Proceedinsof2009InfraredSaceborneRemote
gp
:
mMeteosatthird
g
enerationissionandsstemconcets
yp
removefrinesfordisersivehersectralVNIRimaers
gpyppg
():
10279.
[],
usinackGilluminatedCCDsJ.RemoteSensin2018
,
g
b
g
[]
等
.
高分五号高光谱影像矿物精细
61
董新丰
,
甘甫平
,
李娜
,
,,,
DONGXinfenGANFuinLINaetal.Finemineral
gpg
,():
RemoteSensin2020
,
244454G464.
g
]():
识别
[
遥感学报
,
J.2020
,
244454G464.
[]
73 BESSHOK
,
DATEK
,
HAYASHIM
,
etal.AnintroG
[]
tionareteoroloicalsatellitesJ.JournaloftheMeteG
y
m
g
[]
74 MOHAMMEDGH
,
COLOMBOR
,
MIDDLETONEM
,
etal.RemotesensinfsolarGinducedchlorohllfluoresG
g
o
py
,
RemoteSensinfEnvironment2019
,
231
:
111177.
g
o
:
5cence
(
SIF
)
inveetation0
y
earsof
p
roress
[
J
]
.
gg
[]
75 MERONIM
,
ROSSINIM
,
GUANTERL
,
etal.Remote
:
sensinfsolarGinducedchlorohllfluorescencereview
g
o
py
,():
ronment2009
,
113102037G2051.
[]
ofmethodsandalicationsJ.RemoteSensinfEnviG
ppg
o
,():
oroloicalSocietfJaan2016
,
942151G183.
gy
o
p
/
ductiontoHimawariG89
:
JaansnewGeneration
g
eostaG
pg
̓
:
SensinndInstrumentation.SanDieoSPIE
,
2009.
g
a
g
[]
identificationofGFG5hersectralimaeJ.Journalof
yppg
[]
资源一号
062
周毅
,
刘瑶
,
田淑芳
.2D
卫星高光谱数据水体
retrievalbasedonhersectraldataofZYG1G02Dsatellite
ypp
[],,,
63 JIAOLeileiSUNWeiweiYANGGanetal.AhierarG
g
/
chicalclassificationframeworkofsatellitemultisectral
p
,():
RemoteSensin2019
,
11192238.
g
hersectralimaesformainoastalwetlands
[
J
]
.
yppgppg
c
[],():
J.SacecraftEnineerin2020
,
296155G161.
pgg
,,
ZHOUYiLIUYaoTIANShufan.Watertransarenc
gpy
]():
透明度反演研究
[
航天器工程
,
J.2020
,
296155G161.
[],
W
,,
64 WUFuuANGXueTANKunetal.Assessmentof
y
heavetal
p
ollutioninariculturalsoilarounda
g
old
y
m
g
mineareainYitonountC
]
∥Proceedinsof2020
g
C
y
[
g
[],
WAN
,
76 ZHANGLifuGSihenHUANGChanin.ToG
ggpgp
:[]
inducedchlorohllfluorescenceareviewofmethodsJ.
py
[],
77 WALTHERSVOIGTM
,
THUMT
,
etal.SatellitechloroG
hllfluorescencemeasurementsreveallareGscaledecouG
pyg
linf
p
hotosnthesisand
g
reennessdnamicsinboreal
pg
o
yy
():
92979G2996.
,
JournalofRemoteSensin2018
,
22
:
1G12.
g
ofGatmosherehersectralremotesensinfsolarG
pyppg
o
IEEEInternationalGeoscienceandRemoteSensinmG
g
S
y
[],,,
65 YEBeiTIANShufanCHENGQiuminetal.AliG
ggpp
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gppg
b
yp
)[],():
5satelliteJ.RemoteSensin2020
,
12233990.
g
)
sectralimaer
(
AHSIimaernboardGaofenG5
(
GFG
pggy
o
[],,
66 IRAKULISGLOITXATEIGUANTERL
,
LIUYinnian
[],():
inthePermianbasinJ.ScienceAdvances2021
,
727
[]]
风云四号气象卫星及其应用展望
[
上海航天
,
67
董瑶海
.J.
():
2016
,
3321G8.
DONGYaohai.FYG4meteoroloicalsatelliteanditsaliG
gpp
eabf4507.
etal.SatelliteGbasedsurvefextrememethaneemissions
y
o
):
osium
(
IGARSS.WaikoloaIEEE
,
2021
:
5034G5037.
p
],
2everreenforests
[
J.GlobalChaneBiolo016
,
22
gggy
[]
78 MERONIM
,
ROSSINIM
,
PICCHIV
,
etal.Assessin
g
steadGstatefluorescenceandPRIfromhersectral
yypp
,
2
:
caseofozoneexosure
[
J
]
.Sensors008
,
8
(
3
)
p
:
roximalsensinsearlndicatorsof
p
lantstressthe
pg
a
y
i
[],,,
79 XIANChenieHELiHEZhenweietal.AssessinthereG
jgg
sonseofsatellitesolarGinducedchlorohllfluorescence
ppy
andNDVItoimactsofheatwavesonwinterwheatinthe
p
2020
:
1G14.
1740G1754.
[],:
cation
p
rosectJ.AerosaceShanhai2016
,
33
(
2
)
ppg
[]]
等
.
上海
68
张志清
,
陆风
,
方翔
,
FYG4
卫星应用和发展
[
J.
,,,
ZHANGZhiinLUFenFANGXianetal.AlicaG
qgggpp
,():
AerosaceShanhai2017
,
3448G19.
pg
():
航天
,
2017
,
3448G19.
1G8.
],
NorthChina
p
lain
[
J.AdvancesinMeteorolo2020
,
gy
[],
G
,
80 SONGLianUANTERL
,
GUANKaiuetal.Satellite
y
resonseofwinterwheattoheatstressintheIndianIndoG
p
4023G4037.
SunGinducedchlorohllfluorescencedetectsearl
pyy
[]
tionanddevelomentofFYG4meteoroloicalsatelliteJ.
pg
[],
69 SCHMITTJGRIFFITHP
,
GUNSHORMM
,
etal.A
[],():
GaneticPlainsJ.GlobalChaneBiolo2018
,
249
gggy
[],,
81 SUNYinFURonDICKINSONR
,
etal.DrouhtonG
ggg
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
1058
Jul023Vol.52No.7AGCS
y
2
:
htt
∥xb.chinasmcom
p
p
.
estmechanismsrevealedbatellitesolarGinducedchloroG
y
s
[]:
eventsJ.JournalofGeohsicalResearchBioeosciencG
pyg
[],
82 YOSHIDAY
,
JOINERJTUCKERC
,
etal.The2010RusG
siandrouhtimactonsatellitemeasurementsofsolarGinG
gp
andcomarisonswith
p
arametersderivedfromsatellitereG
p
166
:
163G177.
:
iducedchlorohllfluorescencensihtsfrommodelin
pygg
,():
es2015
,
120112427G2440.
:
hllfluorescenceinsihtsfromtwocontrastinxtreme
pygg
e
[],
stressJ.SectroscondSectralAnalsis2017
,
37
ppy
a
py
[
87
]
PORCARGCASTELLA
,
TYYSTJÄRVIE
,
ATHERTON
():
92780G2787.
:
mthesisforremotesensinlicationsechanismsand
g
a
pp
[],
challenesJ.JournalofExerimentalBotan2014
,
65
gpy
():
154065G4095.
,
Jetal.Linkinhlorohllafluorescenceto
p
hotosnG
g
c
pyy
,
2flectances
[
J
]
.RemoteSensinfEnvironment015
,
g
o
′
[]
83 GOLANK
,
RUBINOWSKAK
,
KMIECK
,
etal.Imact
p
[]]
地表异常遥感探测与即时诊断方法研究框架
[
测
88
王桥
.J.
2022.20220124.
()::/
绘学报
,
2022
,
5171141G1152.DOI10.11947J.AGCS.
WANGQiao.ResearchframeworkofremotesensinoG
g
m
ofscaleinsectinfestationonthecontentof
p
hotosnthetic
y
[,
2
:
seciesJ
]
.ArthroodGPlantInteractions015
,
9
(
1
)
pp
[],
W
,
Q
,
84 ZHANGZhaoinANGSonhaIUBoetal.Retrieval
yg
[],
incarboncclealicationJ.JournalofRemoteSensin
yppg
[],,
85 GUANKaiuBERRYJA
,
ZHANGYonuanetal.
yggg
ImrovinthemonitorinfcroroductivitsinsaceG
pgg
o
ppy
u
gp
,():
2016
,
222716G726.
gy
[]
bornesolarGinducedfluorescenceJ.GlobalChaneBioloG
g
2019
,
23
:
41G56.
ofsunGinducedchlorohllfluorescenceandadvancements
py
55G65.
imentsandchlorohllfluorescenceintwohost
p
lant
pgpy
nitorinndrealGtimedianosisofearthsurfaceanomalies
g
a
g
[],
2J.ActaGeodaeticaetCartorahicaSinica022
,
51
gp
()::/
71141G1152.DOI10.11947.AGCS.2022.20220124.
j
[],,,
89 WANGKexianZHENGShuniLIRuietal.AdeedoubleG
yp
channeldensenetworkforhersectralimaeclassificaG
yppg
():
2021
,
4446G62.
