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脑洞大开的卫星遥感应用

2017-11-18 17:12:17      点击:

卫星遥感技术是一门综合性的科学技术,集中了空间、电子、光学、计算机通信和地学等学科的成就,是3S(RS、GIS、GPS)技术的主要组成成分。卫星遥感以人造卫星为平台,根据作为平台的卫星与地球的相对位置关系可将卫星分为静止卫星(如静止气象卫星、静止通信卫星)和极轨卫星。


国际上卫星遥感技术的迅猛发展,将人类带入一个多层、立体、多角度、全方位和全天候对地观测的新时代。由各种高、中、低轨道相结合,大、中、小卫星相协同,高、中、低分辨率相弥补而组成的全球对地观测系统,能够准确有效、快速及时地提供多种空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率的对地观测数据。


中国已经成功发射了十六颗返回式卫星,为资源、环境研究和国民经济建设提供了宝贵的空间图像数据,在中国国防建设中也起到了不可替代的作用。


其次,除了上述发射的遥感卫星外,中国还先后建立了国家遥感中心、国家卫星气象中心、中国资源卫星应用中心、卫星海洋应用中心和中国遥感卫星地面接收站等国家级遥感应用机构。同时,国务院各部委及省市地方纷纷建立了一百六十多个省市级遥感应用机构。


一定时间跨度的对比研究  


卫星影像能够在衡量地表、地形变化等应用上发挥重要作用,就如同为流逝的时间拍下了照片。目前,这些多年积累的数据已经被妥善保存并可供调用查看。

 

渔业和海洋环境监测

以遥感影像的视角判断,整个地球海洋环境中仍然存在大量鱼类可供捕捞。依据卫星影像的分析数据,渔民可以实时调整捕捞时间,从而提升效率和节省燃油。


此外,通过遥感影像监测到的水华(赤潮)等现象,同样可以在海洋环境监测和水产养殖业中得到应用。

 

录制太空视频

如今,单纯的遥感影像产品早已不是太空遥感市场的唯一,一种新的创新手段加入进来,那就是卫星视频。卫星视频可以被应用于许多场景,如监控飞机起降、评估交通高峰,甚至是监控邻国,使人轻松地“眼观六路”。也有资料认为,未来的遥感应用软件应是用来处理视频的,而非静态影像。

 

抓捕逃税者

虽然目前,世界大部分城市正越来越多地采用GIS技术来进行财产税和其他税种的征收,但从希腊、雅典到印度班加罗尔,乃至美国城市,都已经开始采用卫星数据服务于税收活动。

 

世界各地的人权调查

遥感技术可以在世界范围内对人权侵犯事件提供深入调查参考。作为一种有效工具,遥感能够提高监测水平,并在一定程度上起到威慑作用。监测的对象和范畴,包括诸如群体性的伤害行为、居所的物理性破坏以及强制人群转移等。

 

非法人口交易监控

全球范围的非法人口交易是一个日益严重的国际犯罪,而这种隐匿的非法行径却能够通过遥感技术查获蛛丝马迹。人口贩卖通常会跨越国界进行隐秘交易,但遥感技术可以克服这种难题,提供相关证据。

 

自然灾害前的早期预警

在美国,山体滑坡每年可造成的严重的生命威胁和高达数十亿美元的财产损失,但对此类灾害的风险评估却常常缺乏有利的数据参考。


卫星遥感技术可以解决这个难题,而评估潜在滑坡风险的第一步,便是使用带有斜面坡度参数的立体光学影像图。坡度失衡可以预示着许多灾害的发生,如地震、侵蚀等等。合成孔径雷达干涉卫星(InSAR)就可以通过监测地表位移,获取山体滑坡的早期征兆。

 

城区人口增长的监测

人口增长水平、资源优化配置程度,以及如何提高公民福利,这些都是城市规划者渴望了解的话题,而将这种需求诉诸于卫星遥感技术,已经成为一个普遍的方式。


通过土地利用率变化,可以人口增长建立一个较为准确的测量评估模型。这不仅是一个行之有效的手段,还能提供城市人口增长分布和人口普查区域的更多细节。

 

发现未经申报的核电站

资料显示,国际原子能协会已经在计划通过遥感影像查证未经申报的核电站。这种检测模型可以基于简单的图像识别算法和多光谱影像实现。


鉴于这套标准,通过图像分类识别算法和多光谱影像,即可建立自动化搜索未申报的核电站的卫星影像分析模型。目前测试数据显示,基于卫星影像的自动识别成功率已达到很高水平。

 

应用于战争中的敌军监测

在信息世界,越来越多的军事行为开始利用卫星影像获取敌军情报。如今,卫星经历了长足的发展,已经从单纯的光学拍照演变为多传感器的地面遥感技术。

 

缩小失踪人员搜索范围

遥感技术在应用于失踪人员搜索时,可以明显节省时间、金钱和人力成本。在警务人员出发前,他们可以通过遥感工具先行缩小搜索范围。遥感工具能够精细化地勘查搜索区域,搜查并识别地表异常,这其中很有可能包含重要信息。如果预先掌握了一个粗略的搜索范围,那么这种搜索勘查会更加有效。

 

评估城市经济水平

卫星影像全景展现了一个城市中所建设的公寓、购物中心和其他公共设施,同时也真实反应了其人口活跃度。因此,在某种程度上,卫星可以显示较为真实的城市经济增长水平。

 

原油储量监测

从“天眼”视角监测一个国家的原油储量,你只需要几张高分辨率卫星影像和简单的几何图形识别。具体原理是这样的,原油的巨型储油罐顶通常有一个圆形的浮盖,用以防止原油的蒸发损失。通过卫星影像,可以观测到阳光照射在储油罐时在浮盖上的阴影。想象一下,这个阴影的面积越大,就意味着石油储备越少,因为浮盖已经向下移动了。


这个聪明的做法通过简单的几何数学对遥感影像进行了巧妙运用,像这样的案例还可以有很多。

 

北极圈的勘探和主权维护

国际社会对北极圈归属权的争议由来已久,包括美国、俄罗斯、加拿大和丹麦等国都将北极划归自我领土,但即便如此,在所有国家未能达成共识之前,没有人可以擅自开采北极资源。然而,矿产、天然气可能被开辟的船只新航路,这些潜在资源有望让北极成为人类发展的最后一个前沿之一。


在这种情况下,在诸如海冰监测、船只跟踪和国防等领域,卫星遥感影像将可能在北极圈的主权维护上起到重要作用。

 

对抗森林火灾

森林大火常造成严重的生命和财产损失,也正因如此,森林火灾防控避险成为相关部门攻克的重点。如今,卫星数据在其中的应用已十分广泛,例如通过参考卫星影像,在具体地点精准调派消防队员等。