作者:林落 來源: 發(fā)布時(shí)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(shù)人在思考這個(gè)問題時(shí),腦海中浮現(xiàn)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(biāo)志性的一張地球照片——也是微信在長達(dá)6年中一直使用的啟動(dòng)界面。
 
這張經(jīng)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(lán)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(dá)加斯加之外,幾乎整個(gè)非洲的海岸線都清晰可見,而亞洲大陸則遠(yuǎn)遠(yuǎn)矗立在地平線上。
 
在生物化學(xué)家Gregory Petsko看來,這張地球的“標(biāo)準(zhǔn)照”完美地呈現(xiàn)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(hù)行動(dòng)主義的開端——因?yàn)樗慌c地球的脆弱、易受傷害以及與世隔絕等標(biāo)簽聯(lián)系起來。
 
衛(wèi)星圖像是大數(shù)據(jù)革命的一部分,它通過不與觀測對象建立物理聯(lián)系和直接接觸的遙感技術(shù)而獲得。這些數(shù)據(jù)經(jīng)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(shí),由于仍存在一定的技術(shù)局限性,因此在某些情況下也會(huì)“欺騙”我們的眼睛。
 
“衛(wèi)星時(shí)代”
 
由于遙感技術(shù)不受國界和地理?xiàng)l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(xiàn)代遙感技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與完善,衛(wèi)星圖像技術(shù)也日趨成熟。衛(wèi)星圖像能發(fā)現(xiàn)并跟蹤自然界的變化,如臺風(fēng)的形成、地球板塊的移動(dòng)、臭氧層的變化等,目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、測繪、海洋、水文、氣象、環(huán)境監(jiān)測、資源調(diào)查以及國防軍事等各個(gè)領(lǐng)域,并帶來了巨大改變。
 
1973年,衛(wèi)星圖像首次被應(yīng)用于記錄和展現(xiàn)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(yīng)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(jìn)行排查,以便能更精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)環(huán)境問題。比如,如果衛(wèi)星圖像中呈現(xiàn)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(xiàn)象;對企業(yè)廠房屋頂進(jìn)行觀察,如果發(fā)現(xiàn)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(shí)期水資源遙感影像數(shù)據(jù)的比對、研究、分析,查找出疑點(diǎn)和問題,就能最大限度地掌握水資源動(dòng)態(tài)。目前,這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在湖南省溆浦縣的水資源審計(jì)工作中得到了應(yīng)用。
 
這些照片同樣也記錄下了那些巨大災(zāi)難發(fā)生時(shí)的驚心動(dòng)魄。
 
1986年,研究人員就曾借助衛(wèi)星圖像和天氣數(shù)據(jù)建立起的數(shù)據(jù)模型,探明了蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站泄漏后放射性物質(zhì)的擴(kuò)散路徑;今年早些時(shí)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(nèi)的所有足跡,包括新興城市的快速崛起以及眾多臨時(shí)居住區(qū)的出現(xiàn)。與此同時(shí),衛(wèi)星圖像也開始被越來越多地應(yīng)用于衡量、鑒別和追蹤人類活動(dòng)。
 
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(jù);2014年,衛(wèi)星圖像揭示了伊拉克北部和敘利亞文化遺產(chǎn)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(yīng)該保持一份警惕和理性。
 
實(shí)際上,衛(wèi)星圖像的質(zhì)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(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證,以確保照片呈現(xiàn)的內(nèi)容是真實(shí)可信的。
 
一個(gè)具有代表性的遙感圖像濫用的例子發(fā)生在2003年。當(dāng)時(shí),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(jù),人們認(rèn)為其揭示出了是活躍的化學(xué)彈藥掩體的物體以及隱藏化學(xué)品生產(chǎn)證據(jù)的區(qū)域。然而,最后事實(shí)證明并非如此。
 
今年9月,英國一名技術(shù)專家在接受采訪時(shí)表示,他在谷歌地圖上找到了失蹤4年半的MH370客機(jī)。他聲稱客機(jī)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(gè)專門研究航空和衛(wèi)星圖像的商業(yè)網(wǎng)站,拿到了清晰度遠(yuǎn)超谷歌地圖的同一地點(diǎn)的衛(wèi)星圖片,卻沒發(fā)現(xiàn)任何東西。而這位英國專家所看到的,可能只是恰好在某個(gè)時(shí)間飛過這片地區(qū)的客機(jī)。
 
其實(shí),衛(wèi)星圖像處理只是一種計(jì)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(shù)據(jù)進(jìn)行定義并通過可視化處理得到的一種“快照”。
 
這就相當(dāng)于制造了一個(gè)“黑箱”,即很難知道算法何時(shí)以及為何會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)。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(shí),這種算法也會(huì)將類似的地貌誤判為彈坑。那么,專家們?nèi)绾尾拍芎Y除掉那些會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果的數(shù)據(jù)呢?
 
谷歌地球(Google Earth)以及地球探索者(Earth Explorer)等平臺的出現(xiàn),或許提供了一種可行的解決思路。這時(shí),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(chǔ),而非僅僅只是研究人員和科學(xué)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(gè)網(wǎng)上地圖協(xié)作計(jì)劃,提供由網(wǎng)絡(luò)大眾共同打造的免費(fèi)開源、可編輯的地圖服務(wù),它的地圖由用戶根據(jù)手提GPS裝置、航拍照片以及其他自由內(nèi)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(huì)有新的元素通過遠(yuǎn)程測繪添加進(jìn)來。這樣一來,衛(wèi)星圖像上的數(shù)據(jù)就會(huì)被全球的使用者持續(xù)不斷地予以補(bǔ)充、更新和糾正,準(zhǔn)確性也就大大提升。
 
當(dāng)然,這種途徑也有其局限性。伴隨著這種實(shí)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(diǎn)的人所構(gòu)建,因而這些地圖其實(shí)是不夠完整的:缺少當(dāng)?shù)氐谋尘靶畔,諸如街道名稱或植被類型等;建筑物的足跡可以被數(shù)字化,但只有當(dāng)?shù)鼐用癫胖肋@些建筑物的真正用途;另外,代表國家分界線的虛線也不會(huì)出現(xiàn)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(shí)候,人們更應(yīng)該保持一份警惕與理性,去檢視它們從何處來、如何產(chǎn)生以及使用的初衷!
 
《科學(xué)新聞》 (科學(xué)新聞2018年10月刊 航天)
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