2011年9月29日，天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器由FT1火箭發(fā)射升空，成功進(jìn)入預(yù)定軌道，應(yīng)用系統(tǒng)有效載荷順利啟動(dòng)，預(yù)定的對(duì)地觀測(cè)、復(fù)合膠體晶體生長(zhǎng)和空間環(huán)境探測(cè)等科學(xué)實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用研究順利開展。本文主要介紹了天宮一號(hào)高光譜成像儀的作用和應(yīng)用領(lǐng)域。

天宮一號(hào)高光譜成像儀的作用

1. 對(duì)地觀測(cè)

天宮一號(hào)高光譜成像儀是目前我國(guó)空間和光譜綜合指標(biāo)最高的空間光譜成像儀，覆蓋可見近紅外、短波紅外和熱紅外等多個(gè)譜段，達(dá)到了國(guó)際同類遙感器的先進(jìn)水平。截至2016年3月22日在軌數(shù)據(jù)服務(wù)終止，地面處理系統(tǒng)總計(jì)接收并處理了高光譜數(shù)據(jù)產(chǎn)品約22TB，包括零級(jí)有效數(shù)據(jù)5TB、一級(jí)數(shù)據(jù)3.7TB、二級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品13.2TB，為科學(xué)和應(yīng)用用戶提供各級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)品超過10TB。

天宮一號(hào)對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用用戶涵蓋國(guó)家部委、科研院所、高等院校，共計(jì)42家，研究領(lǐng)域覆蓋礦產(chǎn)和油氣資源調(diào)查、海洋應(yīng)用、林業(yè)應(yīng)用、土地利用監(jiān)測(cè)、水文生態(tài)監(jiān)測(cè)、城市環(huán)境監(jiān)測(cè)等，產(chǎn)出了一大批有價(jià)值的應(yīng)用研究成果，充分發(fā)揮了天宮一號(hào)空間應(yīng)用數(shù)據(jù)產(chǎn)品的綜合應(yīng)用效益。其中，首次應(yīng)用國(guó)內(nèi)航天高光譜短波紅外譜段數(shù)據(jù)開展礦物分布調(diào)查和油氣資源調(diào)查，為地質(zhì)找礦和油氣資源勘查提供支持信息；首次應(yīng)用國(guó)內(nèi)高分辨率航天熱紅外譜段數(shù)據(jù)開展地表溫度反演和沿海海溫異常監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)了街區(qū)尺度的城市熱島效應(yīng)監(jiān)測(cè)，精細(xì)刻畫了溫排水空間分布及海上目標(biāo)對(duì)海流的擾動(dòng)；利用高光譜數(shù)據(jù)開展了大量土地覆蓋和森林植被精細(xì)分類研究，實(shí)現(xiàn)了森林樹種亞類的精確識(shí)別，在土地利用和生物量反演方面展現(xiàn)出極大優(yōu)勢(shì)。作為國(guó)家在應(yīng)急減災(zāi)方面重要的支持力量之一，曾參與澳大利亞火災(zāi)、浙江余姚水災(zāi)以及云南魯?shù)榈卣鸬葢?yīng)急監(jiān)測(cè)，為相關(guān)部門應(yīng)急救災(zāi)和災(zāi)后評(píng)估提供了數(shù)據(jù)支撐。

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2. 復(fù)合膠體晶體生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)

利用天宮一號(hào)復(fù)合膠體晶體生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)裝置，首次采用Kossel線觀測(cè)技術(shù)在空間開展了復(fù)合膠體晶體生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)，研究單組元和雙組元膠體晶體隨溫度與電場(chǎng)變化的相變動(dòng)力學(xué)過程，為拓展由膠體晶體制備光子晶體積淀了理論認(rèn)知和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，在光子器件材料制備等方面具有應(yīng)用潛力。

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3. 空間環(huán)境探測(cè)

空間應(yīng)用系統(tǒng)利用帶電粒子輻射探測(cè)器、軌道大氣環(huán)境探測(cè)器以及電離層擾動(dòng)探測(cè)器組成的空間環(huán)境綜合探測(cè)系統(tǒng)獲得了軌道粒子輻射環(huán)境特征，飛行器正飛、偏航等狀態(tài)下軌道高能質(zhì)子、高能電子、大氣密度、成分、飛行器質(zhì)量沉積及變化，獲得了重要探測(cè)結(jié)果。探測(cè)數(shù)據(jù)已應(yīng)用于飛船的軌道、壽命預(yù)報(bào)和飛船防護(hù)設(shè)計(jì)等。

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天宮一號(hào)高光譜成像儀的應(yīng)用領(lǐng)域

在林業(yè)方面，高光譜成像儀在森林覆蓋制圖與變化監(jiān)測(cè)方面有廣闊的應(yīng)用前景。由于空間遙感可以獲得較大范圍的數(shù)據(jù)，因此利用遙感數(shù)據(jù)可較好地估算森林的生物量和碳儲(chǔ)量。

高光譜成像儀在森林防火中發(fā)揮著重要作用。目前我國(guó)森林防火主要應(yīng)用的是中低空間分辨率、高時(shí)間分辨率的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對(duì)于較大面積火場(chǎng)非常敏感，但對(duì)燃燒初期的明火通常較難探測(cè)到。天宮一號(hào)高光譜成像儀可同時(shí)獲取不同波譜范圍的數(shù)據(jù)，更好地滿足我國(guó)森林防火預(yù)警撲救的需求。

海洋遙感是20世紀(jì)后期海洋科學(xué)取得重大進(jìn)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。國(guó)家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心對(duì)天宮一號(hào)高光譜遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯、信息提取，用于海岸帶信息與海冰信息監(jiān)測(cè)，同時(shí)針對(duì)土地利用、濱海濕地、潮間帶、岸線變遷、保護(hù)區(qū)、石油平臺(tái)監(jiān)測(cè)等信息進(jìn)行了制圖。

在數(shù)字化土地利用監(jiān)測(cè)方面，目前大多光譜數(shù)據(jù)由于受空間、光譜分辨率等限制，難以滿足現(xiàn)實(shí)需要。天宮一號(hào)高光譜成像儀具有較高光譜分辨率，在類別細(xì)分方面具有一定優(yōu)勢(shì)。

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