森林面积、森林的多样性、树木的茂密度和森林中树木的高度决定了森林能吸收多少碳，而森林的多样性取决于林木大小的多样性，一般采用直径、树高和冠幅3个因素来衡量。仅以树高而言，树木越高，它下面和周围的生物多样性越丰富，森林固碳的能力越强，而且每棵树木固存了多少碳也可以通过测量树高和直径大致计算出来。
“句芒”号配置了主动探测的激光雷达和被动探测的遥感相机，并集成到一台载荷上。激光雷达通过点探测可获得森林的垂直高度信息，遥感相机通过面探测获取大范围地面图像。借助多波束激光雷达，“句芒”号通过计算激光到树冠和地面的时间差计算树木高度，卫星一次测量发射出激光的光束数量、发射频次则决定测量精度。
由于卫星轨道较高，大部分的激光能量会耗散在路上，因此要求激光发射系统向地面射出的激光能量必须足够强、激光接收系统足够灵敏，才能将微弱的回波信号从太阳光等强噪声里摘取出来。此外，激光发射和接收系统还必须精确对准地面同一个目标。
“句芒”号配置的激光雷达和遥感相机达到1秒发射测量激光200次，通过对激光雷达所需的卫星环境和硬件配置进行适应性设计，克服散热等难题，实现了测点间隔由千米级跨越到百米级，对树木的测高精度大幅提升。
有了这样的精度，就可以较为准确地测量整片森林树木的高度，从而计算出国内所有森林的固碳能力和数量。
立体观测森林面积和茂密程度
仅仅测量森林中树木的高度当然不足以监测碳汇，还必须测量森林面积和森林茂密程度，为此，中国研究人员为“句芒”号碳星设计安装了5个多角度多光谱相机，实现对地五个角度立体观测，能获得森林的总体概貌。
多角度多光谱相机可分别从垂直0 、 19 、 41 5个方向获取同一地面景物的多光谱图像数据，从这些角度既能看清森林冠顶，还能看清森林侧面，知道森林的疏密分布、健康、长势等情况。
森林的疏密和长势是其固碳能力的要素之一。一般森林据其年龄可分为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林，其中中龄林生态系统的固碳速度最大，成熟林和过熟林由于其生物量基本停止增长，对碳的吸收与释放基本平衡。“句芒”号可以从多角度看清森林，因此能知道森林是否由中龄林、近熟林等健康林木构成，从而估算固碳能力和数量。
另外，分辨森林的健康程度还可以通过健康植被的红边波段反射率会大幅上升这一特点来判断。碳星装载的两台大角度观测相机把全色谱段改为红边谱段，其余小角度观测相机仍采用传统可见光波段设置，由此能更加全面准确地观测植物氮素含量、叶绿素含量、病虫害、生物量估算等，从而比较精准地计算森林的碳汇。
森林生态系统植被固碳能力也随地貌和坡度的变化而变化，体现为陡坡>急坡>斜坡>缓坡>平坡。森林的碳密度分布为陡坡最大，平坡最小，这是因为陡坡森林植被不易受到人的影响而固碳能力较高，平坡的森林植被比较容易受到人为干扰，固碳能力较低。碳星的多角度多光谱相机如果能拍摄到地貌随坡度的变化，也就能较准确地估算出不同森林的固碳量。
去除大气污染对碳汇监测干扰
无论是叶绿素，还是植被高度，以及森林面积和茂密程度的监测，都可能受到空气污染的干扰，从而影响“句芒”号监测碳汇的准确性。因此，“句芒”号还配置了一个多角度偏振成像仪，可以测量大气里面气溶胶的水平分布，进行大气校正，以获得更高精度的测量结果。
PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也即气溶胶，这种细颗粒物的直径还不到人头发丝粗细的1/20。PM2.5主要来源于日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物，大多含有重金属等有毒物质。有了多角度偏振成像仪，“句芒”号在获取PM2.5的信息后，通过反演和校正，就能获得更精准的碳汇监测数据。
多角度偏振成像仪支持35个角度监测大气PM2.5含量，获取大气横向PM2.5含量信息。同时，“句芒”号上还增配了大气激光雷达，用于获取大气纵向PM2.5含量信息。纵横交错收集的大气数据结果可以将大气中的PM2.5平面信息转换为立体信息，以确保大气校正更精准。
碳星“句芒”号除了能进行森林碳汇监测外，还可广泛应用于环保、测绘、气象、农业、减灾等领域，支撑作物评估、植物病虫害监测、灾害应急成像等。当然，“句芒”号监测陆地生态系统碳汇还需要实践检验，未来可以静候其佳音。
