人民網(wǎng)北京8月4日電（記者趙竹青）8月4日11時(shí)08分，我國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心采用長(zhǎng)征四號(hào)乙運(yùn)載火箭，成功發(fā)射首顆陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星“句（gōu）芒號(hào)”。

陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星是世界首顆森林碳匯主被動(dòng)聯(lián)合觀測(cè)的遙感衛(wèi)星，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)森林植被生物量、氣溶膠分布、葉綠素?zé)晒獾母呔榷窟b感測(cè)量。

據(jù)該衛(wèi)星抓總研制單位航天科技集團(tuán)五院遙感衛(wèi)星總體部有關(guān)專(zhuān)家介紹，我國(guó)傳統(tǒng)的碳匯測(cè)量主要依靠人工對(duì)森林植被進(jìn)行抽樣監(jiān)測(cè)，“句芒號(hào)”的應(yīng)用將改變這一現(xiàn)狀，標(biāo)志著我國(guó)碳匯監(jiān)測(cè)進(jìn)入天基遙感時(shí)代。

“跨界”應(yīng)用，天基碳匯監(jiān)測(cè)方案橫空出世

據(jù)介紹，森林碳匯監(jiān)測(cè)需要有高精度的植被數(shù)據(jù)作為支撐，為了達(dá)到這一要求，研制團(tuán)隊(duì)大膽“跨界”，創(chuàng)新性地將天基測(cè)繪“激光雷達(dá)+光學(xué)相機(jī)”為代表的主被動(dòng)聯(lián)合觀測(cè)手段應(yīng)用到森林監(jiān)測(cè)中。

獲取高精度的植被高度和面積信息是森林碳匯監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵，對(duì)應(yīng)到衛(wèi)星設(shè)計(jì)上，即對(duì)激光雷達(dá)和多光譜相機(jī)提出了高要求。

為了讓衛(wèi)星一步到位具備高精度森林碳匯監(jiān)測(cè)能力，衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)基于現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)，從性能提升、配置方式、總體設(shè)計(jì)上作出創(chuàng)新突破，以“激光雷達(dá)波束翻倍、重頻提升逾30倍，配置5個(gè)多光譜相機(jī)進(jìn)行5角度綜合觀測(cè)”的方案，最終滿(mǎn)足了森林碳匯監(jiān)測(cè)的需求。

這種主被動(dòng)聯(lián)合觀測(cè)模式，不僅充分發(fā)揮了激光雷達(dá)和多光譜相機(jī)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還能利用激光校準(zhǔn)多光譜相機(jī)精度，堪稱(chēng)是天基森林碳匯監(jiān)測(cè)的絕佳方案。

創(chuàng)新攻關(guān)，練就碳匯監(jiān)測(cè)“多面手”

植被高度、植被面積、葉綠素?zé)晒夂痛髿釶M2.5含量是計(jì)算森林碳匯能力的核心數(shù)據(jù)。

作為森林碳匯監(jiān)測(cè)的“***星”，該星配置了多波束激光雷達(dá)、多角度多光譜相機(jī)、超光譜探測(cè)儀、多角度偏振成像儀等4種載荷支持獲取以上數(shù)據(jù)，其先進(jìn)的技術(shù)還能確保數(shù)據(jù)“準(zhǔn)、全、細(xì)、精”。

植被測(cè)高結(jié)果“準(zhǔn)”。陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星利用多波束激光雷達(dá)進(jìn)行植被測(cè)高其實(shí)是一個(gè)抽樣測(cè)量的過(guò)程，通過(guò)計(jì)算激光到樹(shù)冠以及地面的時(shí)間差計(jì)算樹(shù)木的高度，而衛(wèi)星一次測(cè)量發(fā)射出激光的光束數(shù)量、發(fā)射頻次則決定測(cè)量精度。為最大程度提升植被測(cè)高的數(shù)據(jù)精度，研制團(tuán)隊(duì)通過(guò)數(shù)據(jù)反演、仿真分析、應(yīng)用測(cè)試等實(shí)現(xiàn)1秒發(fā)射測(cè)量激光200次的能力，并對(duì)激光雷達(dá)所需的衛(wèi)星環(huán)境和硬件配置進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計(jì)，克服散熱等難題，最終實(shí)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)間隔由公里級(jí)跨越至百米級(jí)，植被測(cè)高精度大幅提升。