[],
tionJ.JournalofGeodesndGeoinformationScience
y
a
(
责任编辑
:
张艳玲
)
收稿日期
:
2022G08G15
修回日期
:
2023G05G04
,
第一作者简介
:
刘银年
(
男
,
研究员
,
博士生导
1971
—)
师
,
研究方向为高光谱遥感技术
.
:,
m
,,
FirstauthorLIUYinnian
(
1971
—)
aleresearcher
:
EGmailnliu@mail.sit.ac.cn
yp
[]
等
.
叶绿素荧光及其在水分胁迫
86
刘雷震
,
武建军
,
周洪奎
,
2780G2787.
]():
监测中的研究进展
[
光谱学与光谱分析
,
J.2017
,
379
rohllfluorescenceandits
p
roressindetectinater
pygg
w
,
WUJ
,,
LIULeizhenianunZHOUHonkuietal.ChloG
jg
,
PhDsuervisormaorsinhersectralremotesensor.
pjypp
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
2024年3月28日发(作者:蒙浩皛)
第
52
卷
第
7
期
2023
年
7
月
ActaGeodaeticaetCartorahicaSinica
gp
测
绘
学
报
Vol.52
,
No.7
,
Jul
2023
y
]::/
引文格式刘银年
,
薛永祺
.
星载高光谱成像载荷发展及关键技术
[
测绘学报
,
:
J.2023
,
52
(
7
)
1045G1058.DOI10.11947.AGCS.
j
2023.20220498.
,
XULIUYinnianEYoni.Develomentandkeechnoloiesofsacebornehersectralimainaload
[
J
]
.Acta
gqpy
t
gpyppggpy
,()::/
GeodaeticaetCartorahicaSinica2023
,
5271045G1058.DOI10.11947.AGCS.2023.20220498.
gpj
星载高光谱成像载荷发展及关键技术
中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室
,
上海
2
南通智能感知研究院
,
1.00083
;
2.
江苏南通
226000
22
,
刘银年
1
,
薛永祺
1
,
Develomentandkeechnoloiesofsacebornehersectralimain
py
t
gpyppgg
aload
py
1212
,
LIUYinnianXUEYoni
gq
,,
,
S
1.StateKeaboratorfInfraredPhsics
hanhaiInstituteofTechnicalPhsicsoftheChineseAcademf
y
L
y
o
y
gyy
o
,
SciencesShanhai200083
,
China
;
2.NantoncademfIntellientSensin
Nanton26000
,
China
g
g
A
y
o
gg
,
g
2
:
AAbstractssacebornehersectralremotesensinechnolosabletoraidldentifround
pyppg
t
gy
i
py
i
yg
,
obectsoverawideranebasedonsectrumcharacteristicsithasthe
p
otentialtobewidelsedin
jgpy
u
,,,
naturalresourceexlorationecoloicalenvironment
p
rotectionrecisionariculturecarbonemission
pgpg
theresearchanddevelomentofhersectralimaintechnoloinceNASA
p
roducedthefirstairborne
pyppgggy
s
hersectralimaerintheearl1980s.Althouhthedevelomentofsacebornehersectralaloadsis
yppgygppypppy
,
morecomlexthanthatofairbornehersectral
p
aloadsithasbecomethecommandineihtof
pyppyg
h
g
,
monitorinrealGtimedetectionoftheEarthssurfaceanomalies.Therehasbeenanincreasinmhasison
gg
e
p
̓
scienceandtechnolointheinternationalcometitionandalsoanimortantmeansforhumanstodetect
gypp
the
p
lanetand
p
erceiveeverthinuetoitsenormousalicationvalueinraiddetectionand
yg
d
ppp
identificationona
g
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y
̓
,
internationalstandardofsacebornehersectralimaintechnolotoanewheihtwhichcontributes
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,,
tomanreakthrouhsmadeinthealicationofcarbonemissionsoiloranicmattersoilheavetal
y
b
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,
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p
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p
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py
a
gp
e
pg
,,
Inadditionbasedonourteamsactualresearcheffortinthisfieldovermanearsseveralimortant
yyp
̓
,
sdevelomentdirectionsandkeechnoloieshavebeen
p
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g
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py
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gpy
o
someessentialandusefulreferencesforthekedvancementsofsacebornehersectral
p
aload
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research.
,,,,
hersectralfluorescenceultraGsectralrealGtimehersectraldetectionandsoonwhichwillrovide
ypppyppp
,,
evolutionofsacebornehersectral
p
aloadtechnoloaswellassummarizesthemain
p
ointske
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,
technoloiesandalicationsofsacebornehersectral
p
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gpppyppypgg
:
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;
KeordsatelliteremotesensinersectralimaineostationarrbitfluorescenceultraG
y
w
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sectralrealGtimeremotesensin
pg
(/)
NationalHihGResolutionEarthObservationSstemofChinaNo.A0106
1112
gy
:);
FoundationsuortTheNationalNaturalScienceFoundationofChina
(
No.42192582TheNationalKe
ppy
(;);
ResearchandDevelomentProramofChinaNos.2022YFB3902000
2016YFB0500400
TheMaorProectof
pgjj
摘
要
:
星载高光谱遥感技术可通过光谱特征对地物进行大范围快速精细识别
,
在自然资源勘查
、
生态
环境保护
、
精细农业
、
碳排放监测和地表异常即时探测等方面有着广阔的应用前景
.
自
20
世纪
80
年代
初期美国
N
高光谱成像技术的研究发展日益得到重视
.
与
ASA
研制出第一台机载高光谱成像仪以来
,
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
1046
Jul023Vol.52No.7AGCS
y
2
:
htt
∥xb.chinasmcom
p
p
.
,
机载高光谱载荷相比星载高光谱载荷的研制难度大幅增加
,
但其全球范围快速探测识别的巨大应用价
值
,
成为国际上竞相攻克的科技制高点
,
也是人类探测地球感知万物的重要手段
.
我国高分五号卫星的
成功发射
,
使国际上星载高光谱成像技术的水平达到了一个新的高度
,
在助力碳排放
、
土壤有机质
、
土壤
重金属污染
、
水质微量污染和大范围地球深部找矿等应用方面产生诸多突破
.
本文回顾了星载高光谱
载荷技术的发展历程
,
总结了星载宽谱宽幅高光谱载荷的要点
、
关键技术及应用情况
.
结合团队在该领
域多年实际开展的工作
,
凝炼提出了静止轨道高光谱
、
荧光超光谱和高光谱即时遥感探测几个重要发展
方向及其关键技术
,
为星载高光谱载荷研究工作的重大发展提供一些重点有益的参考
.
关键词
:
卫星遥感
;
高光谱成像
;
静止轨道
;
荧光超光谱
;
即时遥感
()
中图分类号
:
P237
文献标识码
:
A
文章编号
:
1001G1595202307G1045G14
;
国家重点研发计划
(
基金项目
:
国家自然科学基金重大项目
(
42192582
)
2022YFB3902000
;
);/)
国家高分辨率对地观测系统重大专项
(
2016YFB0500400
A0106
1112
光谱是精准表征物质成分微观结构及其运动
状态的有效手段之一
.
高光谱成像技术同时采集
目标的几何
、
辐射及光谱信息
,
形成图像立方体
.
在对目标进行成像的同时
,
在宽谱段范围内获取
目标成百上千个连续精细的不同波长辐射强度数
,
据
,
形成目标的光谱特征曲线
“
指纹
”
从而能够有
效实现对目标的识别
.
星载高光谱成像技术具有高光谱分辨率
、
高
空间分辨率
、
高探测灵敏度等特点
,
其数分钟之内
即可获取数十万平方千米的复杂地表光谱成分信
息
,
有力支撑了大面积区域地物成分的精细分类
与检测识别
,
因此星载高光谱成像在能源资源勘
查
、
环境灾害监测
、
农林业遥感
、
温室气体监测
、
城
市调查等方面获得了广泛的应用
,
科学意义与应
用价值巨大
.
相比较机载高光谱载荷
,
星载高光谱载荷的研
制难度随卫星高度大幅增加
.
地物能量经长距离
衰减和大气吸收散射
,
到光学入瞳处的能量大幅降
低
,
地面像元的微弱信号经过光谱分光后
,
每个光
谱通道上的信号能量进一步减弱
.
光学系统收集
的光能与光谱分辨率
、
空间分辨率的平方成正比
,
与观测距离的平方成反比
,
工作于近千千米高度的
星载高光谱载荷
,
需要将光学口径提升到机载载荷
的数个量级
.
要保证业务化和实用化
,
高光谱载荷
需要具有宽谱宽幅和高探测灵敏度高精度的性能
.
同时兼顾这些要求
,
整个载荷研制难度成几何级数
增加
.
然而由于星载高光谱技术的巨大应用价值
,
美国
、
中国
、
意大利
、
德国
、
日本
、
印度
、
俄罗斯等国
纷纷开展星载高光谱成像技术的开发与应用研
]
1G10
.
宽谱宽幅是高光谱业务化运行的关键
,
究
[
也
强
,
静止轨道高光谱
、
荧光超光谱
、
即时遥感探测
,
已逐渐成为当前重要的发展热点
.
静止轨道卫星
相对于地球静止
,
可
24h
不间断对同一区域成
像
,
实现区域分钟级的高光谱观测
,
对于地物高频
动态演变具有极高的探测价值
;
利用早间到傍晚
不同太阳高度角
,
以及昼夜地面温度的连续渐变
,
在高光谱分辨率下实现诸多地物特性的探测反
11G13
]
.
