蒋鹏飞：卫星识破假草坪，这件事没那么简单

2026年8月4日12时23分，西光贰号01星（彩云高光谱01星）在成像位置东经104.65度、北纬36.65度附近，完成了一组对地推扫观测，数据顺利回传，这颗卫星上天才13天。中科西光航天随后公布了这批原始影像的光谱分析结果，70个高光谱谱段、10米空间分辨率的核心技术指标，在轨实景验证一次通过。在回传的光谱曲线里，有一个发现让搞卫星遥感的人都觉得很惊艳，卫星把假草坪和真草坪给区分开了。

（数据来源：西光贰号01星）

乍一听，这个测试很无聊，其实搞遥感的人都知道，这是高光谱遥感在城市精细治理里最核心的能力验证之一，也是拿光谱“指纹”做物质识别的典型场景。我今天专门把这件事拎出来说，是因为它背后的门道，远比“卫星能看见地面”这层意思深得多。

◍假草坪能骗过眼睛，为什么骗不过光谱

咱们日常拿肉眼看上去，假草坪和真草坪在普通光学影像里几乎没区别，反正都是绿的，反射率又很接近，纹理也能仿得惟妙惟肖。但在高光谱卫星遥感眼里，颜色只是光谱信息里极小的一块切片。人眼能感知的可见光大概在380到780纳米之间，西光贰号01星的探测范围是450到900纳米，可见光全覆盖，还搭上了近红外的一大段。真草坪和假草坪的根本差异，不在可见光，而在近红外。

（HSI4成像位置：E104.65_N36.65，数据来源：中科西光）

卫星遥感工程师都知道，真实植被有一套独特的光谱特征，教科书里写得明明白白：550纳米附近有个“绿峰”，那是叶绿素反射绿光形成的；680纳米附近有个“红谷”，那是叶绿素强烈吸收红光形成的；700纳米之后还有个急剧上升的“红边效应”，这是植被细胞内部叶肉组织散射造成的，到了近红外波段反射率会陡然拉高。假草坪是人工合成材料，没有叶肉组织，没有叶绿素，绿光波段可以仿得差不多，但红边之后那段急剧跃升，在假草坪的光谱曲线上是空的。我看了西光贰号01星这次分析报告，他们写得很直接：假草坪“虽绿光波段和真实植被近似，但在红边区域缺乏植被特有的陡峭跃升特征，可实现真假植被有效甄别”。这不是含糊其辞的定性描述，是可以量化、可以自动分类的光谱特征差异。

◍找假草坪只是开始，真本事在后头

城市绿化虚报冒报，是城市规划和生态考核领域的老大难问题。有些地方在绿化指标考核期间铺人工草皮应付验收，验收完就撤掉或者撂着不管。现在靠地面巡查，效率低得可怜；靠普通卫星光学影像，又很难分辨真假。高光谱遥感在这个问题上的价值就显现出来了，一次卫星的过境，全域扫描，光谱曲线不会骗人。这套能力一旦进入城市生态监测的常态化应用，绿化数据造假的成本就会陡然上升。

（HSI4光谱曲线，数据来源：中科西光）

往深了说，植被健康监测才是重头戏。城市热岛效应研究、农业病虫害早期预警、森林碳汇精准核算，这些场景都依赖对植被生理状态的精细分辨。叶绿素含量、含水量、氮素水平，在高光谱数据里都有对应的诊断波段。西光贰号01星这批初始影像，现阶段输出的还是DN值（Digital Number，数字计数值），在轨绝对辐射定标还没做完，暂时不能直接换算成有物理量纲的反射率数据。但光谱形态已经呈现出清晰的分类能力，说明数据底子是扎实的，定标完成后直接进入定量应用，基础已经有了。

◍7纳米光谱分辨率，到底是个什么概念

我在商业航天这一行干了快20年，做过卫星遥感系统的总体设计，对7纳米光谱分辨率这个指标有直接的感受。光谱分辨率，说白了就是仪器能分辨的最小波长间隔。7纳米意味着，相邻7纳米的两个波段，这台仪器能给你分得清清楚楚。很多早期的多光谱卫星，波段宽度是几十纳米，那种粒度下，植被的红边区域被压缩在寥寥几个像元里，细节丢了一大半。到了7纳米这个精度，红边的完整形态能被完整捕捉到，再配上70个波段的连续覆盖，物质识别的精度和置信度才真正够用。

（数据来源：中科西光）

再加上10米空间分辨率，这颗卫星的能力边界就很具体了，地面上一个停车位大小的区域，能拿到70个波段连续光谱的完整信息。城市里单株行道树的健康状态，矿区里不同岩性的分布边界，农田里局部受灾区域的范围，这些过去需要专业测量队伍扛着设备去实地采样的信息，理论上一次卫星过境就能直接提取。一颗卫星，70个波段，7纳米的间隔，每天扫过100万平方千米，这套能力，就是90年代一整间实验室的配置，而今天缺装进了一颗商业小卫星里。

◍光谱数据已经看懂了什么，还能看懂什么

中科西光这轮影像的光谱分析结果，已经覆盖了好几类典型地物。植被类：真假植被分得开；水体类：清澈水体和含泥沙浑浊水体的光谱对比，差异一目了然；土壤岩体类：潮湿土壤、不同类型岩体，各有各的典型光谱形态；人工地物类：红色厂房和蓝色厂房，卫星能区分开（颜色信息在高光谱里是最基础的区分能力）；道路面材类：沥青和水泥的光谱曲线，差异清清楚楚。

这些地物类型的识别，对于矿区生态监测就是一套完整的“体检项目”。矿区真正要监测的是什么？矿化蚀变带的范围、尾矿库的植被恢复状态、周边农田有没有受重金属污染、矿区建设用地的动态变化。西光贰号01星第一个商业客户云南地矿，要的就是这套系统性的矿区全生命周期监测能力，而不是单张遥感照片。等定标完成、定量数据输出、AI模型上线，从“看得见”到“看得懂”，再到“自动报警”，这条链路在这批数据里已经能看见起点。一颗还在定标阶段的卫星，一条假草坪的光谱曲线，一套从地面延伸到太空的物质识别体系。

作者简介：蒋鹏飞，人民一号卫星与星云星座总设计师、高级工程师、科普作家。北京神飞航天应用技术研究院副院长，二十年商业航天一线研发，“蒋院长讲航天”新媒体科普矩阵主理人，著有航天科幻文学《你好人类：逆光行动》，少儿科幻短剧《逆光行动》，航天校内课程《航天梦想家》，在人民日报、大象新闻、抖音、视频号等20个平台开设航天科普栏目，年累计触达受众超1亿人次。

策划：航天知识局　审校：张丽　责编：韩嘉怡