转载自2023年02月27日版《南方日报》记者 段江含 泠汐 实习生 贺文
在天宇俯看人间
2月24日是俄乌冲突升级一周年。这场牵连了全世界的“特别军事行动”带来了哪些影响？在地球上空，一组遥感卫星拍摄的影像提供了答案：俄乌冲突前线城镇在战火摧残下夜空越发黯淡，一度车水马龙的克里米亚大桥被炸后燃起冲天的火柱；因冲突升级和西方对俄制裁，满载燃料的油轮滞留在比利时安特卫普布鲁日港外，而在地球的另一边——斯里兰卡的大街上，汽车却因燃料紧缺在加油站前排起长龙……
拨开战场的“硝烟”，遥感卫星展示了俄乌冲突的真实面貌，比数据更直观、震撼。
如今，遥感卫星已走进社会生活的方方面面。从地质灾害隐患识别、灾后应急救援，到资源保护、生态研究，再到使用手机点外卖、在线打车、导航地图……遥感卫星都能在其中发挥独特优势。远在太空的遥感卫星如何与我们的生活发生关联？它们有哪些让人意想不到的用处？南方日报记者采访了中国测绘学会卫星遥感应用工作委员会特邀专家、空间信息领域的教授，对此寻求解答。
黑白、彩色影像功能各有不同
今年2月土耳其强震发生后，我国遥感卫星及时获取了震区影像，对当地救灾工作起到帮助。社交平台上流传的几组我国遥感卫星拍摄的土耳其灾区影像，特征大有不同：吉林一号、高景一号拍摄到的是一组反映灾区建筑物的彩色影像；巢湖一号近拍摄到的则是一张反映震中附近情况的条带状黑白影像，看起来没有彩色影像那样清晰、直观。
为何不同卫星拍摄到的灾区影像出现了上述差异？中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院教授姚尧解释，两种影像其实是由光学卫星和雷达卫星这两种工作原理不同的卫星分别拍摄的，其适用场景和功能也各有差异。
光学卫星，其成像原理与日常用手机拍照相同，是采用被动获得目标事物发出或反射的可见光来成像。姚尧介绍，光学卫星的最大特点在于成像直观，符合人对日常事物的认知，可以直观反映出灾区的受损情况。
不过，地震发生后，灾区粉尘数量大增，且震后时常出现多云、降雨等气象，遮挡光学卫星的视野。此时，雷达遥感卫星便派上了用场。
雷达卫星，全称合成孔径雷达（SAR）卫星，在拍摄时会首先依次发送电磁波，随后收集从地面反射的回波，从而形成一组数据，卫星再根据数据结果生成黑白图像。
“雷达发射的信号波段很长，已经超过了光学物理波段范围了。波段越长，受到云、雨、雾干扰越小。以去年我国发射的陆地探测一号01组卫星（即L波段差分干涉合成孔径雷达卫星）为例，它的波长达23.5厘米。”卫星遥感应用工作委员会特邀副研究员李涛说，“L波段的雷达卫星几乎不受云雾的干扰，可以在多云多雨区成像，具备全天时全天候的观测能力。”
姚尧表示，雷达卫星因其拥有的上述特点，成为地震、火灾等灾害发生后第一时间获得灾区全景影像的重要手段。而在实际运用中，往往会同时使用光学卫星和雷达卫星进行拍摄的办法，从而结合地面和空中等多重设备获得的数据进行融合分析，以更好地对受灾情况进行判断。
灾前预警灾后救援“多面手”
地震等自然灾害发生后，遥感卫星能够对灾情分析和救援工作起到怎样的帮助？卫星遥感应用工作委员会特邀高级工程师刘锟介绍，遥感卫星在应急救灾领域的应用十分广泛。例如，地震发生后，可能引发的滑坡、泥石流、堰塞湖，或居民点和道路损毁等，在遥感影像上均能有所体现。
“除地震外，面对水灾、火灾等自然灾害，我们借助雷达数据、热红外数据和光学数据结合，也能够更快掌握淹没情况、火点位置及灾情变化。这些信息对灾情研判、应急处置和灾后重建等工作都能提供一定的决策支持。”刘锟说。
李涛介绍，雷达遥感卫星对地表形变的精准监测能力，在地质灾害隐患的早期识别中也发挥着重要作用。
事实上，不论是高楼大厦、桥梁隧道，还是新老冰川、大小火山，每天都可能发生着肉眼无法看到微小形变。但雷达卫星可以发现地表毫米级别的形变，形变数据可以用来做地质灾害隐患早期识别。
“比如，滑坡、泥石流等地质灾害常常在其早期就出现形变迹象；有的城市过度使用地下水，也会发生地表形变。卫星发现形变信息后，联合地表信息以及专家知识，即可将这些隐患从茫茫信息中识别出来。”李涛说。