植被的光合作用伴随有荧光的发射
,
演
[
荧
光的强弱及其光谱分布特性
,
反映了植被光合作
用的活性
,
被认为是植被光合作用的探针
,
植被的
诸多胁迫效应可以第一时间通过荧光表现出来
,
荧光超光谱探测技术在植被生物量和早期胁迫效
]
14G16
.
传
应探测方面具有很好的应用研究价值
[
统遥感一般都是地表异常发生后较长时间
,
或异
17G19
]
,
常规模较大时才能探测感知到
[
若在早期微
弱阶段就能对地表异常进行探测
,
对异常的处理
规避将意义巨大
;
而早期微弱的地表异常分布范
围广而稀疏
,
微弱信号往往湮没在强信号之间
,
超
大动态范围自适应探测技术是实现地表异常即时
探测的关键
.
1
高光谱载荷技术发展历程
1.1
机载高光谱成像技术发展历程
高光谱成像载荷技术的研究发展
,
主要分为
机载和星载两个方面
.
高光谱成像技术最先在机
.
2
载型载荷上取得了成功
(
表
1
)
0
世纪
80
年代
初期
,
美国
NASAJPL
实验室成功研制出第一台
[
0
]
,
机载成像光谱仪
A
并在地质勘测
、
植被研
IS
2
究等方面展现出了高光谱独特的应用价值
.
之后
是国际上高光谱技术发展的难点和制高点
.
随着技术的进步和应用需求的不断扩大
、
增
Research
公司研制出小型机载成像光谱仪
/
红外成美国
JPL
实验室又成功研制了机载可见光
[
1
]
.
1
像光谱仪
A
加拿大的
IVIRIS
2
989
年
,
TRES
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
第
7
期
[]
刘银年
,
等
:
星载高光谱成像载荷发展及关键技术
1047
2
2
.
1
芬兰
SCASI993
年
,
ecim
公司推出了推扫
p
[
3
]
.
澳大利亚集成光电
式航空成像光谱仪
AISA
2
公司
ISPL
于
1997
年研制了一台机载成像光谱
]
24
,.
2
仪
H
并应用于商业勘探
[
慕尼
Ma003
年
,
yp
)
简称
“
中国科学院上海技物所
”
研制的
MAIS
、
性能指标达到了
OMIS
、
PHI
等机载成像光谱仪
,
]
27
,
国际先进水平
[
在国内地质找矿
、
环境监测
、
城
黑大学研制了机载可见红外成像光谱仪
AVISG2
,
提高了图像数据的质量和沿轨多角度成像的能
]
25
.
2
力
[
美国
S004
年
,
tennisSaceCenter
研制
p
市规划
、
土地分类
、
精细农业遥感等方面进行了大
量遥感飞行试验及应用
,
同时在苏联
、
美国
、
法国
、
澳大利亚
、
日本等国进行了遥感飞行作业和应用
,
体现了高光谱成像技术的重要应用价值
.
随着探
测材料
、
器件工艺以及信息获取与处理技术的发
展
,
机载成像光谱技术日渐成熟
,
目前市场上已出
现不少功能先进的商业化机载光谱仪产品
.
进入
星载高光谱成像技术在机载仪器成功研
21
世纪
,
制并推广应用的基础上得以发展和应用
.
出一台用来研究近海海水的物理
、
化学和生物特
性的推帚式机载光谱仪
C
这台光谱仪包括可
RIS
,
26
]
.
见光高光谱成像和红外成像两个分系统
[
我国机载高光谱成像技术的研究发展基本与
国际同步
,
中国科学院上海技术物理研究所
(
以下
表
1
国内外部分典型机载成像光谱仪技术指标
Tab.1 Parametersofsometicalairborneimainsectrometersworldwide
ypggp
型号
光谱范围
/
m
μ
光谱通道数
光谱分辨率
/
nm
(
)
总视场
/
°
分光方式
AISG1
0.44~2.4
128
9.3
3.7
AVIRIS
0.38~2.5
9.7~12.0
光栅
30
224
HMa
yp
0.45~2.48
100~200
10~20
光栅
60
AVISG2
0.4~0.85
7.0
光栅
55
64
CASIG1500
0.38~1.05
288
3.5
40
KESTREL16
0.6~1.64
/
378189
/
2.755.5
40
AISA
OMIS
0.4~12.5
128
10
73
PHI
0.4~0.85
244
42
5
光栅光栅棱镜
+
光栅
+
棱镜光栅光栅
1.2
星载高光谱成像技术发展历程
美国发射了
T
其
1999
年
,
ERRA
业务卫星
,
辨率成像光谱仪
MO
其
DIS
同时进行对地观测
,
中高分辨率成像光谱仪后因研究难度太大而放弃
研制
[
28
]
技术的发展
.
2018
年
6
月德国发射了对地观测
上搭载了中分辨率成像光谱仪
MODIS
.
NASA
原计划安排高分辨率成像光谱仪
HIRIS
和中分
.
2
欧美等国家在星载高光谱载荷
1
世纪初
,
科学试验应用方面做了诸多工作
.
美
2000
年
7
月
,
[
8
]
.
的高光谱遥感成像载荷
DESIS
3
2019
年
3
月意
日本研制的第
4
代高光谱载荷
H12
月
,
ISUI
发
5
,
40G42
]
.
2
射升空
[
德国批准了
E006
年
,
nMAP
高
[,]
9
.
大利成功发射地球观测卫星
PRISMA
33
2019
年
光谱卫星计划
,
包含可见近红外和短波红外两个
光谱仪
.
该卫星由于高光谱载荷技术难度大而推
[,
3
]
.
表
2
列举了国外典型的迟至
2022
年发射
44
]
44
.
星载高光谱成像载荷的相关参数
[
同年
1
美国
NA1
月
,
SA
发射了地球观测卫星
,
其上搭载了高光谱成像仪
H
首次
EOG1
,
erion
yp
实现了
30m
地面分辨率的成像光谱观
]
1
,
28
,
31G32
.
欧空局
(
测
[
于
2ESA
)
001
年
10
月发射
了
P
星上搭载了紧凑式高分辨率
ROBAG1
卫星
,
.
CHR
成像分光计
(
CHRIS
)
IS
可获取多角度数
国发射了
M
其主要有效载荷为首
ihtSatII
卫星
,
g
[]
29G30
).
台星载傅立叶高光谱成像光谱仪
(
FTHSI
了由中国科学院上海技物所研制的中分辨率光谱
45
]
.
2
成像仪
[
卫星
008
年发射了环境一号
A
星
,
其上搭载
2002
年我国发射了神舟三号飞船
,
装载有一台傅立叶干涉型的高光谱成像仪
]
46
(),.
2
用于环境和灾害监测
[
FTHSI011
年天
宫一号成功发射
,
其装载的棱镜分光型高光谱相
)
机
(
用于开展农作物和病虫害等多项科学
PHSI
47
]
.
2
研究
[
卫
018
年
5
月高分五号卫星发射成功
,
2005
年美国发射了多功能火星探测卫星
MRO
,
星上搭载了紧凑探测成像火星光谱仪
[
5
]
G36
.
2CRISM
3
008
年印度发射了第一颗探月卫
星
C
搭载了
HhandraaanG1
,
SI
高光谱成像仪及
yy
[,
7
]
.
M
3
光谱仪
63
]
33G34
.
据
,
对同一地点可进行
5
个不同角度成像
[
星装载有凸面光栅分光型可见短波红外高光谱相
先后成功发射了资源
9
月
、
2021
年
9
月及
12
月
,
一号
0
环境减灾二号
0
高分五
2D
卫星
、
1
组卫星
、
号
0
这些卫星上均搭载
2
星和资源一号
02E
星
,
[]
2
).
随后
,
机
(
我国于
2AHSI019
年
9
月
、
2020
年
后期
,
国际上更关注业务化应用星载高光谱
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
1048
Jul023Vol.52No.7AGCS
y
2
:
htt
∥xb.chinasmcom
p
p
.
[
48
]
.
在探月及火星探测方面
,
有高光谱相机
我国
于
2013
年及
2018
年分别发射的探月工程嫦娥三
号
、
嫦娥四号
,
以及
2020
年
7
月和
11
月分别发射
的火星探测天问一号及探月工程嫦娥五号
,
均搭
载了中国科学院上海技物所研制的高光谱载
]
49
,
荷
[
主要用于对月壤和火星土壤的探测
.
在商
谱卫星
OH
珠海一号
S
发射成功
.
2019
年
9
月
,
其中包括了
4
颗高光谱卫
03
组卫星发射成功
,
]
50
.
表
3
为国内已发射的典型星载高光谱成星
[
44
]
.
