卫星影像:来自天空的凝视
人造卫星从太空中俯瞰地面的影像为人们观看这个世界提供了前所未有的视角,当影像数量足够庞大又垂手可得时,这些影像的生产就会形成一种基于观看的权力关系,犹如一只无形的手,太空科技能力则为这种权力提供支撑。 摄影的观看从来都不是一个纯粹的技术问题,近代以来的很长时期里,中国乃至整个东方世界总体上在摄影中是处于被观看与被拍摄的一方。这种关系即使到了冷战时期仍然存在,它被延伸到了以空间轨道、人造卫星为平台的太空竞赛之中。拥有先进的高分辨率对地观测技术的国家,就能够在激烈的国际竞争中掌握优势与主动。正如英国学者丹尼·卡拉瓦罗所提出的观点,凝视关乎于一种视觉的权力形式:“当我们凝视某人或某事时,我们并不是简单地‘在看’,它同时也是在探查和控制。” 1964年10月16日,中国在位于西部腹地的罗布泊核试验场成功地进行了首枚原子弹核爆试验,4天之后,美国通过其光学侦察卫星KH-4 Corona对中国罗布泊试验场核爆爆心进行了分辨率约7.5米的高清侦查拍摄,胶片通过卫星释放出的自带燃料的微型返回舱脱轨返回,再由飞机于半空中回收。中国绝密的核试验现场被美国尽收眼底,这种单向的观看能力也是当时综合国力差距的直观体现。 1975年11月26日,在钱学森的主导下,中国首次将第一颗返回式遥感卫星送入太空既定轨道,卫星搭载了一台可见光地物相机,感光材料为胶片。11月29日,胶片暗盒通过卫星返回舱返回地面,顺利回收,中国也因此成为世界上第三个掌握返回式卫星技术的国家。随着改革开放和综合国力的快速发展,中国在太空科技的许多领域都实现了对往昔太空强国的逐步追赶与反超,其中就包括利用遥感卫星系统的光学摄影设备在太空中进行对地观测。几十年来,风云、资源、海洋、天绘等系列卫星陆续发射、组网,中国的遥感卫星技术也从返回式胶片发展为传输型光电遥感和高分辨率遥感。2014年发射的高分二号卫星是中国自主研制的首颗空间分辨率优于1米的民用光学遥感卫星,实现了亚米级高分辨率拍摄。2016年至2018年,高景一号的四颗商业遥感卫星相继发射并组网,实现了全色(遥感器所获取的整个可见光波段范围)分辨率为0.5米、连续条带成像、多条带拼接成像、立体成像、多目标成像等多种形式的拍摄。今天的人造卫星上通常还装备有合成孔径雷达、数据处理与传输系统等复杂科学设备,获取的遥感图像可以覆盖紫外、可见光、红外及微波波段的光谱。这些卫星实现了对全球任意地点的多次、快速重访,为各个领域的监测与应用提供了有力的支撑。 中国卫星所拍摄的高分辨率影像不仅意味着中国太空科技实力的进步,同时也意味着中国人在摄影中成为了观看与拍摄的主体。随着中国更多、更快、更高清的卫星组网,世界任何地方发生了灾害,我们都可以通过影像观测施以援手;世界任何地区遭遇了战乱,我们都可以通过影像予以评估;我们可以更加主动、从容地处理人、社会、自然之间的关系。随着影像技术的普及与进步,目前,除了传统工业强国之外,部分发展中国家也相继加入了该领域的竞争,截至2022年初,全世界在轨运行的对地观测遥感卫星已达700多颗,这一数字仍在快速增长。 伴随着观看主体的多元化,除了竞争,人们也开始在更为广泛的领域展开合作,以解决人类共同面对的问题,越来越多的公开影像资源跨越了国界,成为了全人类的共同财产。当不同国家、不同文明之间的分歧与冲突被消融于广袤的山川大海,这时我们或许会发现,身处共同的地球家园,观看世界,就是观看自己。 美国旧金山,资源一号02C 卫星2012年1月16日拍摄,轨道高度778公里,分辨率2.36米全色和分辨率10米多光谱融合影像。 伦敦之眼,高分多模卫星2020年8月9日拍摄,轨道高度643.8 公里,大角度侧摆全色影像(滚动角:32.9°,俯仰角30.3°),分辨率0.42 米。2020年7月3日11时10分,高分多模卫星在太原卫星发射中心成功发射,可拍摄亚米级分辨率全色图像和米级分辨率的多光谱图像,图像的纹理具有极高的清晰度,大气同步校正仪可保证在雾霾天气拍摄到高清图像。高分多模卫星可灵活实现同轨多点目标成像、同轨多条带拼幅成像、同轨多角度成像、同轨立体成像、非沿迹主动推扫成像等多种成像模式,接到指令后10 秒内从待机状态快速转入成像模式。 巴基斯坦森林大火灾后影像,高分一号02卫星2022年5月25日拍摄,轨道高度645公里,假彩色合成。 在该影像中,红色代表植被,由于绿色植被在近红外波段反射率比较高,因此,为了突出植被以及被火烧过的痕迹,该影像采用假彩色合成,以红色通道来展现近红外波段信息,效果明显。2022年5月18日,巴基斯坦西南部俾路支省谢拉尼区苏莱曼山脉因闪电引发森林火灾,导致该丘陵地带数千棵松树被烧毁。中国资源卫星应用中心于5月24日接到需求后,立即启动重大自然灾害应急响应机制,紧急开展卫星过境预测、测控资源协调和成像指令修改,及时安排高分四号卫星、高分六号卫星、环境减灾二号B星于24日当天对灾区观测3次,安排高分四号卫星、高分一号02卫星、高分一号03卫星、高分一号04卫星于25日至26日对灾区观测7次。 新西兰怀特岛火山喷发,高分三号卫星2019年12月10日拍摄,轨道高度755公里,合成孔径雷达聚束模式影像,分辨率1米。 当地时间2019年12月9日,新西兰北岛丰盛湾附近的怀特岛火山喷发,中国资源卫星应用中心安排了高分三号卫星、高分一号03卫星等对新西兰怀特岛火山喷发进行观测,合成孔径雷达传感器具有透视云雾的能力,因此该图像穿透了喷发中的火山灰,对火山口地形进行了高分辨率成像。 德国与荷兰交界处,高分多模卫星2020年7月20日拍摄,轨道高度643.8公里,高辐射分辨率融合影像。 荷兰德国交界处,采用近红外、红边和红波段进行假彩色以及全色波段融合效果,影像中种植的各色花卉色彩鲜艳、交错有致。 埃及金字塔,资源三号卫星2012年9月14 日拍摄, 轨道高度505.984 公里。 2012 年1 月9 日11 时17 分,资源三号卫星在太原卫星发射中心由“长征四号乙”运载火箭成功发射升空。资源三号卫星是中国第一颗自主的民用高分辨率立体测绘卫星,通过立体观测,可以测制1∶5万比例尺地形图,填补了中国立体测图这一领域的空白。 土耳其伊斯坦布尔港,高分二号卫星2015 年7 月8 日拍摄,轨道高度631公里(标称值),分辨率0.8 米。 本文得到了中国资源卫星应用中心的大力支持,特此感谢。