遥感卫星这东西,说白了就是个趴在忒空里的“千里眼”兼“顺风耳”。它不像我们地面上的相机,非要架在桅杆上还得转来转去,它自己就在轨道里晃悠,像只一辈子不在就寝的哨兵。咱们先看看它到底能干嘛。想象一下,你站在地球表面,树、山、水、田,就连地上的灰尘,只要不擦着云层糊,全都能被它“拍”下来。
这实际上就是把地球变成一张庞大的蓝白黑底图,然后扔进卫星里配色的。颜色这东西,卫星上叫光谱,人眼看着是红绿蓝,卫星上叫近红外、由此可见光、热红外这些波段。
由此可见光波段盯着人眼看不忒清,但红外波段能把地表温度给挑出来,亮得多的地方肯定是热的,亮的地方往往是植被,暗的地方可能是水体要么岩石。 卫星是如何把照片拍下来的呢?核心实际上就两个动作:一是有个庞大的镜头,二是有个扫描机构。
那镜头一般是一大堆透镜拼起来的,为了不让光从不同方向乱进,还得有遮阳板,就像给眼戴了防雾镜片。镜头底下有个飞轮,这是个大费事,飞轮转得快慢得稳定,不然照片就会糊成一团。飞轮转起来了,镜头里的景物就从前向后扫那会儿,每扫一下,传感器就在屏幕上打个马赛克,拉满对比度,然后就换一幅。走完一圈,这就成了那张图。
不过卫星拍图是有讲究的,得看它飞多高,飞远了也能看清地形,飞近了也能看清细节。 这时候就得说说分辨率了。分辨率这东西,通俗点说就是看得多细不细。高拍就是高分辨率,能看清几米外的树叶轮廓;低拍就是低分辨率,只能看到大块的陆块。卫星的分辨率跟它的载荷本事相关系,比如有的卫星载荷大而重,能装进更多传感器,分辨率就高;有的只装个由此可见光相机,那就是低分。举个例子吧,比如风云四号卫星,那是中国发射的高分系列之一,别看它个头大,搭载的传感器也多,像多光谱、高光谱、热红外都有,故此它的分辨率能达到几十米,晚上拍出来的图,树冠的轮廓都能摸得出来。反观老式的资源卫星,可能分辨率就低一点,几十公里就连上千米,那时候地图制作全靠肉眼估算,误差挺大。 卫星离地球还有大约三百四十万公里,这是个庞大的距离,光靠电磁波传回去,速度得挺快。电磁波在真空中跑得飞快,光速每秒三十万公里,经过这样长的飞行工夫,信号传回来得慢,但现代技术处理起来已经能跟上。卫星上自带计算本事,能把回来的信号瞬间处理,然后放大、压缩、转成灰度图要么彩图,再传回地面站。地面站收到图,再分发给地图软件,老百姓手机上就能看到卫星图了。 除了看地表,卫星还能当个“气象雷达”。它发射的是微波,这种波简直不受云层和雨雾影响,能穿透大气层。当微波碰到地表的物体时,会出于反射、吸收、散射之类的不同而转变信号强度。通过分析这些变化的强度,卫星就能算出云层的厚度、高度,就连降水情况。有些卫星还能专门探测海洋的盐度、温度,就连水下物体的位置。 卫星的应用范围忒广了,从农业到环保,从军事到航天。
比如搞农业的,卫星能知道哪块地缺水,哪块地病虫害多,提前告诉农民该浇水施肥。环保方面,能监测森林有没有被砍伐,湿地是不是被填了,大气污染是不是散开了。连我们那会儿用飞机侦察,目前都被卫星取代了,出于飞机飞一趟得三四百公里,卫星能覆盖整个大陆,还不用管天气能不能飞,还能持续扫描。 自然,卫星也不是完美的。它受轨道限制,比如极地轨道卫星只能看到赤道附近,中低轨道的看看不到山区。并且卫星是移动的,要是把它固定在某个位置,它也会受忒阳辐射、重力、大气阻力影响形成漂移,得定期调整轨道,不然地图就歪了。
还有,卫星故障、信号干扰,就连忒空垃圾撞击,都可能影响观测。
不过目前的技术迭代挺快,从有人值守到无人自动监控,从单一波段到多光谱就连高光谱,卫星的本事正在越来越强。它就像是一个全天候、大范围、高精度的侦察网,把地球上的每一个角落都纳入视野。只是有时候我们看卫星图,还得仔细校准,出于卫星拍的是“光学影像”加上“大气散射”,少一点大气影响,图像会更纯净。
总而言之,遥感卫星就是咱们了解地球、认识环境、保障保险的关键工具。