因不受气候影响，遥感雷达卫星的监测效率高，可以对大区域国土面积进行普查。“现在空天地一体化的地灾隐患早期识别‘三查’体系，通过构建遥感卫星普查、无人机详查、地质工作者进行现场调查这三个层次，提高了工作效率，为地灾监测预警提供了技术基础。”李涛说。
是耕地“哨兵”，也是红树林研究助手
除了应急救灾，遥感卫星的观测能力还有更多日常用途。遥感卫星能大范围、快速获取各类地面信息，在资源保护上发挥独特优势。
自然资源部在2月24日发布：2023年自然资源卫星图片执法全面启动。自然资源卫星图片执法就是利用卫星遥感监测等技术手段，对一个行政区域的自然资源的开发利用情况开展执法检查。此次图片执法将聚焦耕地保护，重点打击恶意违法占用耕地特别是违法占用永久基本农田的新增非农建设行为。
可以说，遥感卫星就像耕地的“哨兵”。“违建完成后就已经对生态资源造成破坏了，很多甚至是不可逆的，这时发现就晚了。因此，更需要通过遥感技术来进行更高频次、更大范围和更快捷的监测。”卫星遥感应用工作委员会特邀副研究员甘宇航说。
遥感卫星不仅可以完成上文提到的即时监测，也承担全国性的重大监测任务。“要是想了解大片区域在一段时间内，哪些地方由林草耕地变成了房子，就得靠遥感卫星。退耕还林、退林还耕这些政策的制定及执行，都需要及时了解地表变化。”甘宇航说。
如此快速地侦查响应，离不开卫星遥感技术的发展。甘宇航介绍，当前自然资源各类在轨卫星达到14颗，实现了2米级影像北方月度、双月全域有效覆盖，南方主体季度95%以上的有效覆盖。
卫星的监测本事，还可以用来保护大自然，比如红树林。
广东是全国红树林面积最大的省份。历史上，由于围海造田等违背自然规律的行为，红树林曾遭到破坏。经过数十年的治理，红树林又焕发生机，护卫着绵延几千公里的海岸线。
“在保护红树林这块，我们发挥了卫星遥感监测多时态、长序列的优势。我们开展了从1978年以来中国红树林长时间序列动态变化监测。其中，2013年以来的监测影像我们统一采用国产2米级卫星，分辨率很高，能够获取更加精细化的红树林分布范围信息，掌握我国红树林现状及其变化情况。”甘宇航说。
甘宇航表示，用这些数据开展研究，可以分析红树林时空分布格局、演变过程与驱动因素，未来还可能去探索红树林的物种变化，包括其中的生物多样性等。
导航准、打车快，都得靠卫星遥感影像
日常生活中，大家用到最多的卫星遥感产品是什么？“目前，一般人接触最多的卫星遥感影像产品，可能就是导航地图。”刘锟说。
打车、外卖，都离不开卫星对路面情况的分析。
甘宇航介绍，遥感影像可以用来制作导航的矢量地图。矢量地图一般是通过影像开展内业绘制、外业核查更新，最终才能变成矢量。“矢量地图可以用来计算最短路径、计算线路的各种通达性，十分方便快捷。”
“现在两米级卫星在全国覆盖率比较好。如果一条路的宽度如果在2米以上，并且成像清晰、纹理明显，就可以通过卫星影像发现它。”甘宇航说。
除了地图产品，遥感卫星也能通过城市设计和城市管理服务人们的生活。比如，用遥感影像来识别城市中的老龄化社区。
天上的卫星，如何识别老龄化？“可以去观测建筑物的年代，还有社区周围的设施，推断出某地每个小区老龄化大概的分布情况。”姚尧说，“还有城市的经济分布情况、儿童宜居空间的识别，都可以通过遥感卫星技术来实现。”
不过，现在遥感影像的应用，大部分还是离日常生活有一定距离。
“现在基本上都是比较传统和成熟的遥感卫星影像应用。比如城市规划、线路选址，还有农作物估产、水利设计等。”刘锟说。
刘锟表示，从传感器的角度，新的传感器可能带来新应用；从各个行业的角度，现在还没有跟踪到太新的应用。“不过，大家通过积极的共享和技术交流，一直在挖掘影像的价值，想发现更多创新应用。”
【记者】段江含 泠汐 实习生 贺文
【策划】吕虹
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《南方日报》在天宇俯看人间
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Q.E.D.