像载荷的相关参数
[
业高光谱卫星方面
,
珠海一号高光
2018
年
4
月
,
表
2
国外已发射及在研的典型星载高光谱成像载荷参数
Tab.2 Parametersofticalsacebornehersectralimainaloadsthathavebeenlaunchedandareunder
yppyppggpy
researchabroad
仪器名称
国家
(
组织
)
发射时间
轨道高度
/
km
波段范围
/
m
μ
光谱通道数
光谱分辨率
/
nm
空间分辨率
/
m
分光方式
幅宽
/
km
Herion
yp
美国
2000
0.4~2.5
220
10
30
705
/
EOG1PROBAG1MihtatIIMROChandraaanG
gy
S
y
DESIS
////
CHRISFTHSICRISM1M3
2001
ESA
美国
2000
547
146
30
30
美国
2005
325
558
/
78
印度
/
美国
2008
0.42~3
260
100
光栅
40
10
100
德国
2018
0.4~1.0
2.55
30
30
235
400
PRISMA
意大利
2019
0.4~2.5
238
12
30
棱镜
30
615
HISUI
日本
2019
0.4~2.5
185
/
1012.5
31
20
410
EnMAP
德国
2022
0.42~2.45
6.5~10
30
30
228
652
0.4~1.050.47~1.050.4~4.05
1.25~11
/
1734
13~15
棱镜
62
1.9~9.3
550~670
光栅
7.5
<50
>10
光栅傅立叶干涉光栅光栅棱镜
表
3
国内已发射的典型星载高光谱成像载荷参数
Tab.3 ParametersofticalsacebornehersectralimainaloadsthathavebeenlaunchedinChina
yppyppggpy
仪器名称
发射时间
轨道高度
/
km
波段范围
/
m
μ
光谱通道数
光谱分辨率
/
nm
空间分辨率
/
m
幅宽
/
km
分光方式
HJG1GA
高光谱成像仪
2008
0.45~1.05
105
2~9
100
傅立叶干涉
50
540
TGG1
超光谱成像仪
2011
0.4~2.5
(
10VNIR
)
/(
23SWIR
)
/
1020
棱镜
10
128
400
高分五号
高光谱相机
2018
0.45~2.5
330
705
高分五号
G02
高光谱相机
2021
0.45~2.5
330
705
ZYG1G02D
高光谱相机
2019
0.4~2.5
166
778
HJG2
高光谱成像仪
644.5
215
2020
ZYG1G02E
高光谱相机
2021
0.4~2.5
(
10VNIR
)
/(
20SWIR
)
30
60
166
778
0.45~2.5
((((
5VNIR
)
2.5~5VNIR
)
10VNIR
)
4.5VNIR
)
/((((
10SWIR
)/
10SWIR
)/
10~20SWIR
)/
14SWIR
)
30
60
30
60
30
60
/
4896
96
光栅光栅光栅傅立叶干涉光栅
星载高光谱成像技术受到中
由表
3
可以看出
,
国
、
美国
、
意大利
、
德国
、
日本
、
印度
、
俄罗斯等世界
主要国家的高度重视
.
通过
2
星载
0
多年的发展
,
高光谱成像载荷向宽谱段
、
更大幅宽
、
更高空间分
辨率等方向发展
,
宽谱宽幅成为国际上星载高光谱
成像载荷发展的必然趋势
,
也是星载高光谱成像技
术走向业务化实用化的必然需求
.
目前
,
我国星载
高光谱成像载荷的发展水平已经位居世界前列
.
辨率对地观测系统重大专项的支持下
,
中国科学
院上海技物所先后开展了星载宽谱宽幅高光谱相
机的原型样机
、
工程样机和正样产品的研制
,
攻克
了小
F
数大视场远心成像望远镜
、
超大视场超低
畸变分光光谱仪
、
高光谱成像宽谱宽幅集成
、
在轨
高精度定标
、
大规模高帧频短波红外探测器组件
等一系列关键技术
.
作为高分五号卫星的主载
(),
于
2AHSI018
年
5
月成功发射入轨工作
.
与
德国
、
日本
、
意大利
、
印度
、
美国等国家在轨或在研
的同类高光谱载荷比较
,
该载荷在幅宽
、
光谱通道
]
2
,
51G52
,
数
、
信噪比等指标方面均有显著提升
[
其幅
荷
,
国际上首台星载宽谱宽幅高光谱相机
2
星载宽谱宽幅高光谱载荷关键技术及
应用
我国星载宽谱宽幅高光谱成像技术的发展可
以追溯到
2008
年
.
在国家
863
计划和国家高分宽
、
光谱通道数和信噪比明显优于其他同类载荷
.
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
第
7
期刘银年
,
等
:
星载高光谱成像载荷发展及关键技术
1049
2019
年
12
月
«
IEEEGeoscienceandRemote
»
在刊首寄语中对该成果作了
Sensinaazine
g
M
g
重点介绍
,
认为
“
这台最顶尖的仪器集成了多种新
,
技术从而获得了卓越的性能
”
并强调该成果具有
“
突出的应用价值
,
将在环境监测
、
自然资源调查
.
和油气勘查中发挥重大的作用
”
光谱仪
、
探测器及
E2.1
望远镜
、
talon
效应抑制
关键技术
本质上取决于
光学系统的光信号收集能力
,
其相对孔径
F
数
,
即焦距与口径的比值
.
F
数越
小
,
光线相对于探测像元的张角越大
,
光信号收集
能力越强
,
但光学系统的光路也随之变短
;
高光谱
成像望远镜将收集的光信号高质量地输入到后继
的光谱仪中
,
需要不同视场的光锥中心光线垂直
;
于望远镜的像面
,
即满足
“
远心成像
”
系统光谱覆
盖范围包含了可见近红外光和短波红外光
,
需要
在望远镜像面上对接各自的光谱仪
,
每个光谱仪
既要保证穿轨方向的幅宽
,
又要保证足够的光谱
分辨率和光谱覆盖范围
,
还需保证光谱仪之间较
高的光谱配准精度
.
上述特点和要点结合起来
,
同时满足宽谱
、
宽幅
、
小
F
数
、
高光谱配准精度及
望远镜光学镜体的面型复杂度需要
12
阶多项式
目前加工
16
阶
,
0
阶以上的光学镜面依然有很大
的难度
.
为此
,
设计和实现了望远镜与光谱仪之
[
2
]
,
像方远心度控制在
0.
以
12
阶降为常规
4
阶
5
5°
内
,
光谱配准精度达到了
0.
并得到在轨测
1
像元
,
53
]
.
这一望远镜和光谱仪中继结构的提
试验证
[
远心成像的要求
,
按传统的高光谱成像光学结构
,
方能拟合
.
当时成熟的光学镜面加工技术在
4~
,
间的视场倍增中继光学装置
(
图
1
)
镜面面型由
出
,
完善了高光谱成像光学系统的体制
,
大幅提升
了光谱成像性能和工程可行性
.
Fi.1 TheoticalsstemoftheGFG5visibleshortGwaveinfraredcamera
gpy
图
1
高分五号可见短波红外相机光路系统
光谱畸变和光谱混叠是衡量
光谱横向偏差
、
高光谱成像载荷光谱质量的关键性能指标
.
光谱
横向偏差反映了像元各个光谱通道中心波长在光
谱维度上的偏差
,
体现的是高光谱数据每个像元
]
54G55
,
的光谱曲线上各对应波长的一致性
[
不大于
据的光谱曲线上各个波长之间响应扩散的程度
,
小于
10%
为优
.
而随着幅宽和色散宽度的增大
,
要达到上述指标难度极大
.
一般的分光体制
,
横
向光谱偏差达到了其最长工作波段的百分之一还
多
;
光谱畸变超过了一个像元
;
光谱混叠达到了
研究提
20%
以上
.
基于上述关键指标及其难题
,
出了基于罗兰圆的超大视场低畸变光谱分光校正
方法
,
并成功实现工程化应用
.
该方法所提出的
新型
Offner
结构光谱仪可实现
300mm×40mm
的超大平场度低畸变光谱成像
,
突破了传统光谱
[]
仪视场尺度难以逾越
30mm
的瓶颈
2
.
对传统
其最长工作波段的千分之一为好
;
光谱畸变是像
]
56G57
,
元各光谱通道在空间维度上的偏离程度
[
体
现了高光谱数据每条光谱曲线上各个波长对应的
是否为同一个地物
,
偏差不超过
0.
光
2
像元为佳
;
谱混叠是指像元光谱通道信号在规定的波长带宽
之外其他光谱通道信号的占比
,
体现了高光谱数
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y
2
:
htt
∥xb.chinasmcom
p
p
.
光谱仪结构
,
当视场尺度达到
6Offner0mm
时
,
像面上的弥散斑已经达到
1
超过了数个像
00
μ
m
,
8
,
使得超大视场
300mm
时仍保持高像质成像
5
超低畸变精细分光的工程化成为可能
,
实现了高
[]
和大覆盖范围的要求
;
不同于传统线列推扫和面
阵凝视成像
,
高光谱是要在光谱和空间二维面阵
下
,
实现数百高帧频的信号读出
;
传统的成像每个
像元光信号的波长带宽一致
,
而高光谱成像其光
谱维每个像元接收到的光谱能量
,
按波长分布有
差异较大
;
光谱细分后
,
器件像元的暗电流对光信
号的探测影响很大
,
需要将暗电流降低一个量级
以上
.
因此需要研制专门用于高光谱成像的大规
模高帧频高灵敏度动态范围可适应的红外探测
器
.
为此
,
研究提出了对目标光场
(
波长
、
强度
)
和
将
2.1.2
μ
m
处系统信噪比提升近
5
倍
,
0~2.5
μ
m
弱信号处的信噪比提升近
5
大幅改善了载荷
0%
,
在探测谱段范围内对不同强弱能量的适应能
51G52
]
().
突破了高组分均匀性碲镉汞薄膜
力
[
图
2
元的线度
;
而新型光谱分光结构在视场尺度达到
).
