中國吉林一號衛星拍下阿富汗機場,美國軍機清晰可見,怎麼做到的

軍事     2021年10月05日

近日,中國吉林一號衛星拍攝到了阿富汗喀布爾機場,美國軍機清晰可見,在照片中,我沒看見數架美國軍用運輸機(C-17)及戰鬥機(F/A-18E/F)在喀布爾機場停機坪停放。一架美軍C-17運輸機正在機場跑道滑行。

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吉林一號衛星是什麼

吉林一號A星是長光衛星研製的我國第一顆自主研製的高解析度商業光學遙感衛星,配置 4 台相機,其中,包括地面解析度優於 1 m 的正視全色TDI CCD 相機和解析度優於 3 m 的正視多光譜相機。

衛星工作軌道均為高約 650 km 的太陽同步軌道,覆蓋寬度大於 11.6 km,常規推掃、大角度側擺多條帶、立體成像模式,可以獲取全色優於0.72m解析度、多光譜優於2.88m解析度的圖像,幅寬近11.6km,作為具備亞米級解析度的衛星,主要用於國家基礎地理信息資料庫建設與更新、國情數據監測等測繪工程以及農業、國土、規劃、環境等不同行業對高解析度影像數據的需求。

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當然,這並非是吉林一號衛星A一顆星的功勞,是屬於吉林一號星座的,長光衛星正在建設 「吉林一號」星座,計劃由138顆涵蓋高分辨、大幅寬、視頻、多光譜等系列的高性能光學遙感衛星組成。

長光衛星已經成功通過9次發射將16顆「吉林一號」衛星送入太空,建成了我國目前最大的商業遙感衛星星座,吉林一號星座最大優勢在於具有數量較多(16顆)且多種功能(視頻星、光譜星、高分星和寬幅星)的光學遙感衛星,可以獲取特定地區的高空間、高時間、多光譜的衛星影像數據。

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那吉林一號衛星星座是如何高清晰拍下阿富汗喀布爾機場的呢?

光學遙感成像原理

我們要知道,太陽光譜是一種不同波長的連續光譜分為可見光與不可見光兩部分。可見光的波長為400~760nm,散射後分為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫7色,集中起來則為白光。不可見光,又分為兩種:位於紅光之外區的叫紅外線,波長大於760nm,最長達5300nm;位於紫光之外區的叫紫外線,波長290~400nm。

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而遙感衛星就是利用光電轉換原理成像。光學遙感衛星上的CCD相機就相當於人的視網膜上的感光細胞,用以感受照射在它們上面的光的強弱與色彩。當光進入遙感相機鏡頭,光電感應裝置將光信號轉換為電信號,量化電脈衝信號,記錄為一個像素值。

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CCD照相機每個像素都是相對獨立的光電轉換單元。在CCD 外加工作電壓(常稱為驅動脈衝電壓)驅動下,當有光圖像照射時光敏元件經過光電轉換,對不同的光照強弱就有相對應大小的電荷產生,把這個 電荷的大小記錄下來,就可以得到這點的光照強弱。CCD單個像素採集到的只是單點的光照強 弱,為了對目標進行成像必須多個像素組成陣列 同時進行採集。根據不同的需要相機又分為全色影像相機和多光譜影像兩個類別。

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全色影像傳感器獲取整個全色波段(0.5微米到0.75微米左右的單波段)的黑白影像。因為只獲取單波段,在圖上顯示是灰度圖片。全色遙感影像一般空間解析度高,但無法顯示地物色彩。全色影像的波段範圍一般是綠色之後(500納米至750納米左右)的可見光波段,波長範圍間隔大於多光譜中的單波段波段範圍。

而多光譜相機則是對地物輻射中多個單波段的獲取。得到的影象數據中會有多個波段的光譜信息。對各個不同的波段分別賦予RGB顏色將得到彩色影象。例如,將R,G,B分別賦予紅,綠,藍三個波段的光譜信息,將得到模擬真彩色圖象。

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但是,受能量平衡的制約,多光譜影像相比較單波段的全色影像的空間地物結構信息較差,空間解析度較低,但多光譜影像具有豐富的光譜信息,在進行地物分類時無法根據全色影像地物波譜特徵進行自動識別,不利於在全色影像上進行目視判讀。

如果看不懂,可以這樣理解,全色影像保留了空間解析度,而多光譜影像保留了光譜信息。

所以需要像融合技術通過特定的算法將光譜信息豐富的多光譜影像與空間解析度較高的全色影像適應融合, 整合了不同傳感器的優勢,獲得具有高空間解析度的多光譜影像。

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每一種算法都有自己的優勢和不足,就看如何取捨,比如Brovey 融合算法是關於影像色調標準變化的簡單融合方法,該方法是高解析度遙感影像融合最常用的算法。算法原理比較簡單,採用多光譜低解析度遙感影像的各個 波段像元灰度值與對應的高解析度的全色影像相乘。該 算法對影像的銳化效果較好,但多光譜影像與全色影像波 普不一致時,此方法不能有效解決光譜曲線扭曲問題。

總結

而吉林一號因為具有星座優勢,在獲取影像上具有顯著的優勢,可實現快速重訪成像,具備星座運行管理及天地協調統籌能力,具備區域連片無縫覆蓋能力;可實現快速區域性獲取指定地區的全色影像、多光譜影像,以及獲取攝影時刻的姿態測量數據和相應的軌道數據。

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事實上,吉林一號還可以獲取更高精度的照片,但是受限於國際法規,不能夠放出,事實上,中國的衛星監測,已經可以達到厘米級別,最重要的是,中國的衛星全都是自主研發,自主可控。