陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測衛(wèi)星“句芒”號概覽

賀濤 國愛燕 黃縉 張新偉 李雨廷 毛一嵐 劉付強(qiáng) 曹海翊

(中國空間技術(shù)研究院遙感衛(wèi)星總體部)

也可為環(huán)保、測繪、氣象、農(nóng)業(yè)、減災(zāi)提供業(yè)務(wù)支撐和研究服務(wù)。衛(wèi)星的主要功能包括：

1）實(shí)現(xiàn)植被生物量和植被葉綠素?zé)晒獾奶綔y，能夠支撐陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測、陸地生態(tài)和資源調(diào)查監(jiān)測、國家重大生態(tài)工程監(jiān)測評價等工作，提升我國在全球環(huán)境變化問題上的戰(zhàn)略地位；

2）實(shí)現(xiàn)大氣氣溶膠的探測，服務(wù)于大氣環(huán)境監(jiān)測和氣候變化中氣溶膠作用的研究工作；

3）兼顧高程控制點(diǎn)獲取、災(zāi)害監(jiān)測評估、農(nóng)情遙感監(jiān)測及陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力評估需求。

3 衛(wèi)星簡介

陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測衛(wèi)星是一顆三軸穩(wěn)定的對地觀測衛(wèi)星，衛(wèi)星質(zhì)量為2936kg，衛(wèi)星飛行狀態(tài)尺 寸11018mm（長）×3130mm（寬）×4620mm（高），工作在降交點(diǎn)地方時為10：30 的太陽同步軌道（SSO），軌道高度506km，軌道傾角97°，衛(wèi)星壽命8 年，衛(wèi)星回歸周期59 天。

陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測衛(wèi)星包括有效載荷和衛(wèi)星平臺，其中有效載荷由多波束激光雷達(dá)、多角度多光譜相機(jī)、超光譜探測儀、多角度偏振成像儀和數(shù)傳等5 個分系統(tǒng)構(gòu)成，衛(wèi)星平臺由電源、總體電路、控制、推進(jìn)、測控、數(shù)管、結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)、熱控等8個分系統(tǒng)構(gòu)成。

4 重要分系統(tǒng)

多波束激光雷達(dá)

多波束激光雷達(dá)主要用于在飛行條件下獲取地球表面的激光回波信息并記錄激光的出射方向，繼而獲得衛(wèi)星和地球表面精確的距離信息，用于測量植被樹高及對地成像；多波束激光雷達(dá)分系統(tǒng)同時通過后向散射的回波信息獲取大氣氣溶膠的垂直分布。多波束激光雷達(dá)分系統(tǒng)由植被測量子系統(tǒng)和氣溶膠探測子系統(tǒng)組成。

植被測量子系統(tǒng)配置3 個1064nm 波長的激光波束（并配置2 波束作為備份，主備聯(lián)合工作），通過計(jì)算激光發(fā)射和接收波束之間的時間差來進(jìn)行衛(wèi)星和地球表面距離的測量，通過光軸監(jiān)視相機(jī)確定激光光斑的精確位置，并且接收光學(xué)系統(tǒng)可用于記錄地物影像，從而兼顧多角度多光譜相機(jī)的0°相機(jī)功能。

氣溶膠探測子系統(tǒng)配置1 個1064nm/532nm 雙波長激光波束，通過后向散射的回波信息獲取大氣氣溶膠的垂直分布。

多波束激光雷達(dá)基本參數(shù)

多波束激光雷達(dá)外形圖

多角度多光譜相機(jī)

多角度多光譜相機(jī)組成示意圖（單臺相機(jī)）

多角度多光譜相機(jī)分系統(tǒng)主要是通過5 個角度對地探測的方式對目標(biāo)進(jìn)行多個方向的觀測，獲得更為詳細(xì)可靠的地表三維空間信息，提高地表目標(biāo)物的解譯精度和參數(shù)反演的準(zhǔn)確度。5 臺相機(jī)的視軸角度分別為﹣41°、﹣19°、0°、﹢19°、﹢41°。在林業(yè)植被探測中，可以用于測量植被的“二向反射系數(shù)”（BRDF），通過敏感性較強(qiáng)的角度BRDF 值進(jìn)行反演得到可靠的森林參數(shù)，并配合激光雷達(dá)的高精度測量，實(shí)現(xiàn)區(qū)域性森林參數(shù)反演。

超光譜探測儀

超光譜探測儀的任務(wù)是在弱反射信號條件下，利用超高光譜分辨率探測方式獲取空間連續(xù)分布的太陽誘導(dǎo)植物葉綠素?zé)晒猓∣﹣A 及O﹣B 譜段）光譜信息，從而準(zhǔn)確繪制區(qū)域/全球植被熒光時空分布規(guī)律，滿足全球碳源/匯定量監(jiān)測、森林植被生產(chǎn)力評估的需求。它采用推掃成像方式，光軸垂直于飛行方向，沿軌方向?yàn)楣庾V維，穿軌方向?yàn)榭臻g維。光譜儀采用光柵色散分光方式，以實(shí)現(xiàn)對精細(xì)光譜成像數(shù)據(jù)的直接獲取。

超光譜探測儀基本參數(shù)

超光譜探測儀外形圖

多角度偏振成像儀

多角度偏振成像儀用于大氣氣溶膠和云探測，依據(jù)大氣多角度多光譜偏振輻射數(shù)據(jù)，獲取全球大氣氣溶膠和云的時空分布及微物理特性信息。它采用超廣角光學(xué)系統(tǒng)加面陣CCD 實(shí)現(xiàn)成像。在軌工作期間，通過安裝在轉(zhuǎn)輪上的偏振片及濾光片旋轉(zhuǎn)完成對入射輻射的光譜和偏振調(diào)制。

數(shù)傳和數(shù)傳天線分系統(tǒng)

數(shù)傳和數(shù)傳天線分系統(tǒng)用于完成星上有效載荷數(shù)據(jù)及平臺服務(wù)數(shù)據(jù)的在軌處理，并為衛(wèi)星和地面系

多角度偏振成像儀外形圖

多角度偏振成像儀基本參數(shù)