若說起衛(wèi)星圖像采集技術在現(xiàn)實中的應用,可能大多數(shù)人會感到一頭霧水,但這實際上并沒有聽上去那么復雜——想象一臺超高清的數(shù)碼相機24小時不間斷地繞著地球給它拍照,拍到的照片再被進行數(shù)據(jù)化分類、解析并上傳到云端,而這些寶貴的數(shù)據(jù)就能夠幫助各行各業(yè)處理很多我們?nèi)祟愓驹诘厍虻慕嵌葻o法解決的問題。
衛(wèi)星影像采集技術的核心之一就是衛(wèi)星敏捷指向技術,即從地球上一個采集點轉移到另一個采集點所花費的時間。例如,WorldView-3可以在短短15秒內(nèi)實現(xiàn)從舊金山轉換到拉斯維加斯的目標重新定位。利用這種指向的敏捷性,技術人員可以控制衛(wèi)星短時間內(nèi)拍攝多個地點,一顆衛(wèi)星就可以承擔多顆衛(wèi)星的角色。同時,他們還能調(diào)整衛(wèi)星的拍攝角度以拓寬采集圖像的范圍,讓衛(wèi)星不僅僅能夠垂直拍攝正下方的地面,還能以一定角度拍到更遠的地方,也就是業(yè)內(nèi)所說的“側擺角影像采集”(off-nadir imaging)。當某一影像急需使用,但是衛(wèi)星此時偏離其影像所在地的時候,這種技術便派上了大用途,特別是當一場毫無征兆的大災難降臨時,衛(wèi)星就可以利用此技術360°無死角地收集事故影像。
DigitalGlobe是一家商用高分辨率地球影像產(chǎn)品和服務全球供應商,在2011年3月14日福島泄露事故發(fā)生前1分鐘及發(fā)生后3分鐘時,該公司及時拍攝到災難發(fā)生時的影像。WorldView-1首先以34.5度側擺角采集到第一張影像,四分鐘后WorldView-2以32.7度側擺角采集到第二張影像。


下面這張影像以51度側擺角(33度高度角)拍攝,展示了事故發(fā)生兩天后全部的四個核反應堆的損害。

2015年4月尼泊爾了發(fā)生8.1級地震,DigitalGlobe也利用側擺角影像采集技術協(xié)助了救災工作。當時受災區(qū)域內(nèi)只有DigitalGlobe衛(wèi)星可用。災難發(fā)生后,該公司陸續(xù)提供了28張30度以下高度角影像。地震發(fā)生后一天早上,DigitalGlobe的GeoEye-1衛(wèi)星透過濃云的間隙,以50度側擺角捕捉到了尼泊爾首都加德滿都的重要影像。


當然除了拍攝災難發(fā)生的危急時刻外,DigitalGlobe還將這項技術用于捕捉大自然中的美,比如僅用水平線上3度高度角拍攝到了下圖中令人嘆為觀止的富士山美景。

畫面再切換到美國科羅拉多,也正是DigitalGlobe的總部所在地,這張分辨率有1米的丹佛市照片是WorldView-3在洛杉磯西南方向340英里的位置(距離丹佛1400英里)以8度高度角(64.5度側擺角)拍攝的。

敏捷指向技術使得DigitalGlobe的衛(wèi)星可以在一天內(nèi)的不同時間段采集影像。這些衛(wèi)星采用了太陽同步回歸軌道,即每90分鐘它們會經(jīng)過南北極點環(huán)繞地球一圈。這意味著每天它們都會在同一當?shù)貢r間穿過赤道。然而,這并不代表它們僅能在一天的同一時間采集當?shù)赜跋瘛Ee個例子,當一顆衛(wèi)星經(jīng)過美國中央時區(qū),它可以向東瞄準,拍攝到晚一小時的東部時區(qū)的影像,同樣當它向西瞄準,可以拍攝到早一小時的山區(qū)時區(qū)影像。獲益于DigitalGlobe的先進的衛(wèi)星群以及衛(wèi)星上搭載的光學儀器,DigitalGlobe可以在當?shù)貢r間上午9點半到下午2點半之間在全世界任何一個地方捕捉到分辨率優(yōu)于一米的高分辨率影像。上面提到的丹佛市影像,便是衛(wèi)星在太平洋時區(qū)上方拍攝到的山區(qū)時區(qū)的影像。
下圖展示了伴隨著側擺角高度從10度升到25度以及到50度,衛(wèi)星可捕獲的影像變化范圍。

此外,敏捷指向技術直接影響到衛(wèi)星星座群觀測地球上同一位置的頻率、可采集的對象的數(shù)量、以及所完成一個州,一個國家或一個地區(qū)的完整影像采集的速度等。利用這種技術,人們便可以通過遙感衛(wèi)星這些“天眼”來知曉并記錄任何時候發(fā)生的天下大事。