对地遥感的“天网”
近年来，我国的航天事业取得了巨大成就，对地观测卫星也在各行业需求的驱动下得到了快速发展。据统计，目前遥感卫星约占我国卫星总量的三分之一，在气象、海洋、陆地资源、环境减灾等专门领域，都已经形成了功能齐备的卫星体系。虽然同属于对地观测卫星，但不同领域的卫星会根据该领域的需求，有针对性地选择使用观测仪器和频段。例如，海洋卫星使用的微波散射计，能够更好地分析海平面附近的变化情况，气象卫星使用的红外分光计，则能够更好地分析大气的温度与湿度情况。
除了专门领域的对地遥感卫星外，我国还实施了简称“高分工程”的通用高分辨率对地观测系统工程。截至目前，高分工程已经成功发射了二十多颗卫星。这些卫星有些在高度较高的地球同步轨道上凝视星下的区域，获得持续的监测数据，有些则工作在距离地球表面较近的轨道，获取高分辨率的信息。通过高分工程的实施，我国建立起来了一个对地遥感观测卫星的“天网”。
高分卫星带来的高分辨率遥感数据，已经在我国的许多领域内得到了广泛应用。例如，在国土资源管理方面，卫星数据可以用于土地利用的监测与调查、矿产资源开发的管理与监督，地质灾害的监测与预警。在农业生产方面，利用卫星数据可以对农作物的种植面积、长势情况作出监测，对自然灾害影响农业生产的程度做出评价。在防灾减灾方面，卫星数据可以反映森林火灾、湖泊海洋生态灾害、地震等自然灾害的整体态势，为救灾调度工作提供不可替代的信息支持。在紧急情况下，有关部门还可以让卫星应急变轨，调度更多卫星更频繁地飞经发生自然灾害的区域上空，带来灾区的一手情况。
脑洞大开
遥感卫星还能监测疫情
从直觉上讲，太空中的卫星似乎对地面上的疫情防控不会有什么直接的帮助，然而，在过去的几年中，科学家们已经成功利用卫星数据预测了非洲一种由蚊子传播的传染病的流行情况。
遥感卫星可以获取全球的大气温度、湿度等情况，将卫星数据与先进的数值模型、强大的超级计算机结合后，我们能够获取全球范围内的一些关键参数随时间和空间变化的情况。2016年，科学家们发现当年盛行的厄尔尼诺现象导致肯尼亚出现了反常的多雨和高温天气，为蚊子的繁殖提供了理想的条件，暴发传染病的风险极高。预警发出后，相关地区采取了必要的防控措施，避免了瘟疫的流行。而在十年前，同样的瘟疫曾经给当地造成了巨大的损失。
一个研究团队利用SeaWiFS海洋观测卫星在过去十多年中积累的数据，通过卫星数据反演的水体叶绿素含量，分析了水体洁净程度、当地人口情况与霍乱疫情的关系。在也门等国抗击霍乱疫情的过程中，这个研究团队的研究结论提供了很大的帮助。
在去年新冠肺炎的大流行过程中，对地观测卫星还从许多不同的角度观察到了疫情对各国生产生活的影响。卫星监测显示，德国勃兰登堡州地区2020年3月至4月间种植的一种主要农产品的面积，比上一年度减少了20%至30%。这可能是由于疫情引发的各国旅行限制，让其他国家的工人无法像往年一样来到德国进行农业生产。美国航天局根据卫星获得的夜间灯光数据，推算出旧金山的出行限制措施使得中心商务区的人员活动明显减少。使用人工智能算法对卫星获取的图像进行解析后，科学家们发现，3月时繁忙的纽约港口几乎成了一座“空港”，只有区区6艘船舶停靠在港口内，表明全球供应链受到了疫情破坏。欧空局的“哥白尼前哨”5P卫星能够分析大气对流层中的甲烷、一氧化碳和二氧化氮的情况，这颗卫星的数据表明，疫情减少了人类的活动，欧洲的大气污染也因此降低。
明察秋毫
获取夜间灯光看经济
长期以来，一些习惯戴有色眼镜看中国的西方人，对中国经济的高速发展持怀疑态度，认为中国经济增长的数字中有“水分”。然而，2017年三位美国研究者通过卫星获取的夜间灯光数据，分析了中国经济活动的变化。他们的分析结果表明，中国经济的实际增长速度不但没有被夸大，反而有可能被低估了。
以往的不少研究都证实了经济水平和夜间灯光之间存在正相关关系。简单地说，经济越发达的地区，夜晚的灯光就会越明亮。对于可能由于种种因素出现误差的经济统计数据，对地观测卫星提供的夜间灯光数据提供了观察经济活动的另一个信息源。这些美国学者利用对地观测卫星记录下的中国夜间灯光亮度，与铁路货运量、耗电量等宏观数据一起建立模型，得出了结论：中国经济的确以可观速度增长，增长速度似乎比统计数字还要高。
天眼辟谣
卫星图片戳穿“三峡大坝扭曲”谣言
2019年，一条“三峡大坝出现扭曲”的谣言在网络上出现。谣言的制造者在谷歌地图提供的卫星图中，发现三峡大坝呈现扭曲的情况，随即炮制了这条谣言。实际上，三峡大坝一切正常。中国航天科技集团的微博晒出了我国高分六号卫星拍摄的图片，笔直的三峡大坝没有出现任何问题。
造成谷歌地图图像出现错误的原因，可能是在后期的处理出现了偏差。由于光学原理的固有限制，能够获得大范围影像的设备，输出的图像中可能会出现扭曲失真的畸变现象。在后期处理中，需要对畸变进行改正。而对于卫星地图来说，还涉及不同时刻、位置拍摄的图像的融合。由于目前对地观测卫星获取的数据量极大，图像的后期处理一般依靠相关算法或人工智能自动处理，在没有人工检查干预校正的情况下，畸变导致出现大坝扭曲的失真错误。
（原标题：遥感卫星 人类的“千里目”）
来源：北京日报
作者：李会超
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