8月4日11时08分
长征四号乙运载火箭成功将
由航天科技研制的
陆地生态系统碳监测卫星
“句（gōu）芒”送入预定轨道，
这是世界首颗森林碳汇
主被动联合观测遥感卫星，
标志着我国碳汇监测进入遥感时代。
森林是重要而独特的战略资源，
也是陆地上最大的碳储库，
对实现“双碳”目标具有重要作用。
森林碳汇监测是
“句芒号”的主要任务，
植被高度、植被面积、
叶绿素荧光和大气PM2.5含量是
计算森林碳汇能力的核心数据。
作为森林碳汇监测的“专业之星”，
“句芒号”配置了
多波束激光雷达、多角度多光谱相机、
超光谱探测仪等多种载荷
支持获取以上数据，
确保数据“准、全、细、精”。
近日，这些“神器”陆续开机工作，
其反馈的图像、数据等
均满足设计要求。
在日后的“碳汇”量化监测和
全球“碳家底”摸排中
TA们将发挥至关重要的作用。
这些“神器”各有什么特别的技能呢，
跟着小新一起来看看
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植被探测结果“准”
多波束激光雷达：扫射森林的天外奇妙之尺
激光雷达作为一种主动遥感技术，
除了能获得距离信息，
还能通过物体返回的波形信号
获得物体本身的一些特性。
原理不难理解，
但要在500公里的卫星轨道上
实现这一目标，非常困难。
首先，由于卫星轨道太高，
大部分的激光能量都在路上耗散掉了，
激光雷达接收到的光是发出的
1/10000000000000000
（别数了， 16个0）。
其次，激光发射和接收系统
还必须精确地对准地面同一个目标，
在500公里之外偏差不能超过55米，
这样才能保证反射回来的光被接收到。
航天科技五院508所
多波束激光雷达研制团队，
攻克了大功率高频激光器、
超高灵敏度微弱信号探测、
高精度收发光学系统设计装配等关键技术，
以上难题迎刃而解。
陆地生态系统碳监测卫星是
我国首个以林业探测为主任务的卫星，
也是我国首个以激光雷达为主载荷，
进行对地观测的卫星。
该卫星搭载的多波束激光雷达创新性地
采用了主被动一体化的方式进行探测，
首次将负责主动探测的激光雷达和
被动探测的遥感相机集成到一台载荷上。
激光雷达可以获得森林的垂直高度信息，
而遥感相机是面探测，
可以获取大范围地面图像，
研制团队将点探测与面探测有机结合起来，
用激光雷达的点数据来对
遥感图像的面数据进行标定和外推，
从而获得大范围森林信息，
最终巧妙达到1+1>2的效果。
另外，为了提高探测效率，
多波束激光雷达的
波束数量和重复频率大幅提升。
相较我国目前在轨的激光雷达，
该星多波束激光雷达为5波束40Hz，
每秒可获得200个地面光斑信息，
光斑间距低至180米，
探测效率提升33倍。
地面光斑密度提高的好处显而易见，
我国有大量面积较小的人工林，
以前探测中可能只得到1—2个地面光斑，
甚至一个点也得不到，
现在可以得到几十个光斑，
大大提高了对森林覆盖率测量的准确性。
光合作用捕捉“细”
超光谱探测仪：追捕叶绿素荧光的奇幻之眼
叶绿素荧光的探测直接关系大尺度的
植被光合作用动态监测。
叶绿素荧光于绿植中无处不在，
却又清新于无形，
其光谱范围狭窄，
只有纳米级宽度，
在混沌的自然光中，
探寻它就相当于在
一望无边的图书架里寻找一纸密文；
其能量在植被反射能量中又非常微弱，
只有1/50的量级，
探寻它就相当于在50米高的
亭台楼宇间寻找一骑红颜。
航天科技五院508所研制的超光谱探测仪，
具有高光谱分辨率、高信噪比、
高动态范围、高稳定性等特点，
就像是一双奇幻的“眼睛”
可以追捕叶绿素荧光于无形。
这只“眼睛”的光谱采样率达0.1nm，
能够把670nm—780nm的这一段
混沌在一起的光按次序分成1100份细光，
也就是把这段混沌光的颜色
展分成1100个渐变的色彩，
这样就能够更有效地寻找躲藏在
某个渐变色角落里的叶绿素荧光。
同时，这只“眼睛”的
信噪比和动态范围也很强大，
无论夏寒酷暑，春霜秋露，
或是在昏暗环境的微光中，
在炽热火焰般的强光里，
她都能够把比背景能量小
200倍的东西一览无余，
对叶绿素荧光进行无死角探测。
此外，这只“眼睛”还有着强大的
在轨自动校准能力，
她携带了高品质的星上定标装置，
在轨利用特性永恒的太阳能量
不断地进行光谱和辐射定标，
十年初心如磐，稳定精准探测。
生长状况情报“全”
多角度多光谱相机：三维立体瞰森林的多目精灵
一般的遥感应用通常采取
垂直对地观测的方式，
随着太阳高度角及观测角度的变化
常常使得所观测的同一地表物体
因其反射、辐射信息的很大差异
而获得不同的反馈信息，
从而降低了对目标物的
识别精度和对其参数反演的准确度。
多角度多光谱相机是
我国首个五角度可见光探测相机。
在对植被的观测中，
可以分别从垂直0度、
正负19度、正负41度5个方向
获取同一地面景物的
多光谱图像数据，
获得更为详细可靠的
地表三维空间结构信息。
打个比方，
原来一台相机从咱们头顶经过，
垂直观测，只能看到人的头顶，
现在拍摄角度多了，
不仅仅能看到头顶了，
还能看到面部、后脑勺、
前胸后背等多方面、多维度的信息，
该卫星增加了基础参考信息量，
就不仅仅能看清楚森林冠顶，
还能看清它的侧面，
这样就知道森林的疏密分布、
健康、长势甚至病虫害情况。
另外，这五个角度在
观测光谱的选择上也是“暗藏玄机”。
由于森林叶绿素含量、冠层结构不同，
植被叶片在红边波段的反射率会发生突变，
品质好的植被其反射率大幅度上升。
正是利用这个特点，
设计团队将其中两台大角度观测相机
全色谱段改换为红边谱段，
而其余的小角度观测相机
仍采用了传统可见光波段设置，
这样能更加全面准确地
用于观测植物氮素含量、
叶绿素含量、病虫害、生物量估算等，
“看”出森林的健康情况，
进而推算其固碳能力。
除了森林碳汇监测之外，
句芒号卫星还可广泛应用于
环保、测绘、气象、农业、减灾等领域，
支撑作物评估、植物病虫害监测、
灾害应急成像等工作。
太空“碳汇王者”正确使用技巧，
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