探秘安徽制“天眼”
发布时间:2019-04-13 点击次数:

  “2018年上海进博会期间,高分五号卫星每天为相关部分供给第一手空气质量数据,用户很对劲。现正在我国环保、景象形象部分都正在利用我们采集的数据,不再纯真地依赖国外卫星供给的数据。 ”司福祺暗示,同国际先辈程度比拟,我们曾经从跟跑成长到并跑,研发的大气痕量气体差分接收光谱仪分辩率高、光谱范畴宽,可实现多种痕量气体的定性定量丈量,具备了成立我国区域和全球范畴的大气成分监测和预警手艺系统的能力。下一步,我们将进一步提拔大气痕量气体差分接收光谱仪的空间分辩率,我们的方针是正在现正在的根本大将空间分辩率提拔10倍,若是做到这一点,就能更精准地定位地面污染源,区分污染源间的彼此影响。 “将来,我们必然能获取全球大气污染物的切确分布消息,精准定位污染源,让大气管理愈加对症下药。 ”司福祺说。(记者 汪永安)

  高分五号卫星于2018年5月9日成功发射升空,目前已完成各项正在轨测试使命。 “高分五号共搭载了六台无效载荷,其顶用于大气探测的三台次要载荷别离是大气痕量气体差分接收光谱仪、大气次要温室气体监测仪、大气气溶胶多角度偏振探测仪,由安徽光机所研制。”安光所光学遥感核心从任洪津告诉记者。

  高分五号是我国高分专项(高分辩率对地不雅测系统严沉专项)规划的唯逐个颗陆地高光谱不雅测卫星,是我国首颗实现对大气和陆地分析不雅测的全谱段高光谱卫星,也是我国高分专项中一颗主要的手艺试验星。

  “监测大气,三台载荷各有。 ”洪津引见,他们研制的大气气溶胶多角度偏振探测仪能实现全球大气气溶胶和云的光学及微物理参数探测,为全球天气变化研究及对地不雅测高精度大气辐射校正供给无效数据,同时可实现大气细颗粒物污染监测的功能。该载荷具有高精度、多光谱、多角度、偏振特征的公用气溶胶探测能力,其空间分辩率优于国际同类型卫星载荷,发射后将正在三年摆布的时间里成为全球唯逐个台营业化运转的偏振气溶胶不雅测载荷。 “大气气溶胶多角度偏振探测仪有8个光谱通道,9个角度,目前曾经能够制做全球的气溶胶产物,包罗PM2.5浓度和灰霾污染分布的产物。 ”洪津说。

  大气痕量气体差分接收光谱仪,是我国第一台用于大气痕量气体探测的高光谱分辩率成像光谱仪,用于定量监测我国上空及全球空气质量变化以及污染气体的分布输运过程,阐发人类勾当排放和天然排放过程对大气构成成分、空气质量以及全球天气变化的影响。 “这些痕量气体包罗二氧化氮、二氧化硫、甲醛、臭氧等,其浓度变化对影响很大。 ”“痕量气体本身具有很是精细的特征和光谱的接收布局,只要光谱分辩率脚够高,才能将它们区分隔。这个区分的过程相当于我们用高分辩仪器提取出分歧污染物的‘指纹’。 ”司福祺暗示,监测痕量气体,用的是成像光谱仪,而不是相机,只要超光谱的仪器才能对痕量气体加以监测。大气痕量气体差分接收光谱仪必需具备高的信噪比才能把这种细小的痕量气体接收反演(察看)出来,从而区别污染物的品种,并计较出浓度。 “现正在环保、景象形象部分都正在利用我们采集的数据,使用前景十分广漠。 ”

  地球上分歧的元素及其化合物都有本人奇特的光谱特征,光谱因而被视为分辨物质的“指纹”,是用以识别和阐发分歧物体特征的一种主要“身份证”。

  高分五号卫星是以生态部为牵头用户、天然资本部和中国景象形象局等为次要用户的公用卫星,具有高光谱、大范畴、定量化探测等特点,面向生态监测搭载的多个大气探测载荷具备大幅宽、高光谱及偏振探测能力,使二氧化氮和二氧化硫等污染气体、二氧化碳和甲烷等温室气体高精度遥感探测成为可能。

  “我们的载荷上了天,对提高我国卫星高光谱数据的自给率、削减我国对国外高光谱卫星数据的依赖阐扬了主要感化。 ”暗示,以大气痕量气体差分接收光谱仪、大气气溶胶多角度偏振探测仪两台载荷为例,它们别离具有114°和120°宽幅成像视场,正在轨飞翔1天即可获得全球数据。

