航空紅外光電遙感技術(shù)具有可全天時工作、機動靈活、空間分辨率高等不可替代的優(yōu)勢，是遙感科學(xué)、國土監(jiān)測、國防應(yīng)用等領(lǐng)域的重要手段。主流的航空紅外光電遙感技術(shù)包括高光譜分辨率紅外成像技術(shù)和大視場高空間分辨率紅外成像技術(shù)。高光譜分辨率紅外成像技術(shù)是集光譜探測與成像為一體的光學(xué)遙感技術(shù)，其代表性儀器是高光譜分辨率的光譜成像儀。大視場高空間分辨率紅外成像技術(shù)的代表性儀器是紅外面陣掃描相機。

發(fā)展航空紅外光電遙感技術(shù)對我國的經(jīng)濟發(fā)展和國防建設(shè)至關(guān)重要。近年來，航空紅外光電遙感技術(shù)發(fā)展很快，在高光譜分辨率紅外成像和高空間分辨率紅外成像方面取得了重大突破。高空間分辨率、高光譜分辨率、高時間分辨率、高輻射分辨率是紅外光電儀器發(fā)展的重要方向。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所空間主動光電技術(shù)重點實驗室王躍明研究員課題組在《紅外與毫米波學(xué)報》期刊上發(fā)表了以“航空紅外光電遙感技術(shù)最新進展”為主題的綜述文章。王躍明研究員主要從事紅外與光譜信息獲取方法研究及相關(guān)儀器的研究工作。

這項研究介紹國際最新進展的同時，給出了上海技術(shù)物理研究所航空遙感團隊在全譜段高光譜、面陣掃描成像兩個方面的重要技術(shù)突破，成功應(yīng)用于土地分類、核電站溫排水監(jiān)測等方面，展示了最新成果。

這項研究首先對航空紅外光電遙感技術(shù)特點做了分析。受紅外焦平面技術(shù)的限制，紅外系統(tǒng)很難同時滿足大視場角與高空間分辨率的要求；縮短焦距可以增大視場角，但卻會降低空間分辨率；減小探測器的像素尺寸可以提高空間分辨率，但會降低光學(xué)系統(tǒng)采集的有效探測能量、影響靈敏度、降低信噪比；增加光學(xué)系統(tǒng)的口徑會增加進入儀器的有效探測能量，但這必然會導(dǎo)致體積和重量增加；為了提高信噪比還可以增加積分時間，但卻又影響了適應(yīng)速高比。

接著這項研究對光譜成像儀器和紅外面陣掃描成像儀器當(dāng)中具有代表性的高光譜分辨率光譜成像儀器和大視場高空間分辨率紅外面陣掃描成像儀器，分別闡述其為提高儀器性能指標(biāo)和克服成像難題，在探測器技術(shù)、分光技術(shù)、制冷技術(shù)、視場拼接技術(shù)、像移補償技術(shù)以及視軸穩(wěn)定技術(shù)等相關(guān)方面所做出的努力與取得的最新進展。

（a）美國宇航局AVIRIS-NG光譜成像儀整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；（b）傳感器內(nèi)部構(gòu)造圖

AVIRIS-NG光譜成像儀的光學(xué)系統(tǒng)

機載多模態(tài)光譜成像儀（AMMIS）是上海技物所最新研制的一型覆蓋紫外（UV）、可見近紅外（VNIR）、短波紅外（SWIR）、長波紅外（LWIR）等主要對地觀測波段的航空高光譜成像儀器，成像波段近1400個，儀器高度一體化集成，可以裝載于通用PAV-80平臺上。

圖 AMMIS各波段學(xué)系統(tǒng)（a）可見光/短波波段；（b）長波波段；（c）紫外波段

隨著探測器技術(shù)、分光技術(shù)、制冷技術(shù)、視場拼接技術(shù)、像移補償技術(shù)以及視軸穩(wěn)定技術(shù)等航空紅外光電遙感相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，航空紅外光電遙感系統(tǒng)正向著更大視場角、更高空間分辨率、更高輻射分辨率、更高光譜分辨率、更高時間分辨率、更寬波段覆蓋以及輕小化、模塊化、高度集成化、通用化的方向發(fā)展，以進一步提高系統(tǒng)作業(yè)效率、地面成像精度和目標(biāo)識別分辨能力，擴展可搭載平臺類型，從而進一步擴展其應(yīng)用領(lǐng)域。

對于高光譜分辨率紅外成像技術(shù)，其重要發(fā)展方向還有定量化與多傳感器融合，將高質(zhì)量的光譜圖像數(shù)據(jù)定量化，與諸如高分辨率的全色相機、多光譜成像儀相結(jié)合，可以更好地發(fā)揮光譜成像儀的優(yōu)勢。而對于大視場高空間分辨率紅外成像技術(shù)，其關(guān)鍵的發(fā)展方向還有更高性能的掃描、穩(wěn)定、補償復(fù)合運動控制系統(tǒng)，結(jié)合高精度的載機位姿測量技術(shù)以及相機幾何定標(biāo)技術(shù)的發(fā)展，面陣圖像數(shù)據(jù)拼接將可能徹底擺脫對圖像重疊度的依賴，實現(xiàn)零重疊率快速實時無縫拼接。

把握航空紅外光電遙感技術(shù)發(fā)展趨勢，在技術(shù)變革的關(guān)鍵時期，抓住機遇，大力發(fā)展高光譜成像技術(shù)與面陣紅外成像技術(shù)，全面提高航空對地觀測能力，不僅有利于國民經(jīng)濟的發(fā)展，還將大幅提高我國國防安全力量。

該項目獲得國家自然科學(xué)基金（61627804）的支持。該研究第一作者為中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所空間主動光電技術(shù)重點實驗室博士研究生王崇儒，主要從事航空面陣掃描系統(tǒng)、視軸穩(wěn)定系統(tǒng)的研究工作。