可見短波紅外高光譜相機(jī)是“高分五號”衛(wèi)星上的主載荷之一，由中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研制。本文簡單介紹了“高分五號”衛(wèi)星可見短波紅外高光譜相機(jī)的結(jié)構(gòu)性能以及應(yīng)用。

?

可見短波紅外高光譜相機(jī)的系統(tǒng)組成及性能

“高分五號”（GF-5）衛(wèi)星可見短波紅外高光譜相機(jī)由遮光罩、定標(biāo)子系統(tǒng)、寬視場望遠(yuǎn)鏡、視場分離器、狹縫、基于凸面光柵的光譜儀、面陣探測器組件、驅(qū)動與信號獲取和通信控制與信息處理電子學(xué)等子系統(tǒng)組成。相機(jī)采用離軸三反望遠(yuǎn)鏡成像，視場分離器將可見近紅外和短波紅外譜段分離開，通過狹縫視場后，采用基于凸面光柵的光譜儀進(jìn)行精細(xì)分光，光譜圖像信號分別匯聚到CCD面陣探測器和短波紅外HgCdTe探測器焦面上，實(shí)現(xiàn)高光譜成像。其實(shí)物圖如圖1所示，具體參數(shù)如表2所示。

為保證大視場的要求，相機(jī)采用全反射式離軸三反主光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，在傳統(tǒng)offner結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了一片校正透鏡的凸面光柵，光線分別在進(jìn)入offner 結(jié)構(gòu)前和出 offner 結(jié)構(gòu)后兩次通過這片光柵，通過狹縫中心與邊緣光線對光柵的不同人射角，校正了長狹縫的光譜彎曲及光譜畸變。為保證獲取圖像數(shù)據(jù)的定量化水平，相機(jī)設(shè)置了豐富的星上定標(biāo)手段。通過對星上LED 定標(biāo)組件成像，結(jié)合掩星觀測大氣輪廓進(jìn)行相機(jī)在軌光譜定標(biāo)；通過引入太陽光照射星上漫反板對相機(jī)進(jìn)行輻射定標(biāo)，同時使用獨(dú)立的漫反板監(jiān)視器來監(jiān)視漫反板的衰減。

高光譜相機(jī)飛行產(chǎn)品出所前在用戶和衛(wèi)星總體的參與下，進(jìn)行了性能驗(yàn)收測試，測試結(jié)果如表3所示。

?

可見短波紅外高光譜相機(jī)的應(yīng)用

高光譜成像技術(shù)可同時獲取目標(biāo)的幾何、輻射和光譜信息，是對地遙感與目標(biāo)探測的重要手段，在國土資源探測、環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測、農(nóng)林漁牧、海洋監(jiān)測以及目標(biāo)探測、偽裝識別等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重大的作用。隨著高光譜遙感應(yīng)用的深人，對高光譜遙感的光譜范圍、光譜分辨率、幅寬、空間分辨率、時間分辨率與定標(biāo)精度等指標(biāo)提出了新的要求。

過去的幾十年，Hyperion[4l和 CHRISS是提供星載高光譜數(shù)據(jù)的主要來源，但是它們數(shù)據(jù)的品質(zhì)和數(shù)量對于成像光譜技術(shù)的潛在應(yīng)用來說還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因此各國均規(guī)劃了性能更先進(jìn)的高光譜傳感器，包括美國NASA的 HyspIRI6、德國的EnMApl7]、意大利的PRISMAl8，以及印度正在研制中的高光譜衛(wèi)星 CartoSat-3/3A/3B、ResourceSat-3。相關(guān)儀器參數(shù)和性能指標(biāo)列于表1

“高分五號”衛(wèi)星可見短波紅外高光譜相機(jī)以60km幅寬、30m的地面分辨率和5~10nm的光譜分辨率，同時獲取地物在400~2 500nm范圍內(nèi)共330個連續(xù)譜段的空間信息和光譜信息。相機(jī)在可見近紅外譜段（0.4~1.0um）的光譜分辨率約為5nm，短波紅外譜段（1.0~2.5pm）約為10nm。

高光譜相機(jī)將能夠解決遙感應(yīng)用中的許多關(guān)鍵科學(xué)問題，諸如生態(tài)、環(huán)境監(jiān)測、國土資源和地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查，以及災(zāi)害監(jiān)測，農(nóng)、林、牧業(yè)精細(xì)作業(yè)，城市規(guī)劃等遙感應(yīng)用。高光譜相機(jī)是中國首個采用凸面光柵分光的衛(wèi)星載荷。與Hyperion上的儀器相比，高光譜相機(jī)信噪比更高（3~4倍），地面覆蓋更寬（約8倍），譜段數(shù)更多（多100多個）。

?