记者 王硕

　　2022年8月4日，我国首颗陆地生态系统碳监测卫星“句芒号”发射成功。它的运行标志着我国碳汇监测进入天基遥感时代，将提升我国碳汇计量的效率和精度，为我国“双碳”目标提供重要的数据支撑，也将提高我国应对全球气候变化的话语权和主导权。

　　“句芒号”得名于我国民间神话。句芒，是古代民间神话中的木神、春神，主管树木发芽生长，象征对自然环境的敬畏与责任。

　　“句芒号”由航天科技集团五院遥感卫星总体部抓总研制。研制团队基于现有技术基础，从性能提升、配置方式、总体设计上作出创新突破，配置了多波束激光雷达、多角度多光谱相机、超光谱探测仪、多角度偏振成像仪等多种载荷，将应用于陆地生态系统碳监测、陆地生态和资源调查监测、大气环境监测和气候变化中气溶胶作用研究等工作。此外，“句芒号”还将服务高程控制点获取、灾害监测评估、农情遥感监测等需求，显著提高我国陆地遥感定量化水平。

　　“句芒号”是世界首颗森林碳汇主被动联合观测的遥感卫星。在“句芒号”发射前，碳汇监测往往需要森林调查员跋山涉水，深入山林中实地进行树高和树木胸径测量，作业环境常常受到各种各样的限制。而“句芒号”可以通过技术手段完成植被高度、植被面积、叶绿素荧光和大气PM2.5含量的监测，满足碳汇数据“准、全、细、精”要求。

　　例如，一般的遥感应用通常采取垂直对地观测的方式，通过计算激光到树冠以及地面的时间差计算树木的高度。

　　这种测高其实是一个抽样测量的过程，一次测量发射出激光的光束数量、发射频次决定着测量精度。为最大程度提升植被测高的数据精度，研制团队通过数据反演、仿真分析、应用测试等实现了1秒发射测量激光200次的能力。同时，对激光雷达所需的卫星环境和硬件配置进行适应性设计，克服了散热等难题，实现测点间隔由公里级跨越至百米级，植被测高精度大幅提升。

　　测点间隔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。

　　再比如，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。但是，叶绿素荧光显示于无形。它的光谱范围只有纳米级宽度，在自然光中，探寻它就相当于在众多50米高的亭台楼宇间寻找一颗明珠。

　　为此，航天科技集团五院508所研制了超光谱探测仪，使用光栅分光原理，把670nm-780nm的这一段光能按次序分成1100个渐变的色彩，更有效地寻找躲藏在某个渐变色角落里的叶绿素荧光，将光谱分辨率较传统提升了10倍，能够探测到人眼所看不到的太阳光细微的明暗变化。

　　此外，卫星还配置了我国首个5角度可见光探测相机。

　　打个比方吧，原来一台相机垂直观测，只能看到人的头顶，现在拍摄角度多了，不仅能看到头顶，还能看到面部、后脑勺、前胸后背等，这样就知道森林的疏密分布、健康、长势甚至病虫害情况。

　　这5个角度的选择也是“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，有一个明显陡峭的斜坡。业界公认，斜坡斜率越大说明植被越健康。利用这个特点，卫星在设计时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“看”出森林的健康情况，进而推算其固碳能力。