世界首顆！央企碳匯監測神器守護祖國綠水青山

8月4日11時08分，

長征四號乙運載火箭成功將

由航天科技研製的

陸地生態系統碳監測衛星

“句（gōu）芒”送入預定軌道，

這是世界首顆森林碳匯

主被動聯合觀測遙感衛星，

標誌著我國碳匯監測進入遙感時代。

森林是重要而獨特的戰略資源，

也是陸地上最大的碳儲庫，

對實現“雙碳

”

目標具有重要作用。

森林碳匯監測是

“句芒號”的主要任務，

植被高度、植被面積、

葉綠素熒光和

大氣PM2。5含量是

計算森林碳匯能力的核心資料。

作為森林碳匯監測的“專業之星”，

“句芒號”配置了

多波束鐳射雷達、

多角度多光譜相機、

超光譜探測儀

等多種載荷

支援獲取以上資料，

確保資料“準、全、細、精”。

近日，這些“神器”

陸續開機工作，

其反饋的影象、資料等

均滿足設計要求。

在日後的“碳匯”量化監測和

全球“碳家底”摸排中

TA們將

發揮至關重要的作用。

這些“神器”各有什麼特別的技能呢，

跟著小新一起來看看

↓↓↓

植被探測結果

“準”

多波束鐳射雷達：掃射森林的天外奇妙之尺

鐳射雷達作為一種主動遙感技術，

除了能獲得距離資訊，

還能透過物體返回的波形訊號

獲得物體本身的一些特性。

原理不難理解，

但要在500公里的衛星軌道上

實現這一目標，非常困難。

首先，由於衛星軌道太高，

大部分的鐳射能量都在路上耗散掉了，

鐳射雷達接收到的光是發出的

1/10000000000000000

（別數了， 16個0

）

。

其次，鐳射發射和接收系統

還必須精確地對準地面同一個目標，

在500公里之外偏差不能超過55米，

這樣才能保證反射回來的光被接收到。

航天科技五院508所

多波束鐳射雷達研製團隊，

攻克了大功率高頻鐳射器、

超高靈敏度微弱訊號探測、

高精度收發光學系統設計裝配等關鍵技術，

以上難題迎刃而解。

陸地生態系統碳監測衛星是

我國首個以林業探測為主任務的衛星，

也是我國首個以鐳射雷達為主載荷，

進行對地觀測的衛星。

該衛星搭載的多波束鐳射雷達創新性地

採用了主被動一體化的方式

進行探測，

首次將負責主動探測的鐳射雷達和

被動探測的遙感相機整合到一臺載荷上。

鐳射雷達可以獲得森林的垂直高度資訊，

而遙感相機是面探測，

可以獲取大範圍地面影象，

研製團隊將點探測與面探測有機結合起來，

用鐳射雷達的點資料來對

遙感影象的面數據進行標定和外推，

從而獲得大範圍森林資訊，

最終巧妙達到1+1>2的效果。

另外，為了提高探測效率，

多波束鐳射雷達的

波束數量和重複頻率大幅提升。

相較我國目前在軌的鐳射雷達，

該星多波束鐳射雷達為5波束40Hz，

每秒可獲得200個地面光斑資訊，

光斑間距低至180米，

探測效率提升33倍。

地面光斑密度提高的好處顯而易見，

我國有大量面積較小的人工林，

以前探測中可能只得到1—2個地面光斑，

甚至一個點也得不到，

現在可以得到幾十個光斑，

大大提高了對森林覆蓋率測量的準確性。

光合作用捕捉

“細”

超光譜探測儀：追捕葉綠素熒光的奇幻之眼

葉綠素熒光的探測

直接關係大尺度的

植被光合作用動態監測。

葉綠素熒光於綠植中無處不在，

卻又清新於無形，

其光譜範圍狹窄，

只有奈米級寬度，

在混沌的自然光中，

探尋它就相當於在

一望無邊的圖書架裡尋找一紙密文；

其能量在植被反射能量中又非常微弱，

只有1/50的量級，

探尋它就相當於在50米高的

亭臺樓宇間尋找一騎紅顏。

航天科技五院508所研製的

超光譜探測儀，

具有高光譜解析度、

高信噪比、

高動態範圍、高穩定性等特點，

就像是一雙奇幻的“眼睛”

可以

追捕葉綠素熒光於無形。

這隻“眼睛

”

的光譜取樣率達0。1nm，

能夠把670nm—780nm的這一段

混沌在一起的光按次序分成1100份細光，

也就是把這段混沌光的顏色

展分成1100個漸變的色彩，

這樣就能夠更有效地尋找躲藏在

某個漸變色角落裡的葉綠素熒光。

同時，這隻“眼睛

”

的

信噪比和動態範圍也很強大，

無論夏寒酷暑，春霜秋露，

或是在昏暗環境的微光中，

在熾熱火焰般的強光裡，

她都能

夠把比背景能量小

2

00倍的

東西一覽無餘，

對葉綠素熒光進行無死角探測。

此外，

這隻“眼睛

”

還有著強大的

在軌自動校準能力，

她攜帶了高品質的星上定標裝置，

在軌利用特性永恆的太陽能量

不斷地進行光譜和輻射定標，

十年初心如磐，穩定精準探測。

超光譜探測儀：追捕葉綠素熒光的奇幻之眼

生長狀況情報

“全”

一般的遙感應用通常採取

垂直對地觀測的方式，

隨著太陽高度角及

觀測角度的變化

常常使得所觀測的同一地表物體

因其反射、輻射資訊的很大差異

而獲得不同的反饋資訊，

從而降低了對目標物的

識別精度和對其引數反演的準確度。

多角度多光譜相機是

我國首個五角度可見光探測相機。

在對植被的觀測中，

可以分別從垂直0度、

正負19度、正負41度

5個方向

獲取同一地面景物的

多光譜影象資料，

獲得更為詳細可靠的

地表三維空間結構資訊。

打個比方，

原來一臺相機從咱們頭頂經過，

垂直觀測，只能看到人的頭頂，

現在拍攝角度多了，

不僅僅能看到頭頂了，

還能看到面部、後腦勺、

前胸後背等多方面、多維度的資訊，

該衛星增加了基礎參考資訊量，

就不僅僅能看清楚森林冠頂，

還能看清它的側面，

這樣就知道森林的疏密分佈、

健康、長勢甚至病蟲害情況。

另外，這五個角度在

觀測光譜的選擇上也是“暗藏玄機”。

由於森林葉綠素含量、冠層結構不同，

植被葉片在紅邊波段的反射率會發生突變，

品質好的植被其反射率大幅度上升。

正是利用這個特點，

設計團隊將其中兩臺大角度觀測相機

全色譜段改換為紅邊譜段，

而其餘的小角度觀測相機

仍採用了傳統可見光波段設定，

這樣能更加全面準確地

用於觀測植物氮素含量、

葉綠素含量、病蟲害、生物量估算等，

“看”出森林的健康情況，

進而推算其固碳能力。

除了森林碳匯監測之外，

句芒號衛星還可廣泛應用於

環保、測繪、氣象、農業、減災等領域，

支撐作物評估、植物病蟲害監測、

災害應急成像等工作。

太空“碳匯王者”正確使用技巧，

小新帶你一圖掌握

↓↓↓

多角度多光譜相機：三維立體瞰森林的多目精靈

多角度多光譜相機：三維立體瞰森林的多目精靈

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執行主編丨劉海草 張灝然

內容來源丨航天科技