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作者:林落 來源: 發(fā)布時間:2018-11-13 16:35:9
“保守”對待衛(wèi)星圖像

 
你眼中的地球是什么樣子的?相信大多數人在思考這個問題時,腦海中浮現出的都是同一幅圖像。
 
1972年12月7日,阿波羅17號的宇航員在去往月球的途中,捕捉到了迄今為止最具標志性的一張地球照片——也是微信在長達6年中一直使用的啟動界面。
 
這張經典照片在美國航空航天局的官方編號為“AS17-148-22727”,人們則更愿意稱呼它為“藍色彈珠”。照片中,盡管被厚厚的云層所籠罩,但除阿拉伯半島和馬達加斯加之外,幾乎整個非洲的海岸線都清晰可見,而亞洲大陸則遠遠矗立在地平線上。
 
在生物化學家Gregory Petsko看來,這張地球的“標準照”完美地呈現出了人類居住在宇宙中一座“孤島”之上的情景。一些研究者更將這張照片視為美國環(huán)境保護行動主義的開端——因為它往往被與地球的脆弱、易受傷害以及與世隔絕等標簽聯系起來。
 
衛(wèi)星圖像是大數據革命的一部分,它通過不與觀測對象建立物理聯系和直接接觸的遙感技術而獲得。這些數據經由算法完善后,通常用于描述地表和大氣的樣貌與景象。
 
衛(wèi)星圖像在為人們了解地球提供有力幫助的同時,由于仍存在一定的技術局限性,因此在某些情況下也會“欺騙”我們的眼睛。
 
“衛(wèi)星時代”
 
由于遙感技術不受國界和地理條件的限制,不受高山、沙漠、海洋的阻隔,可以遙感地面上的任何角落并能全天候工作,因而具有效率高、速度快、精度高等眾多優(yōu)勢。
 
依托于現代遙感技術的進一步發(fā)展與完善,衛(wèi)星圖像技術也日趨成熟。衛(wèi)星圖像能發(fā)現并跟蹤自然界的變化,如臺風的形成、地球板塊的移動、臭氧層的變化等,目前已經廣泛應用于農業(yè)、地質、測繪、海洋、水文、氣象、環(huán)境監(jiān)測、資源調查以及國防軍事等各個領域,并帶來了巨大改變。
 
1973年,衛(wèi)星圖像首次被應用于記錄和展現季節(jié)性的植被變化。如今,衛(wèi)星圖像在林業(yè)上得到廣泛應用,這些照片正幫助人們監(jiān)測植被健康情況并跟蹤地球的干旱形勢。
 
另外,人們還可以借助衛(wèi)星圖像進行排查,以便能更精準地發(fā)現環(huán)境問題。比如,如果衛(wèi)星圖像中呈現某段河道突然變窄且各種建筑緊鄰河道聚集,那么河岸就可能存在私搭亂建現象;對企業(yè)廠房屋頂進行觀察,如果發(fā)現局部屋頂顏色發(fā)黑變色,基本可以鎖定屋頂變色區(qū)域涉嫌廢氣無序排放等等。
 
而通過對不同時期水資源遙感影像數據的比對、研究、分析,查找出疑點和問題,就能最大限度地掌握水資源動態(tài)。目前,這項技術已經在湖南省溆浦縣的水資源審計工作中得到了應用。
 
這些照片同樣也記錄下了那些巨大災難發(fā)生時的驚心動魄。
 
1986年,研究人員就曾借助衛(wèi)星圖像和天氣數據建立起的數據模型,探明了蘇聯切爾諾貝利核電站泄漏后放射性物質的擴散路徑;今年早些時候,衛(wèi)星圖像也為人們對比了夏威夷基拉韋厄火山噴發(fā)前后的巖漿流量以及住宅和商鋪的損毀情況。
 
可以說,衛(wèi)星圖像記錄下了人類在全世界范圍內的所有足跡,包括新興城市的快速崛起以及眾多臨時居住區(qū)的出現。與此同時,衛(wèi)星圖像也開始被越來越多地應用于衡量、鑒別和追蹤人類活動。
 
