高光谱热红外硬件传感器发展

随着探测器工艺、电子科学技术和光学技术的发展，高光谱传感器得到了快速发展，遥感探测平台涵盖了星载和机载等多种邃感平台，出现了成像和非成像等多种不同的数据获取模式。受制于传感器研制的难度、成本和用途等限制，当前星载高光谱传感器均选择了非成像模式，而机载高光谱传感器则大多选择了成像模式。

星载传感器

现有的星载高光谱红外探测仪器的观测几何方式主要有天底、掩星和临边3种。前者为对地观测，能够获取大气和地表热红外关键参数，但其垂直分辨率较低；后两者接收到的辐射均来自大气，减少了地表的干扰，但无法探测地表参数。考虑到天底观测是当前主流的观测方式，因此表1重点给出了国内外具备天底观测能力的常见星载高光谱热红外非成像传感器及其特征的详细信息.

温室气体干涉仪IMG（Interferometric Monitor for Greenhouse Gases）搭载于1996-08发射升空的对地观测卫星ADEOS上，是国际上第一个采用天底观测方式进行痕量气体探测的星载高光谱傅里叶光谱仪，光谱区间为3.3-15 pm。IMG证明了星载高光谱传感器用于探测大气和地表信息的可行性，对全球地表和大气参数反演相关研究有重要的参考意义（曹西凤等，2021）。随后，大气红外探测仪AIRS（Atmospheric Infrared Sounder）、对流层发射光谱仪TES（Tropospheric Emission Spectrometer）、红外大气探测干涉仪IASI（Infrared Atmospheric Sounder Interferometer）以及交叉跟踪红外探测器CrIS（Cross-track Infrared Sounder）陆续发射升空，标志着国际上高光谱热红外传感器的日趋成熟，可以提供有关大气温度和水汽的近实时信息以支持天气预报，同时也可以探测各种痕量气体的浓度（Chalon等，2001）.

随着2008年风云三号气象卫星的发射升空，高光谱热红外传感器技术也得到了迅速的发展。高光谱分辨率红外大气探测器HIRAS（High-spectral Resolution Infrared Atmospheric Sounder）指标性能达到了CrIS的水平。随后，干涉式大气红外高光谱探测仪GIIRS（Geostationary Interferometric Infrared Sounder）开创了国际上首次将大气红外高光谱垂直探测装置装载于静止气象卫星上的先例。相比于AIRS 和IASI，搭载于静止轨道的GIIRS具有更高的时间分辨率，可以实现大范围、连续和长期的大气温湿度廓线和大气的垂直分布的测量（宋慈等，2019）.

机载传感器

由于面阵红外焦平面、低温光学系统、精细分光等关键技术限制，当前星载高光谱热红外传感器普遍采用非成像模式。相较而言，机载的高光谱热红外传感器可以突破这些限制，可以采用成像仪来获取图谱合一的高光谱热红外数据。机载高光谱热红外成像仪的研究将有力推动星载高光谱成像技术的发展。表2中给出了部分国内外高光谱热红外成像传感器及其特征的详细信息.早期的高光谱热红外成像仪以AHI、SEBASS.QWEST、MAKO 和 HyTES 等为代表，

近期以AISA-OWL和ATHIS等为代表。AHI是由美国夏威夷大学研制的机载高光谱热红外成像仪，是世界范围内的经典仪器。从1994年开始，其经历了三代发展，目前仍然在使用；HyTES是由NASA的 JPL实验室研制的新一代机载高光谱热红外成像仪，覆盖了7.5-12 pm的光谱范围，具有256个通道数，目前已经完成了多项为下一代陆地观测高光谱卫星HyspIRI的红外波长优选的飞行试验；AISA-OWL由芬兰研制，由于其结构紧凑，质量较轻，使得其可以安装在小型飞机和无人机上，提高了高光谱热红外遥感的实用性；ATHIS是中国第一台机戟高光谱热红外成像仪，由中国科学院上海技术物理研究所于2016年研发成功，其光谱范围为8.0-12.5 pm，包含了180个光谱通道，代表了中国高光谱热红外成像技术的水平，已经初步具备了应用能力。