在首篇中，我們了解到衛(wèi)星如何利用特定波段穿透大氣層拍攝地表。然而，地球從未靜止——從早晨到夜晚、從四季更替到災(zāi)害突發(fā)，時(shí)時(shí)刻刻都在變化，植被在生長(zhǎng)，江河在流動(dòng)，城市在擴(kuò)張，大氣在翻滾。這些持續(xù)變化的細(xì)節(jié)，都需要衛(wèi)星“反復(fù)觀察”才能記錄下來(lái)。

過(guò)去，我們靠的是地面拍照、航空攝影或?qū)嵉匮膊椤５?，這種記錄方法往往滯后、局限、代價(jià)高。而如今，遙感衛(wèi)星就像“天上的攝像機(jī)”，悄然記錄著地球的動(dòng)態(tài)變化，一張接一張地拍下“連續(xù)劇”般的影像，為科研、農(nóng)業(yè)、城市管理、應(yīng)急響應(yīng)提供關(guān)鍵依據(jù)。

但地球面積龐大，約5.1億平方公里，天氣多變，地形復(fù)雜。衛(wèi)星如何做到“天天拍、張張清”，并捕捉到細(xì)節(jié)變化？這背后依賴(lài)的是一整套高頻成像技術(shù)和觀測(cè)體系的支撐。

衛(wèi)星的重訪周期：多長(zhǎng)時(shí)間再次拍攝同一區(qū)域？

要想做到“連拍”，關(guān)鍵在于重訪周期，也就是一顆衛(wèi)星多長(zhǎng)時(shí)間能再次拍攝同一個(gè)區(qū)域。早期的遙感衛(wèi)星，重訪周期約為16天一次；如今，中國(guó)的“高分一號(hào)”通過(guò)部署多顆同型號(hào)衛(wèi)星組成“星座”，將重訪時(shí)間壓縮到每天甚至數(shù)小時(shí)一次。

高分一號(hào)衛(wèi)星系列包含四顆衛(wèi)星，該系列的首顆衛(wèi)星于2013年發(fā)射，隨后在2018年以“一箭三星”方式發(fā)射了同款的高分一號(hào)02、03、04衛(wèi)星。該系列衛(wèi)星搭載了兩臺(tái)2m分辨率全色和8m分辨率的多光譜相機(jī)，四臺(tái)16m分辨率多光譜相機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)全國(guó)任意區(qū)域每天至少一次成像。衛(wèi)星多、軌道密、配置巧，這種星座編隊(duì)就是地球“動(dòng)態(tài)觀察”的基礎(chǔ)。

高分相機(jī)與寬幅相機(jī)關(guān)鍵參數(shù)對(duì)比

（表格來(lái)源：自然資源衛(wèi)星遙感云服務(wù)平臺(tái)）

衛(wèi)星拍攝的清晰度：到底能不能拍到車(chē)牌？

除了數(shù)量上的密集，拍攝是否清晰也尤為關(guān)鍵。這里我們以一個(gè)公眾最常問(wèn)的問(wèn)題為例展開(kāi)解釋?zhuān)哼b感衛(wèi)星能不能拍到車(chē)牌號(hào)？

從理論上，部分商業(yè)或軍事級(jí)遙感衛(wèi)星的分辨率已經(jīng)逼近可以看清車(chē)體或輪廓，但要清晰讀出車(chē)牌號(hào)，仍非常困難，主要受限于三個(gè)方面。

首先是分辨率限制。遙感圖像的分辨率通常指一個(gè)像素代表地面多大面積。以我國(guó)的“吉林一號(hào)”高分辨率衛(wèi)星為例，其分辨率可達(dá)0.5米，它所拍攝的圖像中每個(gè)像素覆蓋地面上的0.5米×0.5米，區(qū)域已能分辨出車(chē)、船、建筑物、樹(shù)冠等目標(biāo)輪廓。但要分辨車(chē)牌這樣十幾厘米甚至幾厘米的對(duì)象，就必須達(dá)到0.1米甚至更高精度，這對(duì)光學(xué)系統(tǒng)、軌道高度和大氣擾動(dòng)都提出極高要求。

吉林1號(hào)衛(wèi)星

（圖片來(lái)源：自然資源衛(wèi)星遙感云服務(wù)平臺(tái)）

其次是拍攝條件復(fù)雜。即使具備足夠分辨率，要拍清車(chē)牌還需滿(mǎn)足多個(gè)苛刻條件，如拍攝角度接近垂直、車(chē)體靜止不動(dòng)、沒(méi)有遮擋物、大氣清澈無(wú)云、陽(yáng)光充足……在實(shí)際成像中，這些理想條件極少同時(shí)出現(xiàn)。更不用說(shuō)衛(wèi)星并非隨叫隨到，錯(cuò)過(guò)時(shí)機(jī)可能需要幾天后才能再拍。

再次，出于隱私和安全考慮，即便有能力成像到極高精度，衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)方通常也不會(huì)公開(kāi)、銷(xiāo)售或傳播涉及個(gè)人隱私的細(xì)節(jié)圖像。

這并不意味著遙感“看得不清”，相反，當(dāng)前的遙感系統(tǒng)早已具備“識(shí)別小型目標(biāo)、追蹤動(dòng)態(tài)變化”的能力。比如：高景一號(hào)”衛(wèi)星具備0.5米分辨率，可以識(shí)別建筑物邊界、車(chē)輛密度、交通擁堵等城市微觀結(jié)構(gòu)；“高分七號(hào)”實(shí)現(xiàn)了我國(guó)自主立體測(cè)圖能力，支持三維地形重建，精度達(dá)亞米級(jí)；“吉林一號(hào)”視頻衛(wèi)星甚至能拍攝25幀每秒的動(dòng)態(tài)圖像，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了“衛(wèi)星攝像”。

遙感拍攝+AI解譯：地球的“觀測(cè)守護(hù)者”

這些遙感“大片”廣泛用于地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、城市更新評(píng)估、農(nóng)田長(zhǎng)勢(shì)跟蹤、水域污染預(yù)警等領(lǐng)域，讓地球的“連續(xù)劇”不再遙不可及。

當(dāng)然，“連拍地球”不光靠拍得多、看得清，更要快速處理、自動(dòng)識(shí)別、智能分析。隨著人工智能算法的發(fā)展，越來(lái)越多遙感影像的解譯工作由AI完成，不再依賴(lài)人工逐幀比對(duì)。這種“拍得快、看得清、判得準(zhǔn)”的遙感新生態(tài)，正在讓衛(wèi)星真正成為地球的“觀測(cè)守護(hù)者”。

未來(lái)，隨著衛(wèi)星星座規(guī)模擴(kuò)大、拍攝頻率提高、分辨率提升，我們或許將進(jìn)入一個(gè)“幾乎實(shí)時(shí)遙感”的時(shí)代。地球的每一寸變化，都將在太空中留下軌跡，而我們所面對(duì)的，是一幅由萬(wàn)千圖像拼接而成的世界動(dòng)態(tài)圖譜。

衛(wèi)星的“連拍”技術(shù)讓我們得以觀測(cè)地球的每一幀變化，而真正的價(jià)值在于將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為防災(zāi)減災(zāi)的“行動(dòng)力”。在下一篇文章中，我們將進(jìn)一步解析，這些影像如何在地震、火災(zāi)、洪澇等危機(jī)中成為“太空偵察兵”，協(xié)助搶險(xiǎn)救災(zāi)。