卫星遥感——地球摄影师

我们生活在一颗美丽的蔚蓝色星球，这里春有百花秋有月，夏有凉风冬有雪。无数摄影师扛起相机拍出各类照片，只为留住那个最美的瞬间。这些照片，带领我们从不同的视角领略大自然的壮丽。

 

图一 贡嘎雪山(来源：中国国家地理)

 

今天就让我们一起走近一位独特的地球摄影师，它不仅能拍出一座山峰的巍峨，一片大漠的辽阔，更能拍摄出地球的全景，它就是卫星遥感。

 

什么是遥感？

 

遥感，顾名思义，就是遥远的感知。它是一种在不接触物体的情况下远距离获取地球相应信息的手段。在地球上我们能看到物体，是因为物体能反射太阳的光，让光束进入我们的眼睛。同样地，物体反射的光也能进入卫星的眼睛，经过卫星的处理后，一张张地球的写真就完成了，这双眼睛就叫做传感器。下图是太阳辐射的示意图。

 

图二 太阳辐射

 

遥感能看到什么？

 

每个传感器侧重于观测地球的不同方面，其中光学传感器所拍摄的照片是最接近于我们肉眼所见的。

 

图三 高景一号拍摄的布达拉宫景区（来源：北京航天世景信息技术有限公司）

 

高景一号卫星是一颗光学遥感卫星，是国内首个具备高敏捷、多模式成像能力的商业卫星。高景1号的01/02号卫星全色分辨率为0.5米，多光谱分辨率为2米。图三是这是高景一号传回地球的首批影像，一张布达拉宫景区的照片，照片中可以看到宫殿依山而建，群楼重叠，殿宇巍峨，气势宏伟；汽车车型可辨、游人清晰可见。

有些卫星在观察地球上的云和风。

 

图四 风云二号气象卫星云图（来源：国家卫星气象中心）

 

风云二号卫星是一颗知冷知热的气象卫星，我们每天都能在电视上看到天气预报的情况。它既提供了气象服务，同时也实现了气象知识的宣传和普及，增强了公众对自然灾害的防御意识。它可不只是能应用在气象防灾减灾上。国内的民航、交通、农业、渔业、水利、电力、林业、军队等很多部门都在利用风云二号的资料。举个例子，风云二号有大雾的监测能力，交通部门就很需要这方面的资料。

可千万别以为卫星遥感只能探测白天的影像，在夜晚，夜光遥感卫星就开始大显身手了。

 

图五 珞珈一号01星夜光遥感影像全国一张图

（来源：武汉大学/高分辨率对地观测系统湖北数据与应用中心）

 

珞珈一号卫星，是全球首颗专业夜光遥感卫星，他携带了大视场、高灵敏夜光遥感相机，能捕获到夜间地球表面的微弱光线，从而生成夜光图像，为我们提供130米分辨率的夜光遥感数据。能够用于宏观经济分析、碳排放指数、城市住房空置率指数等研究。它还搭载了导航增强载荷，用于开展卫星导航信号增强和星基北斗完好性监测技术验证试验。

卫星遥感不分昼夜地勤恳工作，却会受到云雪天气的影响。一旦出现云雪天气，厚厚的云层挡住了物体发出的辐射，传感器就看不见地球，也就没有办法工作了（图六）。这样就显得非常的被动。因此科学上也把这种遥感叫做被动遥感。被动遥感技术使用的传感器用于探测自然发生的辐射，如太阳辐射或地球本身发出的热辐射。这些传感器不发射信号，而是接收并记录从地表反射或发射的辐射。

 

图六 被动遥感

 

俗话说被动就要挨打，我们能不能主动来消除这种影响呢？当然可以，主动就是指卫星不依赖地球表面的物体发出的辐射，而是由卫星自己发出辐射，到达地表后，再由地表的物体反射给卫星。这样就可以避免云雪天气的影响了，也就可以实现全天时全天候的观测了。因此，我们也可以说，主动遥感就是遥感界的劳模(图七)。

 

图七 主动遥感

 

高分3号就是这样一颗劳模卫星。高分3号是我国首颗分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达SAR卫星，它能够全天时、全天候地获取可靠、稳定的高分辨率SAR图像，为我国国土测绘、城乡建设、统计调查等提供业务化的数据支撑。

 

图八 高分三号影像（来源：国防科工局重大专项工程中心/中国资源卫星应用中心）

 

图九 暗淡蓝点（来源:美国国家航空航天局）

 

就在你看这篇文章短短的几分钟内，3000多颗卫星正在地球上空辛勤地工作。它们以独特的视角记录着地球的容颜，帮助我们重新审视这片熟悉的土地。当你看这张照片（图九），你会看到一个小点，所有你爱的人，你听说过的人，历史上的每个人，都在这里度过他的一生。那些星罗棋布的灯火同时证明着人类的渺小和伟大。那就是家园，那就是我们。那就是值得我们付诸一切去守护的家园。

 

（2024年地球科学科普作品大赛获奖作品）

 

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编辑：张希阳

校对：张     凡

审核：陈   萍