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剖析卫星拍摄俄乌战区:为何中国是黑白,而外国是彩色?其中的奥秘是什么?

发布时间:2023-08-12 13:31:36来源:本站原创

2022年2月26号晚8点不到,2022年2月27号凌晨,环球时报发布两则报道,公布了我国卫星拍摄俄乌战区的卫星照片,引发网友热议。焦点聚集在“为什么中国卫星照片是黑白的根本看不清?我们的卫星成像技术怎么那么差?”。

发出这样的言论完全是因为大众不了解卫星成像技术,仅凭借“黑白照片、黑白电视等是被淘汰的技术”这一惯性思维来判断卫星成像技术,造就了这个大乌龙事件。就卫星成像技术而言,所谓的“黑白成像”是来自于合成孔径雷达卫星(SAR)的微波成像,是比光学成像卫星更先进的存在。

作为大众知名媒体环球时报引用来自天仪研究院的这两组卫星图,其实也是有宣传的意思。目前天仪研究院“海丝一号”SAR卫星是中国首先实现商用的SAR卫星,它的亮相意义重大,此次拿到海丝一号卫星成像图做文案本是为了展示中国商业卫星技术的进步,不想大众不解风情,非要说它是落后于时代的产物。

SAR卫星有何厉害之处

就拿26日发布的天仪海丝一号拍摄乌克兰基辅鲍里斯波尔国际机场的照片来看,两张照片定格在当地时间2月12日23时36分和2月24日23是时08分,同个时间段记录有哈尔科夫国际机场、敖德萨港口的照片。试问,光学成像卫星能检测到大晚上这几个地方的动态吗?不能,常规光学卫星只有在日照充足的情况下记录地球,晚上只能通过热成像技术实现监测。

SAR卫星厉害的地方就在于它能在晚上直接记录地表信息,而且不受天气的影响,云雾也挡不住它。

后来我们知道俄罗斯凌晨发动进攻,在这个时间点只有SAR卫星能完美的追踪到战斗的全过程,换成光学热成像效果将大打折扣。可想而知如果敌人在晚上发动攻击,仅有光学卫星监测,受攻击方将陷入极大的被动。

无论是技术水平还是实用性雷达卫星都比光学卫星强太多,而更厉害的是,这是组商业卫星的监测照片,这意味着我国雷达卫星技术已经非常成熟,可以开启商业化路径,实现商用甚至民用。可惜曲高和寡,少有人知。

2021年1月15日凌晨,印度尼西亚苏拉维西省发生了6.2级地震。地震发生后,政府间国际组织GEO(地球观测组织)向各国航天机构发出请求,希望利用各国的遥感卫星对灾区进行成像,为当地政府进行灾情评估与灾后救援提供支持。

1月17日晚上,印尼政府收到全球第一份有效的灾区卫星遥感数据,而拍下这份数据的,是发射升空尚不满一个月的海丝一号卫星。

首张灾区卫星图

同样是一个凌晨发生的灾害,同样是海丝一号卫星拍摄到的受灾地图卫星照片,虽然这组照片数据返回地球经过处理之后才能发出,比受灾日晚了三天,但它仍然是全球第一份资料,为灾害评估和后续援救提供了有力支持。

SAR卫星的逆天能力

SAR卫星主动向地面发送电磁波,接受反射回来的电磁波完成测绘,间接测量地物成像。由于微波的穿透性,它能在一定程度忽略地表产生的云雾,甚至能略过地表植被深入地下,探测到表层的一些地质情况。比起光学卫星10%的观测成功率,雷达卫星能实现全天24小时,排除气候干扰的高效观测。

SAR卫星有两大主要功能,一是基于极化特性的地物精准识别,二是干涉测量,干涉测量原理在于对同一目标进行两次以上的观测,并进行相干处理,利用干涉相位反演,测量出地表的微小移动或地面高程信息。

极化识别简单来说就是,雷达卫星发送大范围的电磁波,雷达范围内的每个物体受到电磁波照射(无害)都会发生反射,这个现象被称为极化。雷达通过物体反射的极化特征能够准确识别物体形状、结构、材质等详细信息。

通过地物反馈的电磁极化特征,微波雷达可对地物进行多种维度的测绘,实现对地物的准确探知,包括植被高度、物种识别、土壤湿度、地质结构等特征,都能通过微波数据分析得到。

从卫星获取信息数量和精度来看,SAR卫星完爆光学卫星,对深度信息数据的展现只有SAR卫星才能胜任。

目前雷达极化技术已经发展得非常成熟,它在农业、森林、地质、水文、海冰监测和海洋学等都得到广泛的研究和应用。以下将展开细说。

在地质勘探领域,拿昨天(27号)刚跟随长征八号运载火箭发射上去的“巢湖一号”举例(天仪研究院),它在扫描模式下170千米宽幅分辨率能达到20米,100千米宽幅分辨率12米。这样宽度覆盖的地质测绘将极大提高工作效率,比起人为勘测优势巨大。

在人迹罕至的深山、深海地区,地质勘探能力能得到最大程度的发挥。同样的,这些地区的海洋、森林生态系统也能被监测。巢湖一号条带模式宽幅25千米分辨率3米,聚束模式宽幅7千米*7千米,分辨率1米,能进行生物种群识别,植被覆盖情况分析,监测森林面积、植被高度。这对对生态环境恢复和达成碳中和目标意义重大。

结合SAR卫星土壤水分、植物水分估计的能力,它还能在农业领域大放光彩。结合地面监测、光学卫星监测以及SAR卫星数据,可以有效指导农作物的培育工作,实现对不同季节、环境的水稻或其他作物的规划管理,提高农作物产量、质量。

至于雷达卫星另一大功能——干涉成像,现在商用小型SAR卫星暂时还无法做到。卫星干涉成像需要保证影像多次拍摄角度和位置相差不太远,要实现这个目的需要对一直围绕地球运动的卫星进行精准的轨道控制,这对重量极低的小型商用卫星而言很难。一般只有不计成本的军用中大型SAR卫星才能进行干涉成像。

干涉成像能获得地区毫米级的形变精度信息,可以用来监测地震,分析地震过程和机制,从而有效预警常见地质灾害。另外,这个精度的地形测绘还能用于预警城市地表沉降、火山、雪灾等自然灾害,达到事先预警和灾害评估,对后续救援提供决策支持帮助。

总结

希望大家能了解SAR卫星的相关知识,摆脱对“黑白”卫星成像的误解。我国卫星技术虽然起步较晚,但发展迅速,在强大的国力的支持下,和西方国家的差距已经不大了。差距有我们认,但不要刻意抹黑。

(责编: xuehui)

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