高光譜成像在國內的發展

　　上世紀80年代初、中期，在國家科技攻關項目和863計劃的支持下，我國亦開展了高光譜成像技術的獨立發展計劃。我國高光譜儀的發展，經歷了從多波段到成像光譜掃描，從光學機械掃描到面陣推掃的發展過程。

　　根據我國的使用情況先后開發出了滿足海洋環境監測和森林探火的需求的以紅外和紫外波段以及以中波和長波紅外為主體的航空專用掃描儀，滿足地質礦產資源勘探方面的短波紅外光譜區間（2.0－2.5mm）的6—8波段細分紅外光譜掃描儀（FIMS）和工作波段在8－12mm光譜范圍的航空熱紅外多光譜掃描儀（ATIMS）。

　　在此以后我國又自行研制了更為先進的推帚式成像光譜儀（PHI）和實用型模塊化成像光譜儀（OMIS）等并得到國內外的多次應用，這些新的成像光譜系統不僅在地質和固體地球領域研究中發揮巨大的作用，在生物地球化學效應、農作物和植被的精細分類、城市地物甚至建筑材料的分類和識別方面也都有很好的結果。

　　2002年3月在我國載人航天計劃中發射的第三艘試驗飛船“神舟三號”中，搭載了一臺我國自行研制的中分辨率成像光譜儀。

　　2007年10月24日我國發射的“嫦娥-1”探月衛星上，成像光譜儀也作為一種主要載荷進入月球軌道。這是我國的第一臺基于富里葉變換的航天干涉成像光譜儀，它具有光譜分辨率高的特點。

　　2008年發射的環境與減災小衛星（HJ-1）星座中，也搭載一臺工作在可見光—近紅外光譜區（0.45—0.95μm）、具有128個波段、光譜分辨率優于5nm的高光譜成像儀。

　　高光譜成像儀是天宮一號搭載的有效載荷之一。在軌運行期間，利用多個應用單位由他的“火眼金睛”開展了地質礦產和油氣資源勘查、森林水文生態監測、環境污染監測分析等都取得了豐碩的成果。

　　2011年9月29日21時16分3秒在酒泉衛星發射中心發射的天宮一號攜帶了我國最新研究出的高光譜成像儀。新的高光譜成像儀由中科院長春精密機械與物理研究所以及上海技術物理研究所共同研制的，是目前我國空間分辨率和光譜綜合指標最高的空間光譜成像設備，在空間分辨率、波段范圍，數目以及地物分類等方面達到國際同類遙感器先進水平。

　　“在天宮一號目標飛行器上安排高光譜遙感對地觀測，主要是利用高光譜成像儀‘圖譜合一’的特點以及在地表覆蓋識別能力、蘊含地物光譜信息等方面優勢，有針對性開展研究。”載人航天工程空間應用系統副總設計師張善從介紹說。在林業方面，高光譜成像儀在森林覆蓋制圖與變化監測

　　方面有廣闊的應用前景。由于空間遙感可以獲得較大范圍的數據，因此利用遙感數據可較好地估算森林的生物量和碳儲量。高光譜成像儀在森林防火中發揮著重要作用。目前我國森林防火主要應用的是中低空間分辨率、高時間分辨率的衛星數據，對于較大面積火場非常敏感，但對燃燒初期的明火通常較難探測到。天宮一號高光譜成像儀可同時獲取不同波譜范圍的數據，更好地滿足我國森林防火預警撲救的需求。

　　海洋遙感是２０世紀后期海洋科學取得重大進展的關鍵技術之一。國家衛星海洋應用中心對天宮一號高光譜遙感數據進行解譯、信息提取，用于海岸帶信息與海冰信息監測，同時針對土地利用、濱海濕地、潮間帶、岸線變遷、保護區、石油平臺監測等信息進行了制圖。

　　在數字化土地利用監測方面，目前大多光譜數據由于受空間、光譜分辨率等限制，難以滿足現實需要。天宮一號高光譜成像儀具有較高光譜分辨率，在類別細分方面具有一定優勢。中科院遙感與數字地球所研究人員利用天宮一號高光譜數據對北京通州地區城市土地利用類型進行監測，并與同一時期其他來源的遙感數據進行了對比。“對比顯示，天宮一號高光譜數據分類結果更精細，可清晰識別出主干道、細小河流、田塊邊界等。”遙感地球所研究員劉良云說。

　　６月中旬，我國將擇機發射神舟十號飛船，與天宮一號目標飛行器繼續實施交會對接試驗。“神十任務結束后，我們還會安排開展高光譜成像儀相關專題應用，比如湖泊生態監測、青藏高原監測以及城市環境監測等。”中科院空間應用工程與技術中心系統工程部副主任李緒志說。高光譜遙感系統在我國的普遍應用，標志著我國的高光譜遙感已逐步走向成熟。而在我國航空航天高光譜成像系統做出重大貢獻的分別是中國科學院上海技術物理研究所和西安光學精密機械研究所。