  高分五号的发射,填补了国产卫星无法无效探测区域大气污染气体的空白,对于动态监测我国大气污染情况、进行大气污染防治具有主要意义。

  气溶胶颗粒物的探测,除了也需要操纵光谱消息之外,还用上了偏振手艺,以及多角度不雅测的手艺。 “你坐正在飞机上往下看,看到的地面上蒙了白花花面纱一样的一层,就是气溶胶。这里面事实有什么我们看不出来,但大气气溶胶多角度偏振探测仪则能监测出来。操纵了光谱消息、偏振消息以及多角度的消息,我们就能够晓得各类粒径的气溶胶含量,包罗PM2.5。 ”洪津说。

  大气次要温室气体监测仪,能定量监测大气中的二氧化碳、甲烷等温室气体,通过获取氧气、二氧化碳、甲烷的高精度接收光谱消息,反演大标准范畴大气次要温室气体浓度数据。 “这台载荷采用全新手艺线,信噪比高,信号活络度高。以对二氧化碳柱浓度的探测为例,大气中二氧化碳柱浓度一般正在400-410ppm(百万分之一),一年之中的变化幅度只要几个ppm,我们研制的大气次要温室气体监测仪,监测精度优于1个ppm,达到国际先辈程度。 ”光学遥感核心副从任、大气次要温室气体监测仪的从任设想师告诉记者,“现正在大气次要温室气体监测仪次要用于全球天气变化研究,其空间分辩率为10公里。下一步,我们将研制用于环保法律的监测仪,空间分辩率会优于1公里,对小范畴的超标排放都能及时监测到。 ”

  要我们的,必需随时“”生态的变化,即进行生态监测。若是只是本人的“一亩三分地”,凭仗一双或者一些地面设备就能够实现监测。但若是是数百万平方公里的地盘和的天空,仅靠地面上的“眼睛”是远远不敷的。这时候,就必需依托卫星遥感这个“天眼”收集数据。 “我们研制大气监测卫星载荷,还有一个目标,就是要加强我国正在监测范畴的话语权,帮帮国度环保部分、景象形象部分拿到第一手的大据。 ”说,美国、欧洲以及日本正在这方面研发较早,有大气监测卫星,但他们供给的数据都是颠末处置的,不是第一手的。高分五号的发射,填补了国产卫星无法无效探测区域大气污染气体的空白。

  “常见遥感卫星的次要功能是对地拍摄图像,获得地表消息,用于测绘、地物类型识别等,我们称之为‘看图措辞’。 ”洪津告诉记者,“这种体例能看出一些污染成果,如水体污染;但要看清污染物质是什么、污染浓度多大,出格是监测大气污染,光靠‘看图措辞’是不可的,由于常规的对地成像手艺做不到。操纵诸如高光谱、偏振、多角度成像这些‘特殊’的光学手艺手段,则能够切确地探测大气层中的污染气体成分、温室气体含量以及气溶胶。 ”

  近日,生态部、中国景象形象局等用户单元正在配合签订高分五号卫星正在轨投入利用证书,标记着由中科院合肥物质科学研究院安徽光机所为高分五号卫星研制的用于大气探测的三台载荷正式交付。这三台“天眼”有何?它们将如何对大气次要污染气体、温室气体、云和气溶胶进行分析探测?记者就此采访了这三台载荷的设想师。

  光谱分辩率指仪器区分电磁光谱各波长间隔的能力,高光谱有识别地表物质(地物)的能力。光谱的分辩率越高,对物质的识别能力就越强。正在紫外可见波段,一般分辩率几十纳米量级的为多光谱,几纳米的是高光谱,分辩率为零点几个纳米的,则是超光谱。“我们为高分五号研制的三台载荷中,大气痕量气体差分接收光谱仪光谱分辩率达到了0.5纳米,就是超光谱。 ”大气痕量气体差分接收光谱仪的从任设想师、安光所紫外可见光谱研究室从任司福祺告诉记者,他们研制的这台载荷是我国正在轨紫外可见光谱分辩率最高的卫星载荷,自2018年5月9日随高分五号升空以来,曾经切确地实现对大气中臭氧、二氧化氮、二氧化硫等的遥感定量反演,为用户单元获取了大量有主要价值的数据。

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