光谱成像精细分光质的飞跃
(
表
4
2
]
在成像像质上的对比
[
表
4
传统
Offner
光谱仪结构与新型
Offner
结构光谱仪
Tab.4 Comarisonoftheimainualitetweenthe
pggqy
b
traditionalOffnersectrometerandthenovel
p
Offnersectrometer
2
p
视场
/
mm
()
0
,
0
()
±10
,
0
()
±100
,
0
()
±150
,
0
()
±30
,
0
()
±50
,
0
[]
传统
Offner
光谱仪
结构
17
12.4
101
1203.2
3006.4
303
弥散半径
/
m
μ
信号电荷同时进行调控的方法
,
将近红外
1.0~
新型
Offner
结构光谱仪
(
高分五号
)
8.4
5.4
5.4
7
9
材料制备
、
探测器结构优化及空间低温制冷关键
技术
,
成功将短波红外探测器暗电流降低一个量
级
,
达到以往一般可见光探测器暗电流的水平
.
研制的
2048×512
的高量子效率低暗电流短波红
外硅基碲镉汞大规模焦平面探测器制冷组件
,
有
力支撑了宽谱宽幅高灵敏高精度定量化探测
.
8.4
宽谱宽幅高光谱成像
,
除望远镜和光谱仪之
外
,
对探测器尤其红外波段探测器的要求极高
.
首先探测器规模要在光谱和空间上满足高分辨率
Fi.2 ComarisonofsinalGtoGnoiseratioimrovementofSWIRsstems
gpgpy
图
2
短波红外系统信噪比提升对比
为提高窄谱微弱能量的
高光谱探测体制中
,
探测效率
,
需要将探测器衬底和光吸收层减薄
.
(
,
当光谱分辨率超过波长的千分之
Etalon
效应
)
五时
,
Etalon
效应引起的信号调制度对辐射定量
化精度的影响将高达
2
对光谱定量化的影响
5%
,
可达数纳米
,
对后续定量化应用的影响巨大
.
如
何在完整保留图像信息的情况下消除该效应引入
的影响
,
难度极大
.
项目团队在国际上率先建立
了高精准
E
模型仿真结
talon
效应多层干涉模型
,
探测器的衬底减薄会导致产生固有的干涉条纹
果和试验数据高度吻合
,
实现了
Etalon
效应机理
和影响的高精准系统表征
,
并提出
Etalon
效应校
正方法
.
通过基于高斯核模型的岭回归方法对光
谱维纹波进行抑制
,
利用强空谱相关性进行空间
G
维纹波抑制
,
在确保原始数据光谱形状不失真的
情况下
,
可以将干涉纹波的影响抑制到
1%
以下
,
解决了高光谱分辨率下探测器背部减薄工艺产生
的
E
突破了高光谱分辨率和
talon
效应校正难题
,
]
59G60
().
高量子效率难以兼顾的技术瓶颈
[
图
3
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第
7
期刘银年
,
等
:
星载高光谱成像载荷发展及关键技术
1051
数据水体透明度反演的精度较高
,
相比于多光谱
卫星数据具有更高的反演精度
,
可用于内陆湖库
]
的水质遥感监测工作
.
文献
[
基于高分五号高
63
光谱数据开展了沿海湿地的分类研究
.
结果表
明
:
当有
13
种土地覆盖类型时
,
LandsatG8
总体精
度和
K
哨兵二号
aa
系数分别为
92.34%
和
0.9
,
pp
0
Fi.3 CorrectioneffectofGFG5dataonetaloneffect
6
g
图
3
高分五号数据
Etalon
效应校正效果
[
60
]
[]
分别为
93.4%
和
0.92
,
GFG5
分别为
94.98%
和
采用
20.93
;
1
种土地覆盖类型进行精细分类时
,
GFG5
数据的总体精度和
Kaa
系数分别达到
pp
首次证明了高分五号高光谱数据
97.38%
和
0.97
,
在海岸测绘方面比陆地卫星和哨兵数据等多光谱
]
图像具有更明显的优势
.
文献
[
基于高分五号
64
高光谱数据开展的土壤重金属污染研究表明
,
在
对土壤重金属污染评价方面
,
高分五号高光谱图
像可获得与机载
HMa
yp
一致的评估结果
.
星载
高光谱图像成本低
、
范围广的优点意味着其在今
[]
基于高分五号高光谱数据开展的岩性填图研
65
究结果表明
,
高分五号高光谱成像仪
AHSI
作为
第一个可以同时提供宽覆盖以及宽光谱的高光谱
传感器在短波红外谱段具有高信噪比
,
其获得的
图像在满足大比例尺
、
大面积岩性填图要求的基
础上
,
可以提供令人瞩目的成果
,
并建议在该领域
基于高分五号和资源一号
02D
等卫星高光谱相
机对美国二叠纪盆地
(
的甲烷排
Permianbasin
)
放进行了高光谱遥感监测
,
发现了
37
个甲烷排放
异常点
,
并全部得到地面验证确认
,
破解了天基温
室气体甲烷排放点源大范围精准监测的难题
,
为
天基甲烷排放勘查提供了一种高效
、
精确的全新
技术手段
.
]
的研究中使用高分五号高光谱成像仪
.
文献
[
66
后的土壤环境评价中可发挥更大的作用
.
文献
LandsatG8
和
SentinelG2
总体精度和
Kaa
系数
pp
分别降至
77.81%
和
0.74
、
86.15%
和
0.84
.
而
2.2
宽谱宽幅高光谱载荷应用情况
宽谱宽幅高光谱成像载荷技术应用到了我国
的高分五号
01
和
02
星以及资源一号
02D
和
02E
卫星上
,
获取的高质量高光谱数据有力推动了碳
排放
、
土壤有机质
、
土壤重金属污染
、
水质微量污
染监测和大范围地球深部找矿等应用方面的诸多
突破
.
]
文献
[
基于高分五号卫星数据开展了矿物
61
精细识别研究
,
在分析总结已有高光谱矿物识别
方法优缺性的基础上
,
提出了综合光谱特征增强
匹配度和特征参量的矿物识别方法
;
同时对甘肃
柳园及美国
Curite
两个区域基于高分五号卫星
p
数据开展了矿物精细识别
,
结果表明高分五号矿
、
物识别信息分布与机载光谱仪
HMaAVIRIS
yp
一致性很好
,
相较机载数据高分五号矿物识别平
均正确率优于
9
在甘肃柳园地区识别出了白
0%
,
).
云石
、
方解石
、
褐铁矿等
1
图
41
种矿物信息
(
3
高光谱重点发展方向及关键技术
各类遥感应用对探测时效性
、
定量化
、
精细化
的需求日益增高
,
促使星载高光谱成像技术的时
[
1
]
图
4
柳园地区
GFG5
卫星高光谱矿物分布
6
1
ofLiuuanarea
6
y
[]
间
、
空间
、
光谱和辐射的探测分辨率不断提升
,
工
作波段范围进一步拓宽至长波红外
,
甚至甚长波
红外
.
为此
,
需进一步研究提出对高光谱成像技
术的新原理
、
新技术
、
新方法
,
突破其关键技术
.
中国科学院上海技物所高光谱成像技术团队目前
正在开展静止轨道高光谱
、
微光高光谱
、
荧光超光
谱和高光谱即时遥感探测几个方向的攻关工作
,
Fi.4 HersectralmineraldistributionmafGFG5
gyppp
o
像
,
以我国官厅水库为研究区开展了水体透明度
反演研究
,
结果表明
:
资源一号
02D
卫星高光谱
文献
[
基于资源一号
062
]
2D
卫星高光谱影
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y
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:
htt
∥xb.chinasmcom
p
p
.
、
现将其中的要点关键和进展凝炼出来
,
为推动星
载高光谱载荷研究工作的重大发展提供一些有益
的参考
.
3.1
静止轨道高光谱载荷及关键技术
静止轨道对地距离近
3
发展具有高
6000km
,
空间分辨率的静止轨道载荷需要数十米口径望远
镜
,
高光谱成像载荷可以获取几十米
、
几百米尺度
上的精细光谱曲线
,
利用相对地球静止的特点
,
可
以通过延长积分时间提升探测灵敏度
,
可以对特
定区域进行高频次重复观测
,
适用于生态环境
、
资
源农业和防灾减灾应用中的高动态变化地物监
测
,
在即时遥感探测方面具有重要应用价值
.
中
国
、
美国
、
欧洲
、
日本等均各自发展了静止轨道气
67G73
]
.
兼具高光谱分辨率和较高空
象观测卫星
[
定标方法难以实现
,
光锥模拟
、
光路中继
、
星体观
测和场地替代等综合性超大口径高光谱载荷的定
标成为需要突破的关键难点
.
间分辨率的静止轨道高光谱成像卫星目前在国际
上尚为空白
.
我国
“
十三五
”
科技重点研发计划支
持了静止轨道高光谱探测载荷的研究工作
,
目标
是突破幅宽
4
空间分辨率
2
波段
00km
、
5~100m
、
数达到
400
个以上的紫外到长波红外静止轨道高
光谱成像相关的关键技术
,
主要包括
:
()
小
F
数
6.10m
超大口径拼接式高光谱成
).
为实现亚角秒分辨率全谱
像望远镜技术
(
图
5
段高光谱成像探测
,
需采用较小
F
数超大口径光
学系统
,
大大增加了主光学望远镜加工装调检测
的难度
.