獲取植被面積“全”。為了準(zhǔn)確還原森林茂密程度，研制團(tuán)隊(duì)大膽創(chuàng)新、巧思破解，為衛(wèi)星設(shè)計(jì)安裝了5個(gè)多光譜相機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地5角度立體觀測(cè)。同時(shí)，為了避免植被陰、陽(yáng)面光線影響，研制團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性提出月球定標(biāo)***，確保5角度成像光譜響應(yīng)一致。實(shí)現(xiàn)這些能力后，5角度多光譜相機(jī)即能幫助衛(wèi)星繪制一幅“立體”植被分布圖，精準(zhǔn)覆蓋觀測(cè)區(qū)域的一草一木。

葉綠素?zé)晒馓綔y(cè)“細(xì)”。葉綠素是植被光合作用的關(guān)鍵影響因素，葉綠素?zé)晒飧呔戎茍D便是“句芒號(hào)”支撐高精度碳匯監(jiān)測(cè)的重要環(huán)節(jié)。但葉綠素?zé)晒獾哪芰糠浅Ｐ。瑑H有約0.5%~2%以熒光的形式發(fā)射出來(lái)，為提升葉綠素光譜探測(cè)精細(xì)程度，科研人員為該星設(shè)計(jì)配置了超光譜探測(cè)儀，創(chuàng)新性使用了光柵分光原理，將光譜分辨率較傳統(tǒng)提升了10倍，實(shí)現(xiàn)國(guó)際首次0.3nm精細(xì)探測(cè)，能夠探測(cè)到人眼所看不到的太陽(yáng)光細(xì)微的明暗變化。

大氣校正數(shù)據(jù)“精”。為了去除大氣對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的影響，研制團(tuán)隊(duì)將大氣校正做到了極致。首先，研制團(tuán)隊(duì)為其專(zhuān)門(mén)配置了偏振成像儀，支持35個(gè)角度監(jiān)測(cè)大氣PM2.5含量，獲取大氣橫向PM2.5含量信息。秉承精益求精的精神，研制團(tuán)隊(duì)還增配了大氣激光雷達(dá)，用于獲取大氣縱向PM2.5含量信息。一橫一縱就將數(shù)據(jù)結(jié)果由二維變成了三維立體信息，確保大氣校正更精準(zhǔn)。

智能設(shè)計(jì)，打造空中“掃地機(jī)器人”

陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星載荷多、模式多，但其操控十分便捷，是一顆具備全自主任務(wù)規(guī)劃能力的“智能星”。

森林碳匯監(jiān)測(cè)是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的主要任務(wù)，除此之外，還可廣泛應(yīng)用于環(huán)保、測(cè)繪、氣象、農(nóng)業(yè)、減災(zāi)等領(lǐng)域，支撐作物評(píng)估、植物病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)、災(zāi)害應(yīng)急成像等工作。因此，衛(wèi)星任務(wù)繁多，工作模式極其復(fù)雜，按照載荷工作模式組合計(jì)算多達(dá)47種。

研制團(tuán)隊(duì)考慮要讓衛(wèi)星支持更多應(yīng)用的同時(shí)，還要考慮衛(wèi)星易用、好操控。傳統(tǒng)的衛(wèi)星指令操控模式顯然行不通，為此研制團(tuán)隊(duì)從硬件上保證各種載荷數(shù)據(jù)獨(dú)立傳遞，從軟件上讓衛(wèi)星“智能化”，根據(jù)設(shè)定的邊界條件參數(shù)實(shí)現(xiàn)自主辨別海洋、陸地、光照條件，并以此自動(dòng)規(guī)劃“最佳探測(cè)任務(wù)”流程，實(shí)現(xiàn)完全的自主任務(wù)規(guī)劃。

在這種設(shè)計(jì)下，除了特殊或突發(fā)的任務(wù)外，“句芒號(hào)”無(wú)需用戶(hù)“操心”，就能如同智能掃地機(jī)器人一樣，一鍵開(kāi)機(jī)，掃哪里、怎么掃、一氣呵成。

作為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)、助力全球生態(tài)管理的重要載體，陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測(cè)衛(wèi)星將致力于實(shí)現(xiàn)全球生物量及其變化情況的綜合監(jiān)測(cè)，為推進(jìn)全球氣候治理進(jìn)程貢獻(xiàn)中國(guó)力量。

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