2018年5月9日，北京時(shí)間2時(shí)28分，我國(guó)在山西太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射“高分五號(hào)”高光譜衛(wèi)星。中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所承擔(dān)研制衛(wèi)星紅外地平儀（已在入軌初期成功捕獲地球）和可見短波紅外高光譜相機(jī)。

作為“高分五號(hào)”衛(wèi)星六大主載荷之一，可見短波紅外高光譜相機(jī)是一種先進(jìn)的遙感攝像技術(shù)設(shè)備，主要用于獲取地球表面的高分辨率、多波段的遙感圖像，具有高精度、高靈敏度、高分辨率等特點(diǎn)。該相機(jī)系統(tǒng)包括短波紅外成像光譜儀和高光譜漫反射偏振相機(jī)，可以覆蓋0.4-2.5微米范圍內(nèi)的12個(gè)波段，能夠獲取高質(zhì)量的遙感圖像和光譜信息。這種遙感技術(shù)廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源勘探、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，也可以為氣候變化、自然災(zāi)害等提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。

可見短波紅外高光譜相機(jī)以高光譜的方式實(shí)現(xiàn)是因?yàn)樗梢酝瑫r(shí)獲取地表的多個(gè)波段的光譜信息，這些波段是通過(guò)對(duì)地表反射的電磁波進(jìn)行多角度、多波段的掃描獲取的。相機(jī)會(huì)捕獲不同波段的光譜信息，然后通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，提取出地表的不同特征和信息，包括地表的植被、土壤、巖石、水體等物質(zhì)的光譜特征，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地表的快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)和分析。 通過(guò)這種方式，可見短波紅外高光譜相機(jī)可以用于地球科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、氣象學(xué)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集和分析。

可見短波紅外高光譜相機(jī)對(duì)地優(yōu)于30米空間分辨率的連續(xù)成像，它具有330個(gè)光譜通道，比一般成像相機(jī)多了近百倍；其光譜覆蓋可見光至短波紅外的2100納米范圍寬度，比一般相機(jī)寬了近9倍；特別是同時(shí)實(shí)現(xiàn)的60公里高光譜成像幅寬，將極大提高對(duì)全球陸地環(huán)境生態(tài)資源的探測(cè)能力。與國(guó)際上經(jīng)典的高光譜相機(jī)相比，該載荷幅寬提高8倍，光譜數(shù)增加近百個(gè)，信噪比提升近4倍；與美國(guó)、德國(guó)、日本、加拿大等國(guó)際上當(dāng)前發(fā)展的高光譜相機(jī)比較，其綜合性能和主要技術(shù)指標(biāo)可保持5年以上的國(guó)際領(lǐng)先水平。

上海技物所提出的基于視場(chǎng)倍增遠(yuǎn)心成像和凸面光柵大平場(chǎng)度低畸變分光的高光譜成像方案，具有以下創(chuàng)新性特點(diǎn)：

1. 視場(chǎng)倍增遠(yuǎn)心成像：該技術(shù)通過(guò)將傳感器與物鏡的距離縮短，有效地減小了光學(xué)像差，提高了成像質(zhì)量，同時(shí)利用遠(yuǎn)心成像方式使得成像系統(tǒng)具有大視場(chǎng)和高分辨率的優(yōu)勢(shì)。視場(chǎng)倍增技術(shù)可以有效縮短像差糾正需要的光學(xué)路程和結(jié)構(gòu)，降低了光學(xué)系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度。

2. 凸面光柵大平場(chǎng)度低畸變分光：該技術(shù)采用凸面光柵作為分光元件，在保持光譜分辨率的前提下，實(shí)現(xiàn)了大平場(chǎng)度和低畸變的特點(diǎn)。凸面光柵結(jié)構(gòu)相比平面光柵更加簡(jiǎn)單，適用于高精度的光學(xué)系統(tǒng)，而且可以大幅度地提高分光元件的效率。

上海技物所的高光譜成像方案結(jié)合了視場(chǎng)倍增遠(yuǎn)心成像和凸面光柵大平場(chǎng)度低畸變分光技術(shù)，具有高分辨率、大視場(chǎng)、低畸變、高光譜跨度等優(yōu)勢(shì)，能夠有效地提高遙感圖像的質(zhì)量和精度，為遙感技術(shù)的應(yīng)用提供了更加可靠的技術(shù)支持。

短波紅外高光譜相機(jī)能夠捕捉地球表面反射出的短波紅外輻射，通過(guò)對(duì)輻射光譜和能量的分析，可以獲取地表物質(zhì)的化學(xué)、物理信息，包括土壤、植被、水體、礦物等等。這對(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源勘探、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域都具有重要意義。此外，“高分五號(hào)”衛(wèi)星還搭載了多普勒合成孔徑雷達(dá)、高光度相機(jī)等多種遙感技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)高精度圖像獲取、三維地圖繪制等功能。這將進(jìn)一步提升我國(guó)在遙感領(lǐng)域的技術(shù)水平和應(yīng)用能力。