望远镜光学材料要求刚度好
、
膨胀系数
低
、
轻量化程度高
,
多个模块的大口径轻量化高效
镜片制造需要研究智能光学抛光机器人等加工技
术
;
拼接式主镜支撑与折叠展开需要重点研究多
个镜片之间的
“
共焦共相
”
技术
,
多个拼接镜之间
要从毫米级的错位调整到纳米级共面精度
,
使得
对同一物体成像的像点要严格重合
.
()
超大平场度低畸变成像光谱仪技术
.
满
2
足
4
光谱仪要形成
200km
幅宽的高光谱成像
,
00
多毫米长度和数十毫米宽度的像面
,
要求空间和
光谱维度达到
0.1~0.2
像元的超低畸变大平
场度
.
()
超大规模高灵敏度红外探测器及制冷组
3
件技术
.
需实现规模达
16000×256
元
/
8000×
Fi.5 Overallconfiurationof
g
eostationarGorbit
ggy
hersectraltelescoe
yppp
图
5
静止轨道高光谱望远镜总体构型
3.2
荧光超光谱载荷及关键技术
叶绿素荧光作为研究植物光合功能的探针
,
可以快速
、
灵敏和无损伤地研究和探测完整植株
]
74G76
,
光合作用的真实行为
[
被认为是陆地光合作
用最直接可测量的信号
.
基于遥感观测的叶绿素
荧光与植被指数相比具有更好的实时性和敏感
77G80
]
,
性
[
经常被用于评价光合机构的功能和环境
胁迫对植被的影响
,
在植物各种胁迫下的异常特
性研究和总初级生产力监测
、
作物估产等方面发
81G85
]
,
挥着重要的作用
[
如图
6
所示
.
发展荧光超光谱遥感载荷
,
其关键技术包括
:
光谱通道达到了上千个
,
光谱色
0.01~0.02nm
,
散的宽度比常规提升了数十倍
,
需要研究大幅宽
超低畸变下的超精细分光关键技术
.
②
光子级杂
散光抑制技术
.
荧光探测的光谱分辨率比传统高
光谱提高了两个数量级
,
而荧光的辐射强度只有
一般地物反射信号的
2%~3%
,
极弱的荧光需要
的杂光抑制水平达到了
1
杂光达到了光子级
0
-9
,
的水平
,
传统杂散光抑制方法远不能满足荧光探
测需求
,
需研究更高精度更高效的杂光抑制方法
.
③
大规模大像元低噪声荧光专用探测器组件技
术
.
荧光信号相比传统地物探测信号降低了数个
①
大平场度低畸变下的超大色散技术
.
荧光超光
谱的光谱分辨率
,
在单个常规像元的尺度上只有
256
元
/
4000×128
元的超大规模短波
/
中波
/
长波
红外焦平面探测器组件
,
并实现多波段集成和模
块化封装
.
()
大口径全光路高光谱载荷高精度定标技
4
术
.
光谱辐射定标需要考虑全光路
、
全口径
、
全视
场和全波段
,
对于口径达到
6m
的望远镜
,
传统的
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第
7
期刘银年
,
等
:
星载高光谱成像载荷发展及关键技术
1053
增大光学口径提升信号的收集能力
,
量级
,
需要探
测器的像元大小由过去的
10
μ
m
左右提高到
同时探测器需要考虑高灵敏度和极
60
μ
m
以上
;
④
光谱分辨率可调及信号能级匹配技术
.
荧光探
测利用太阳夫琅和费暗线消除大气等的影响
,
夫
琅和费峰谷的光谱带宽在不同波段差异很大
,
变
化达到
10
倍或以上
.
传统的光谱分辨率单一确
定的模式无法满足荧光探测的需求
,
需开展光谱
分辨率可调及信号能级匹配技术的研究攻关
.
高频次的星上超光谱定标与定量化技
⑤
高精度
、
术
.
荧光观测谱段的光谱分辨率要达到
0.3nm
甚至更高
,
光谱定标精度须达到
0.
需
03nm
以内
,
研究适合于超光谱特性的新型在轨光谱定标手
段
;
不同偏振光响应的微小差异对微弱荧光探测
有较大影响
,
同时需要开展偏振光的标定及抑制
技术研究
.
高光谱分辨率下的
Etalon
干涉效应的抑制技术
.
6G89
Fi.6 Schematicdiaramofthe
g
enerationofchlorohllfluorescenceandsomeofitsinfluencinactors
8
ggpyg
f
[
86G89
]
图
6
叶绿素荧光的产生及其部分影响因素示意
[
]
3.3
地表异常超大动态范围自适应即时探测
技术
如自
各类自然和人为因素引起的地表异常
(
然灾害
、
环境污染等
)
对我国社会经济健康发展带
来了重大影响和危害
,
开展地表异常即时探测对
于地表异常的早发现
、
早预警具有重大意义和作
]
88
.
与传统遥感相比
,
用
[
地表异常呈现信号更
弱
、
强弱差异更显著
、
非线性效应更突出等特点
,
().
研究发展看得到
、
图
7
看得清
、
看得准的地表
异常信号超大动态范围自适应探测的新体制
,
大
幅提升对地表异常信号的探测能力
,
是卫星遥感
探测的重要方向
.
要实现天基大范围精准即时探测十分困难
图
7
传统的遥感载荷对强弱差异显著的信号难以同时
兼顾
Fi.7 Traditionalremotesensinaloadsaredifficult
ggpy
totakeintoaccountthesinalswithsinificant
gg
differencesinlihtintensit
gy
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y
2
:
htt
∥xb.chinasmcom
p
p
.
、
大气传输等因素的综合作
因光源自身特性
用
,
导致光谱型载荷在探测器端光谱维度上能量
分布存在极大的不均匀性
.
传统探测器采用统一
增益进行能量收集
,
往往会面临弱信号截止
、
强信
号饱和的问题
.
近年来
,
通过分析光谱信号能量
阈值
,
提前计算并固化探测器各谱段最佳增益
,
从
而获取光谱仪最佳动态范围的方法得到了有效的
发展
,
并且已在高分五号
、
资源一号
02D
星等多
台星载高光谱载荷中得到应用
,
探测效果获得显
著提升
.
突发
、
随机
、
未知的地表异常
,
不仅在光
谱上分布的差异显著
,
在空间上的分布差异也较
显著
,
其离散性及点特性导致对地表异常的探测
需达到像元级尺度
.
传统的按整个探测面阵进行
像元工作参数设置的方法已不适用于精细化的地
表异常探测
,
发展像素级超大动态范围自适应探
测将是高性能星载高光谱载荷技术发展的关键核
心技术
.
参考文献
:
[]
UN
,
ME1GARSG
,
PEARLMANJSNDENHALLJA
,
)
metal.Overviewoftheearthobservinne
(
EOG1ission
g
o
[]
J.IEEETransactionsonGeoscienceandRemoteSensG
[]
L
,,
HUX
,
2IUYinnianSUNDexiniaoninetal.TheadG
g
[]
satelliteJ.IEEEGeoscienceandRemoteSensinaaG
g
M
g
[]
VAN
,
3GIE
,
DAMICOG
,
FRANCINISetal.Thenew
̓
,():
zine2019
,
7423G32.
:
avancedhersectralimaerboardChinasGaoFenG5
yppg
̓
,():
in2003
,
4161149G1159.
g
[]
GUANT4ERL
,
KAUFMANNH
,
SEGLK
,
etal.The
():
2141182.
[],
S
,
2discriminationJ.Sensors
(
Baselwitzerland
)
021
,
hersectralsatellitePRISMA
:
imaerorforesttes
yppgy
f
yp
,
2
:
earthobservation
[
J
]
.RemoteSensin015
,
7
(
7
)
g
[]
MA
,
KA5TSUNAGAT
,
YAMAMOTOSSHIMURAO
,
:
H
[
tralmissionISUIC
]
∥Proceedinsofthe34thInterG
g
:[],
Sdnes.n.2011.
yy
etal.Oeration
p
lanstudorJaanesefuturehersecG
py
f
pypp
8830G8857.
EnMAPsaceborneimainectroscoissionfor
pgg
s
ppy
m
4
总
结
光谱是表征和探测物质原子分子微观结构及
其跃迁或振动等运动状态的重要物理量
,
把识别
检测物质的光谱学从实验室
“
搬到
”
数百千米以上
的空间
,
实现对全球范围地物成分和物理生化等
演变过程的探测
,
是人类遥感科技史上一项重大
的突破
.
从
20
个世纪七八十年代机载高光谱成
像技术的发展
,
到
21
世纪初星载高光谱成像在轨
的试验性验证应用
,
经过半个世纪许多学者
、
专家
和工程师的努力
,
随着在宽谱
、
宽幅
、
高灵敏度和
高精度上的突破和提升
,
星载高光谱成像技术的
实用化和业务化成为可能
,
并且在资源
、
生态环
境
、
灾害
、
农业等诸多领域得到了应用上的重大突
破
,
大幅提升了对复杂地物和微弱成分识别分类
的精度
[
61G66
,
89
]
nationalSmosiumonRemoteSensinfEnvironment.
ypg
o
[]
GO
,
ANNA6SWAMIJDURAIM.ChandraaanG1
:
Indias
y
̓
,():
science2009
,
964486G491.
