SDGSAT-1卫星任务：面向可持续发展目标（SDGs）监测的地球观测新技术与应用

为解决全球可持续发展目标（SDGs）监测中数据不足、方法局限的问题，中国科学院主导的SDGSAT-1卫星任务通过热红外光谱仪（TIS）、微光成像仪（GLI）和多光谱成像仪（MSI）协同观测，首次实现人类活动与自然环境互动的精准刻画。研究构建了开放科学计划，共享45万幅影像数据，支撑105国学者发表137篇SCI论文，显著提升了SDG 1/2/6/7/11/13-15等目标的评估能力，为2030议程提供了空间技术解决方案。

　　

随着联合国2030可持续发展议程的推进，全球面临数据鸿沟、监测手段不足等挑战。传统统计方法在发展中国家尤其受限，而现有地球观测（EO）卫星并非专为SDGs设计。如何获取高精度、全天候的人类活动与环境交互数据，成为实现17项可持续发展目标（SDGs）的关键瓶颈。

中国科学院主导的可持续发展科学卫星1号（SDGSAT-1）任务应运而生。该卫星于2021年11月发射，搭载热红外光谱仪（TIS）、微光成像仪（GLI）和多光谱成像仪（MSI）三套传感器，通过505公里太阳同步轨道实现300公里幅宽、30米（TIS）/10米（MSI）分辨率的协同观测。研究团队创新性地采用全光路低温设计（TIS）和面阵CMOS分光谱镀膜技术（GLI/MSI），突破传统卫星夜间观测和精细光谱分析的局限。相关成果发表在《Remote Sensing of Environment》上。

关键技术包括：1）基于时间延迟积分（TDI）的信号处理提升信噪比；2）多站协同的X波段800Mbps高速数据接收系统；3）四级（L0-L4）自动化数据处理流水线；4）面向全球用户的开放科学计划（http://www.sdgsat.ac.cn）。研究利用覆盖105国的45万幅影像数据，结合深度学习算法开展多维度分析。

研究结果显示：

1. 卫星系统设计：TIS在8.0-12.5μm波段实现0.07K@300K的等效噪声温差（NEDT），GLI首次实现10米全色/40米彩色的夜间灯光成像，MSI的7个波段在380-900nm范围平均透过率>86%。
2. SDG监测应用：
   • 贫困评估（SDG 1）：通过GLI数据提升DMSP-OLS分辨率至10米，精准测算县域贫困指数；
   • 清洁能源（SDG 7）：识别路灯类型（钠灯/LED）与工业热源（TIS监测水泥厂340K热辐射）；
   • 城市发展（SDG 11）：构建10米网格人口产品，支持土耳其地震后72小时灾损评估；
   • 海洋生态（SDG 14）：GLI弱光探测实现渔船识别，MSI深蓝波段提升浑浊水体分类精度23%。
3. 数据服务机制：通过可持续发展卫星联盟（ASSA）整合7大机构资源，数据获取至L4产品生成仅需24小时。

讨论指出，该研究验证了专用SDG监测卫星的必要性：1）填补32%的Tier II/III指标数据缺口；2）揭示城市热岛（SDG 11）与工业排放（SDG 9）的关联性；3）支撑《空间2030议程》提出的全球协同观测网络。研究团队进一步提出分两阶段部署150颗卫星的星座计划，重点解决发展中国家数据获取不平等问题。

这项研究标志着EO技术从环境监测向人地系统综合评估的范式转变。通过SDGSAT-1的实践，首次证明空间技术可系统性支撑SDGs多目标协同评估，为构建全球可持续发展数字基础设施提供了中国方案。未来需加强星间传感器标定、数据融合算法等关键技术攻关，以应对星座部署中的轨道资源竞争和数据处理挑战。