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为什么人造卫星能看清地面上的事物

书之意 2015-06-26 14:00:30 手机版

  小朋友们,你们喜欢神话故事吗?父母是不是常常跟你们讲些有趣好玩的玄幻仙侠类的趣事啊。千里眼”和“顺风耳”是估计你们都听过吧,他们站美丽的天空上照样可以欣赏凡间的美景,体验凡间的人生百态。如今随着科技的反打,人造卫星也可以,他们能看清地面上的人和汽车,但你们知道它是怎么办到的吗?下面就由小编来给大家解答一下疑惑吧。

  因为卫星上也装备了各种“千里眼”——高分辨率相机和各种遥感设备。

  卫星上的可见光学遥感相机,其原理和我们日常生活中使用的照相机没有本质区别,只是焦距长达几米到十几米,通光口径很大,1米粗的主镜头就像大炮筒子。但是一味加大镜头会受到材料和制造工艺的限制,科学家研制出了用电荷耦合器件模拟合成孔径的相机(常称CCD相机),并用计算机处理数据,将多张数码照片叠加得到高清晰图像。

  拍出好照片的另一重要因素是光照条件。光学遥感卫星要在有最佳日照时拍照,最佳轨道是高度在300千米到900千米之间的圆形太阳同步轨道。因为在这样的轨道上,卫星距离地面的高度不变,而且卫星经过的所有地域都是白天最佳光照时刻。

  卫星图像传回地面后,还要经过光学校正、地形匹配等后期处理,才能生成我们能看懂的照片。比如,谷歌地球就是通过虚拟地球仪软件,把卫星影像、航空照片和地图布置在一个地球的三维模型上。用户可以通过一个下载到自己电脑上的客户端软件,免费浏览全球各地的高分辨率卫星图片。

  地面分辨率是指在卫星遥感图像中能够将两个物体分开的最小距离。如果一幅卫星图片的分辨率为1米,就表示地面平面尺寸为1米见方的区域,在遥感图像上是一个像点,不管把这个图像放大多少倍,它都只是一个点。一般说来,地面上可识别的物体和尺寸,应为卫星地面分辨率的3~5倍。目前,在轨运行的美国“快鸟”等成像卫星,分辨率小于1米,可以发现天安门广场上垂直投影小于1米的游人,光照和天气条件良好时,甚至可以看见细细的高压线。在它们拍摄的上海东方明珠区域遥感照片上,可以分辨出马路上的分道线。目前,民用遥感卫星的最高分辨率是“地球之眼1号”卫星的0.41米,这个分辨率可以区分出马路上行驶的是卡车、大巴还是小轿车,但是要想区别是奔驰还是宝马,就得靠世界上最先进的成像卫星——美国“高级锁眼”侦察卫星,其最高分辨率可达到0.1米。

  这些光学成像卫星虽是“千里眼”,但还有看不到的“盲区”。比如说,被观测目标处在阴暗处,被云、雾、伪装物遮挡,由于没有光照或光照不足,卫星上的可见光相机就看不到。其实,真正能够像神话人物“千里眼”一样,站在空中就能看到“姜子牙案头”的,是多光谱遥感和微波遥感技术,那才是入木三分的“千里眼”。一台多光谱探测器能够对几个、几十个甚至数百个感兴趣的单独谱段或连续谱段进行成像探测,以获取更丰富的物体信息。在处理这些信息时,可以针对某项特殊用途,单独提取一个谱段的信息,也可以把多个波段的信息叠合起来综合分析或成像。根据需要,多光谱遥感既可以用来对汽车进行精细探测,也可监测全球气候变化。