]
first
p
lanetarciencemissiontotheMoon
[
J.Current
y
s
[]
G
,[/[
7UNTERD.HSISGunterssace
p
aeEBOL
]
.2023G
ypg
̓
[]
MAHA
,
8LINGAMSSRINIVASP
,
DEVIPK
,
etal.ReG
flectancebasedvicariouscalibrationofHSISsensorsand
y
sectralstabilittudver
p
seudoGinvariantsites
[
C
]
∥
py
s
y
o
]:/_/
07G01.htts∥sace.skrocket.dedocsdathsis.htm.
ppyy
:,
andRemoteSensinTechnoloiesStandardsandAliG
ggpp
[]
B
,
9ROVKINAO
,
HANUŠJZEMEKF
,
etal.Evaluatin
g
):
cations
(
TENGARSS.KochiIEEE
,
2020
:
132G136.
Proceedinsof2019IEEERecentAdvancesinGeoscience
g
]
forestseciesclassification
[
J.ISPRSInternationalArG
p
,
RchivesofthePhotorammetremoteSensinnd
gyg
a
,
SatialInformationSciences2016
,
XLIGB1
:
443G448.
p
]():
应用进展
[
地球科学
,
J.2015
,
4081287G1294.
the
p
otentialofsatellitehersectralresursGPdatafor
ypp
断增长
,
高光谱成像技术在高时间效能的静止轨
道
、
直接反映光合作用的荧光超光谱和像素级自
适应探测等重要方向上需要开展一系列的关键技
术攻关
,
进一步推动星载高光谱成像技术的大发
展
,
为人类认知地球和宇宙空间创造更好的探测
手段
.
致谢
:
本文是团队多年研究工作的一个总结
和展望
,
所取得的每一点进步都离不开这个领域
方方面面的相互促进
、
支持
、
指导和帮助
,
更离不
开团队每位成员多年的努力钻研和辛勤工作
.
限
于篇幅和认知
,
难免有疏漏
,
敬请指正
.
.
而随着遥感探测即时性需求的不
[]
等
.
高光谱遥感技术及资源勘查
10
李志忠
,
汪大明
,
刘德长
,
,
WAN
,
L
,
LIZhizhonGDaminIUDechanetal.HG
gggy
],:
resourcesexloration
[
J.EarthScience2015
,
40
(
8
)
p
[],
WUX
,
11 YUFanfanianianRAMAVRMK
,
etal.DiurG
gggq
[]
imaerinfraredchannelsJ.IEEETransactionsonGeoG
g
[],,
12 UPRETYSCAOChanonSHAOXi.RadiometricconG
gyg
sistencetweenGOESG16ABIandVIIRSonSuomiNPP
y
b
],
andNOAAG20
[
J.JournalofAliedRemoteSensin
ppg
,():
scienceandRemoteSensin2013
,
511671G683.
g
nalandscananlevariationsinthecalibrationofGOES
g
1287G1294.
ersectralremotesensinechnolondits
p
roressin
ppg
t
gy
a
g
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
第
7
期
():
0220
,
143032407.
刘银年
,
等
:
星载高光谱成像载荷发展及关键技术
1055
[]
13 KRIMCHANSKYA
,
MACHID
,
CAUFFMANSA
,
etal.
):
satellite
(
GOESGRseriesasacesementoverview
[
C
]
∥
pg
:
NextGGenerationSatellitesVIII.MasalomasSPIE
,
2004.
p
′
:
andRemoteSensinmosium.TokoIEEE
,
2002
:
g
S
ypy
[]
24 COCKST
,
JENSSENR
,
STEWARTA
,
etal.TheHG
y
brationand
p
erformance
[
C
]
∥Proceedinsofthe1st
g
],
n.1998
:
37G42.
:
MaTMairbornehersectralsensorthesstem
,
caliG
pyppy
479G481.
NextGeneration
g
eostationarerationalenvironmental
gy
o
p
,
Proceedinsof2004SPIEConferenceofSensorsSstemsand
gy
[],
MA14 PORCARGCASTELLA
,
MALENOVSKYZGNEYT
,
etal.Chlorohllafluorescenceilluminatesa
p
athconG
py
nectinlantmolecularbiolooEarthGsstemscience
gpgy
t
y
[],():
J.NaturePlants2021
,
78998G1009.
[
EARSeLworkshonImainectrosco.Claton
:
s.
p
o
gg
S
ppyy
[]/
25 MAUSERW.TheairbornevisibleinfraredimainecG
gg
s
p
[
environmentalanalsisC
]
∥Proceedinsof2003IEEEInG
yg
:
ToulouseIEEE
,
2004
:
2020G2022.
trometerAVISG2multianularundhersectraldatafor
gypp
ternationalGeoscienceandRemoteSensinmosium.
g
S
yp
[],,,
15 CUIYaoinXIAOXianminZHANGYaoetal.TemG
pggg
solarGinducedchlorohllfluorescenceinthetenmostoG
pypp
2017
,
7
:
14963.
oralconsistencetween
g
ross
p
rimarroductionand
py
b
yp
,
ulousmeacitreasover
y
ears
[
J
]
.ScientificReorts
gy
a
p
[],
W
,
HO26 LUCEYPILLIAMSTJRTONK.Coastalresearch
[],
27 WANGJianuXUEYoni.Airborneimainsectrometers
ygqggp
[]
develoedinChinaJ.HersectralRemoteSensinnd
pyppg
a
,
Photonics1998
,
3502
:
12G22.
Alication.InternationalSocietorOticsand
ppy
f
p
[:
imainectrometerR
]
.WashintonD.C.NASA
,
2002.
gg
s
pg
[],,
16 KIMMH
,
GUANKaiuJIANGChonaetal.A
p
hsioG
ygyy
loicalsinalderivedfromSunGinducedchlorohllfluoresG
ggpy
cence
q
uantifiescrohsioloicalresonsetoenvironG
ppygp
,():
ResearchLetters2021
,
1612124051.
():
学报
,
2016
,
2051170G1184.
[]
mentalstressesintheU.S.CornBeltJ.Environmental
[]
与遥感发展同行
:
纪念
«
遥感学报
»
更名
228
童庆禧
.5
周年
TONGQinxi.Goinloniththe
p
roressofremote
gg
a
g
w
g
[]():
遥感学报
,
J.2021
,
2511G14.
[]]
等
.
中国灾害遥感研究进展
[
遥感
17
范一大
,
吴玮
,
王薇
,
J.
,
WUW
,
WAN
,
FANYidaeiGWeietal.Research
p
roG
,():
RemoteSensin2016
,
2051170G1184.
g
:
sensinforthe25thanniversarfrenaminfNational
gy
o
g
o
():
2021
,
2511G14.
]
ressofdisasterremotesensinnChina
[
J.Journalof
gg
i
[]
等
.
典型自然灾害遥感快速应急
18
眭海刚
,
刘超贤
,
刘俊怡
,
():
2020
,
4581137G1145.
],
RemoteSensinulletin
[
J.JournalofRemoteSensin
g
B
g
[],
29 FREEMANLJRUDDERCC
,
THOMASP.MihtSat
gy
:[
IIonGorbitlabbenchforairforceresearchlaboratorC
]
∥
y
:
AY
:[],
ulationearofParadoxes.Loans.n.2000.
g
Proceedinsof2000SmallSatellitesinTriumhandTribG
gp
]
,
响应的思考与实践
[
信息科学版
)
J.
武汉大学学报
(
,:
InformationScienceofWuhanUniversit2020
,
45
(
8
)
y
[]
19 WANGWantin.Animrovedalorithmforsmallandcool
gpg
:
firedetectionusinDISdataa
p
reliminartudn
g
MO
y
s
y
i
,():
vironment2007
,
1082163G170.
[]
thesoutheasternUnitedStatesJ.RemoteSensinfEnG
g
o
1137G1145.
]
resonseforticalnaturaldisasters
[
J.Geomaticsand
pyp
andexlorationofraidremotesensinmerenc
ppg
e
gy
,,,
SUIHaianLIUChaoxianLIUJunietal.Reflection
ggy
[],
30 OTTENIIILJSELLARRG
,
RAFERTB.MihtSat
gy
:
FIIourierGtransformhersectralimaer
p
aload
p
erG
yppgy
SPIE
,
1995
,
2583
:
566G575.
formance
[
J
]
.AdvancedandNextGGenerationSatellites.
[],
L
/
31 FOLKMANM
,
PEARLMANJIAOL
,
etal.EOG1
]
characterizationandcalibration
[
J.ProceedinsofSPIEG
g
6
:
4151
:
40G51.
,
d
,
Herionhersectralimaerdesineveloment
ypyppggp
,
TheInternationalSocietorOticalEnineerin2001
,
y
f
pgg
[]
20 VANEG
,
GOETZAFH
,
WELLMANJB.Airborne
:]
imainectrometeranewtoolforremotesensinJ.
gg
s
pg
[
,
IEEETransactionsonGeoscienceandRemoteSensin
g
():
1984
,
GEG226546G549.
[],,
32 PEARLMANJSEGALC
,
LIAOLBetal.Develoment
p
[
sectrometerC
]
∥Proceedinsof2000SPIEConference
pg
[],,
C33 BARNSLEYMJSETTLEJJUTTERMA
,
etal.
ersectralmultianleobservationsoftheEarthsurface
ppg
,():
RemoteSensin2004
,
4271512G1520.
g
/:
ThePROBACHRISmissionalowGcostsmallsatforhG
y
:
ofEarthObservinstems.SanDieoSPIE
,
2000.
g
S
yg
andoerationsoftheEOG1
p
Herionimain
ypgg
[]/
21 VANEG.Firstresultsfromtheairbornevisibleinfrared
[
imainectrometerC
]
∥Proceedinsof1987SPIEconG
gg
s
pg
SPIE
,
1987.