1995年,衛(wèi)星圖像為發(fā)生在斯雷布雷尼察(Srebrenica)的大規(guī)模處決事件提供了證據;2014年,衛(wèi)星圖像揭示了伊拉克北部和敘利亞文化遺產的破壞程度。
 
圖像缺失
 
但是,也有研究者指出,任何使用或者觀看衛(wèi)星圖像的人,都應該保持一份警惕和理性。
 
實際上,衛(wèi)星圖像的質量取決于其分辨率。但即便是高分辨率的衛(wèi)星圖像,依然需要人們進行實地驗證,以確保照片呈現的內容是真實可信的。
 
一個具有代表性的遙感圖像濫用的例子發(fā)生在2003年。當時,衛(wèi)星圖像被用來作為伊拉克藏有大規(guī)模殺傷性武器的證據,人們認為其揭示出了是活躍的化學彈藥掩體的物體以及隱藏化學品生產證據的區(qū)域。然而,最后事實證明并非如此。
 
今年9月,英國一名技術專家在接受采訪時表示,他在谷歌地圖上找到了失蹤4年半的MH370客機。他聲稱客機并沒有墜毀在東南印度洋,而是還靜靜地“躺”在柬埔寨的密林中。
 
后來,人們通過一個專門研究航空和衛(wèi)星圖像的商業(yè)網站,拿到了清晰度遠超谷歌地圖的同一地點的衛(wèi)星圖片,卻沒發(fā)現任何東西。而這位英國專家所看到的,可能只是恰好在某個時間飛過這片地區(qū)的客機。
 
其實,衛(wèi)星圖像處理只是一種計算密集型工作,衛(wèi)星圖像充其量也只是對地球環(huán)境和狀況的解讀——借助于算法對原始數據進行定義并通過可視化處理得到的一種“快照”。
 
這就相當于制造了一個“黑箱”,即很難知道算法何時以及為何會出現差錯。舉例來說,最近研究人員們開發(fā)出一種能從衛(wèi)星圖像上識別出彈坑的算法,但同時,這種算法也會將類似的地貌誤判為彈坑。那么,專家們如何才能篩除掉那些會導致錯誤結果的數據呢?
 
谷歌地球(Google Earth)以及地球探索者(Earth Explorer)等平臺的出現,或許提供了一種可行的解決思路。這時,衛(wèi)星圖像開始成為全球任何人的工具,成為人們繪制世界地圖的基礎,而非僅僅只是研究人員和科學家的“專利”。
 
就拿將高清圖像用于電子地圖的平臺——開放街道(OpenStreetMap)來說,它是一個網上地圖協(xié)作計劃,提供由網絡大眾共同打造的免費開源、可編輯的地圖服務,它的地圖由用戶根據手提GPS裝置、航拍照片以及其他自由內容繪制而成。
 
在這一平臺上,地圖變成了總是處于變化狀態(tài)的文件,不斷會有新的元素通過遠程測繪添加進來。這樣一來,衛(wèi)星圖像上的數據就會被全球的使用者持續(xù)不斷地予以補充、更新和糾正,準確性也就大大提升。
 
當然,這種途徑也有其局限性。伴隨著這種實踐越來越流行,源自于衛(wèi)星圖像的地圖開始更多地被那些可能不太熟悉地點的人所構建,因而這些地圖其實是不夠完整的:缺少當地的背景信息,諸如街道名稱或植被類型等;建筑物的足跡可以被數字化,但只有當地居民才知道這些建筑物的真正用途;另外,代表國家分界線的虛線也不會出現在這些遙感圖像上。
 
因此,在衛(wèi)星圖像的使用變得越來越唾手可得的時候,人們更應該保持一份警惕與理性,去檢視它們從何處來、如何產生以及使用的初衷!
 
《科學新聞》 (科學新聞2018年10月刊 航天)
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