高光谱遥感技术凭借其连续光谱获取的独特优势，突破了传统遥感技术的局限，可实现对地表目标更精准地识别与精细分类，已在自然资源管理、环境监测、农业生产、地质勘探等诸多领域实现广泛且深度的应用。我国高度重视高光谱遥感技术发展，通过发射多系列民用陆地观测卫星，持续推动高光谱技术突破与产业升级。自2008年发射我国首颗民用高光谱卫星——环境减灾一号A星（HJ-1A）以来，截至目前已陆续成功发射10颗民用高光谱卫星，涵盖环境减灾系列、高分系列及资源系列。这些卫星在生态环境、自然资源、气象、农业、海洋等多个领域的深度应用，已使其成为支撑国家重大战略需求的关键技术力量。

一、我国民用陆地观测高光谱卫星

自2008年至今，我国已成功发射10颗搭载高光谱相机的民用陆地观测卫星，卫星参数详情如表1所示，高光谱载荷详情如表2所示。

1.环境减灾系列高光谱卫星

HJ-1A卫星与HJ-1B卫星共同构成环境与灾害监测预报小卫星星座的光学观测系统HJ-2A/2B于2020年9月27日成功发射，是《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015—2025年）》中规划的业务星，由生态环境部与应急管理部共同牵头负责项目建设。HJ-2A/2B卫星的成功发射实现同轨组网观测，大幅提高了我国中分辨率可见光、红外及高光谱遥感数据获取能力，满足区域生态、环境空气、地表水环境、城市环境、环境灾害、全球环境变化等大范围、动态的监测与评估的遥感数据需求。

2.高分系列高光谱卫星

高分五号卫星是全球首颗实现对大气和陆地综合观测的全谱段高光谱卫星，也是国家高分辨率对地观测系统重大专项中的一颗科研卫星。高分五号02星又被称为高光谱观测卫星，是《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015—2025年）》中规划的一颗业务星。

高分五号02星搭载7台载荷，包括2台对地观测载荷和5台大气环境观测载荷，分别为可见短波红外高光谱相机（AHSI）、全谱段光谱成像仪（VIMI）、大气气溶胶多角度偏振探测仪（DPC）、吸收性气溶胶探测仪（AAS）、大气主要温室气体监测仪（GMI）、大气痕量气体差分吸收光谱仪（EMI）、高精度偏振扫描仪（POSP），涵盖从紫外到长波红外谱段，融合了成像技术和高光谱探测技术，可实现空间信息、光谱信息和辐射信息的综合观测。

高分五号01A星又被称为高光谱综合观测卫星，是国家高分辨率对地观测系统重大专项的重要组成部分。高分五号01A星主要搭载3台载荷，分别是可见短波红外高光谱相机、大气痕量气体差分吸收光谱仪和宽幅热红外成像仪，具备大气、水、自然生态等全天时、多要素综合探测能力。

3.资源系列高光谱卫星

资源一号02D星（ZY-102D或ZY-1E）、资源一号02E星（ZY-102E或ZY-1F）是《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015—2025年）》部署建设的高光谱业务卫星，由自然资源部牵头负责项目建设。

资源一号02D星又被称为5米光学卫星01星，资源一号02E星又被称为5米光学卫星02星，是资源一号02C星的接续星，配置可见光/近红外相机和高光谱相机。高光谱相机采用离轴三反望远镜成像，可实现高信噪比条件下的166个谱段辐射信息获取，可支撑地物的精细化光谱信息调查，满足新时期自然资源监测与调查需求。

资源一号02D星与资源一号02E星组网运行，单星轨道回归周期为55天，双星实现最快2天的全球对地重访观测，形成全球领先的业务化对地光谱探测能力，基本可实现全国陆域范围高光谱数据半年全覆盖，主要用于开展陆地资源调查监测，为相关国土资源调查、监测、监管和产能监控等主体业务提供国产数据支持，并服务于减灾、环保、住建、交通、农业、林业、海洋和测绘等行业。

4.大气环境监测卫星（DQ-1）和陆地生态系统碳监测卫星（CM-1）

DQ-1和CM-1卫星是《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015—2025年）》中的两颗科研卫星，由生态环境部与自然资源部共同牵头负责项目建设。DQ-1卫星是全球首颗主动激光二氧化碳探测卫星，具备主动激光、高光谱、多光谱、高精度偏振等多种手段综合观测能力。CM-1卫星是全球首颗森林碳汇主被动联合观测的遥感卫星，通过激光、多角度、多光谱、超光谱、偏振等综合遥感手段，获得多维度森林生物量和气溶胶遥感数据。

二、我国民用陆地观测卫星高光谱相机数据分发情况

中国资源卫星应用中心负责我国民用陆地观测高光谱卫星的地面处理系统建设、运行管理、卫星定标、存档、分发与服务等工作。截至2025年12月，我国民用高光谱卫星数据的归档与分发情况详见表3。当前，各卫星数据产品已规模化应用于科研与业务核心领域，累计向用户分发数据超2100万景，充分彰显了高光谱遥感数据在实际业务场景中的广泛应用需求与优良服务效能。