:
ferenceofImainectroscoI.SanDieo
gg
S
ppy
I
g
[]
22 BABEYSK
,
ANGERCD.AcomactairbornesectroG
pp
rahicimaer
[
C
]
∥Proceedinsofthe12thCanadian
gpgg
SmosiumonRemoteSensineoscienceandRemote
ypg
G
[]
andatmoshereJ.IEEETransactionsonGeoscienceand
p
[],
HA34 TESTONFC
,
VUILLEUMIERPRDYD
,
etal.The
PROBAG1microsatellite
[
J
]
.InternationalSocietor
y
f
,
OticsandPhotonics2004
,
5546
:
132G140.
p
[]
23 MAKISARAK
,
MEINANDERM
,
RANTASUOM
,
etal.
ceedinsofIGARSS
̓
93GIEEEInternationalGeoscience
g
[
AirborneimainectrometerforalicationsC
]
∥ProG
gg
s
ppp
:
Sensinmosium.VancouverIEEE
,
2002
:
1028G1031.
g
S
yp
[]
35 ZUREKRW
,
SMREKARSE.AnoverviewoftheMars
,,():
JournalofGeohsicalResearch2007112E5E05S01.
py
ReconnaissanceOrbiter
(
MRO
)
sciencemission
[
J
]
.
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
1056
Jul023Vol.52No.7AGCS
y
2
:
htt
∥xb.chinasmcom
p
p
.
[],
RCH36 MUIESARVIDSONR
,
BEDINIP
,
etal.Comact
p
[]
onMarsreconnaissanceorbiter
(
MRO
)
J.JournalofGeG
,():
ohsicalResearchPlanets2007
,
112e5E05S03G1.
py
reconnaissanceimainectrometerforMars
(
CRISM
)
gg
s
p
[]
等
.
资源一号
048
刘银年
,
孙德新
,
韩波
,
2D
卫星可见短波
85G92.
,():
Sensin2016
,
85438.
g
]
TianGonG1inurbanlandGcoverclassification
[
J.Remote
g
[],,
37 PIETERSCM
,
BOARDMANJBURATTIBetal.The
,
CurrentScience2009
,
1
:
500G505.
]:
红外高光谱相机研制
[
J.
航天器工程
,
2020
,
29
(
6
)
Moonmineraloaer
(
M3
)
onchandraaanG1
[
J
]
.
gy
m
ppy
[]
38 KRUTZD
,
MÜLLERR
,
KNODTU
,
etal.TheinstruG
)[],),
sectrometer
(
DESISJ.Sensors
(
BaselSwitzerland
p
[],,
39 PIGNATTISPALOMBOA
,
PASCUCCISetal.The
():
2019
,
197E1622.
mentdesinoftheDLRearthsensinmain
gg
i
gg
imaeronboardZYG1G02Dsatellite
[
J
]
.SacecraftEniG
gpg
[]
等
.
若干高光谱成像新技术及其
49
王跃明
,
贾建鑫
,
何志平
,
]():
应用研究
[
遥感学报
,
J.2016
,
205850G857.
,,
HEZ
,
WANGYueminJIAJianxinhiinetal.Ke
gpgy
,():
neerin2020
,
29685G92.
g
ofadvancedvisibleandshortGwaveinfraredhersectral
ypp
,,
LIUYinnianSUNDexin
,
HANBoetal.Develoment
p
ceedinsof2013IEEEInternationalGeoscienceand
g
4558G4561.
ortunitiesforaricultureandlandmonitorinC
]
∥ProG
pgg
[
:
RemoteSensinmosium.MelbourneIEEE
,
2014
:
g
S
yp
:
PRISMAhersectralmissionscienceactivitiesandoG
yppp
technoloiesofadvancedhersectralimainstem
gyppgg
s
y
[]
等
.
珠海一号高光谱卫星数据及
50
李先怡
,
范海生
,
潘申林
,
[],():
J.JournalofRemoteSensin2016
,
205850G857.
g
]():
应用概况
[
卫星应用
,
J.2019812G18.
[],
40 TACHIKAWAT
,
KASHIMURAO
,
TANIIJetal.Outline
,
JournaloftheRemoteSensinocietfJaan2012
,
32
g
S
y
o
p
():
5280G286.
)[]
and
p
rosectofhersectralimaersuite
(
HISUIJ.
pyppg
[]
alicationofZhuhaiG1hersectralsatelliteJ.Satellite
ppypp
[]“
高分五号
”
卫星可见短波红外高光谱相机的研制
51
刘银年
.
LIUYinnian.VisibleGshortwaveinfraredhersectralimG
ypp
[]():
航天返回与遥感
,
J.2018
,
39325G28.
():
Alication
,
2019812G18.
pp
,,,
LIXianiFANHaishenPANShenlinetal.Dataand
yg
[]
41 MATSUNAGAT
,
IWASAKIA
,
TSUCHIDAS
,
etal.
)[:
Hersectralimaesuite
(
HISUIM
]
.NewYorkJohn
yppg
,,
WileonsLtd2015.
y
&S
[]
aerofGFG5satelliteJ.SacecraftRecoveremote
gpy
&R
[]
等
.
高分五号可见短波红外高光
52
刘银年
,
孙德新
,
胡晓宁
,
,():
Sensin2018
,
39325G28.
g
[],
42 TANIIJITOY
,
IWASAKIA
,
etal.FlihtmodelofHISUI
g
)[,
S
,
ationC
]
∥Proceedinsof2017Sensorsstemsnd
gy
[],,
43 SANGB
,
SCHUBERTJKAISERSetal.TheEnMAP
NextGGenerationSatellitesXXI.Warsaw
:
SPIE
,
2017.
hersectralsensoronboardISS
(
internationalsacestaG
yppp
,,
LIUYinnianSUNDexin
,
HUXiaoninetal.DeveloG
gp
mentofvisibleandshortGwaveinfraredhersectralimaG
ypp
]():
谱相机设计与研制
[
遥感学报
,
J.2020
,
244333G344.
[]]
高光谱成像遥感载荷技术的现状与发展
[
遥感
44
刘银年
.J.
LIUYinnian.Develomentofhersectralimainemote
pyppgg
r
():
学报
,
2021
,
251439G459.
:
Imainectrometr.SanDieoSPIE
,
2008.
gg
S
pyg
,
calibrationandtechnoloies
[
C
]
∥Proceedinsof2008
gg
:,
hersectralimainectrometerinstrumentconcet
yppgg
s
pp
[]
等
.
高分五号可见短波红外高光
53
刘银年
,
孙德新
,
曹开钦
,
352G359.
():
2020
,
244333G344.
[],
eronboardGFG5satelliteJ.JournalofRemoteSensin
gg
]:
谱相机在轨辐射性能评估
[
遥感学报
,
J.2020
,
24
(
4
)
,,,
LIUYinnianSUNDexinCAOKaiinetal.Evaluationof
q
GFG5AHSIonGorbitinstrumentradiometric
p
erformance
[],():
J.JournalofRemoteSensin2020
,
244352G359.
g
[],
sensinechnoloJ.JournalofRemoteSensin2021
,
g
t
gyg
[]
危峻
.45
郑亲波
,
SZG3
中分辨率成像光谱仪
[
C
]
∥
大珩先生
[
],
杭州
:
s.n.2004
:
1486G1489.
():
251439G459.
[]
54 AKTARUZZAMANM.Simulationandcorrectionofsectral
p
[
smileeffectanditsinfluenceonhersectralmainC
]
∥
yppppg
:
Proceedinsof2008ConferenceofITC.Twente
g
九十华诞文集暨中国光学学会
2004
年学术大会论文集
.
)
osectroGradiometer
(
mrisnszG3sacecraft
[
C
]
∥ProG
pp
ceedinsofthe90thBirthdafMr.DaHenndthe
gy
o
g
a
:[],
Hanzhous.n.2004
:
1486G1489.
g
2004AcademicConferenceoftheChineseOticalSociet.
py
[],
X
,
KAN
,
46 ZHAOXianIAOZheninGQianetal.OG
ggqg
,
WEZHENGQinboIJun.Mediumresolutionimain
gg
[]
55 CAIRNSB
,
RUSSELLEE
,
LAVEIGNEJD
,
etal.ReG
[
sensinfaerosolsC
]
∥Proceedinsof2003Polarization
g
o
g
:
ScienceandRemoteSensin.SanDieoSPIE
,
2003.
gg
searchscanninolarimeterandairborneusaeforremote
gpg
ITC
,
2008.
[],,
56 DELLENDICEFNIEKEJSCHLÄPFERD
,
etal.SceneG
̓
basedmethodforsatialmisreistrationdetectioninhG
pgy
,
2ersectralimaerJ
]
.AliedOtics007
,
46
ppgy
[
ppp
():
152803.
verviewoftheFouriertransformhersectralimaer
yppg
2010IEEEInternationalGeoscienceandRemoteSensin
g
:
Smosium.HonoluluIEEE
,
2010
:
4272G4274.
yp
()
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责任编辑
:
张艳玲
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收稿日期
:
2022G08G15
修回日期
:
2023G05G04
,
第一作者简介
:
刘银年
(
男
,
研究员
,
博士生导
1971
—)
师
,
研究方向为高光谱遥感技术
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FirstauthorLIUYinnian
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aleresearcher
:
EGmailnliu@mail.sit.ac.cn
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武建军
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