三、典型应用

1.地物精细识别

高光谱卫星数据能够捕获地物连续、精细的光谱曲线，不同地物独有的“光谱指纹”特性，结合光谱匹配、特征提取等算法，可实现对地物类型与状态的精准识别和区分。基于高光谱数据的地物精细分类，可为城市建设、农业现代化等领域提供强有力的信息支撑。

图1为基于ZY-102E星高光谱数据，直观呈现了雄安新区某区域的高光谱数据核心特性。该案例充分利用高光谱“光谱指纹”特性，左侧三维光谱立方体融合了区域影像信息与多波段光谱维度，红色点为区域内一个典型目标点；右侧“SpectralProfile”曲线则直观呈现了该目标点在500—2000nm波长范围内的光谱数据变化规律。图1可视化内容清晰展现了高光谱卫星在资源观测、地物分类等领域的实用价值与应用潜力。

2.矿物识别与丰度信息提取

不同矿物对特定波长光谱具有独特的吸收与反射特征，基于高光谱数据的光谱匹配与定量建模技术，可实现矿物类型的精准识别及丰度信息的定量提取。该典型应用为矿产资源精准勘探、合理开发提供核心支撑，助力资源高效利用，服务资源安全战略与绿色矿业发展。

以马达加斯加某区域为例，图2为基于ZY-102D/02E星高光谱数据生成的地表矿物含量反演及遥感地质解译图。该案例依托矿物的光谱独特性开展识别分析：左侧三维光谱数据立方体以丰富色彩直观呈现地表矿物的光谱信息空间分布特征；右侧遥感地质解译图通过差异化色彩分区，清晰展示了该区域的地质单元划分及各类矿物的空间分布格局。该应用案例充分印证了高光谱卫星数据在矿产资源勘探领域的实战应用价值。

3.水质参数反演

水体中叶绿素a、悬浮物等关键水质参数，会对太阳光产生特异性吸收与散射效应。卫星高光谱数据可精准捕获这类光谱响应差异，结合定量反演模型与算法，能够实现对不同水质参数浓度的精准反演。该应用技术可支撑大范围、常态化的水质动态监测，为水环境治理、污染溯源提供核心技术支撑，助力保障水资源安全、推进水生态保护，服务绿色可持续发展战略。

图3为基于GF-5BAHSI卫星高光谱数据开展的水质反演案例成果图。该案例依托高光谱数据的光谱响应捕获能力实现精准反演，图中重点呈现某水域叶绿素a浓度分布特征：通过不同深浅的蓝、青色块的浓度梯度区间清晰直观地展现了水域内叶绿素a浓度的空间分布差异与梯度变化。该应用案例充分印证了高光谱卫星数据在水环境监测领域的实际应用价值。

4.温室气体动态监测

卫星高光谱数据捕捉温室气体（如CO2、CH4）吸收特定波长光谱形成的“吸收谷”，通过分析光谱特征差异，精准反演气体浓度、分布等信息；高光谱温室气体监测助力碳排放核算与管控，推动能源结构优化，保障生态环境治理精准高效，赋能绿色低碳发展。

图4是基于GF-5BAHSI高光谱数据的“煤炭工业园区矿井甲烷泄漏监测”案例，展示了山西两个煤矿的监测结果：图4（a）山西马军峪某煤矿、图4（b）山西通洲集团某煤矿遥感图中，蓝色区域呈现甲烷泄漏的分布情况，同时标注了泄漏速率与排放通量（Q值）；下方小图聚焦煤矿厂区（红色箭头标注监测点），底部的色阶图例（25—560ppb）对应不同的甲烷浓度差异。该应用案例体现了高光谱卫星在工业温室气体泄漏监测、碳排放精准管控领域的实用价值。

四、结语

我国民用陆地观测高光谱卫星在多方面取得了巨大发展，高光谱相机已实现阶段性发展突破：目前ZY-1E/F、GF-5/5B/501A等平台搭载的高光谱相机，已能提供多分辨率、多尺度的精细化光谱数据源，为科学研究与行业应用筑牢了数据基础。未来，我国民用陆地观测卫星高光谱相机正朝着“更高空间、光谱分辨率，更宽观测覆盖，更轻量化载荷”的方向迭代，观测的精准性与覆盖效率将大幅提升。

从实际应用看，当前高光谱技术已在多领域落地：通过“光谱指纹”实现地物精细识别，支撑农业农作物精细分类以保障粮食安全；助力矿产资源精准勘探与丰度提取，服务资源安全开发；反演水质参数实现大范围水环境动态监测，赋能水生态治理；捕捉温室气体“吸收谷”特征，支撑碳排放核算与工业泄漏管控，助力绿色低碳发展。

后续随着技术升级，高光谱卫星还将在生态环境监测、自然资源调查、民生服务等领域进一步释放价值，为我国资源高效利用、生态保护、绿色可持续发展提供更坚实的技术支撑。

文章来源：卫星应用微信公众号