把卫星送上天的“武大郎”,还监测叙利亚战况,联合国都要这技术

6月2日12时13分,中国酒泉卫星发射中心利用长征二号丁运载火箭成功发射“珞珈一号”科学试验卫星,卫星进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。

“珞珈一号”卫星是全球首颗专业夜光遥感卫星,主要用于夜光遥感及导航增强技术验证。这颗卫星由武汉大学团队与相关机构共同研发,大量采用创新技术,为获取高质量遥感数据提供了保障。夜光遥感是什么黑科技?

夜光遥感起源于上世纪70年代自美国军事气象卫星计划。该计划的初衷是希望捕捉夜间云层反射的微弱月光,从而获取夜间云层分布信息,而科研人员意外发现,卫星竟还可以捕捉到无云情况下夜间城镇的光源。

武汉大学李德仁院士给夜光遥感下过一个定义:在夜间无云情况下,遥感传感器获取陆地/水体可见光源的过程,即称之为夜光遥感。城市灯光、舰船灯光和油井燃烧发光均和人类活动有关,而这些可见光源均可以被夜光遥感卫星观测到。

除了人类以外,自然界也有可能发光,也是夜光光源的一部分。有发光的海洋生物、火山爆发、激光、森林野火等。

国际空间站上拍摄的北京夜光遥感影像

相比于普通遥感卫星拍摄的白天影像,夜光遥感更能直接反映人类活动的信息,因此它在社会科学领域得到了广泛的应用。可以说,普通遥感主要是用来观地球和自然界的变化,而夜光遥感是以人类为中心开展的观测。

目前,美国、阿根廷、以色列等国的卫星及国际空间站都可以获取夜光遥感影像。美国宇航局从2012年起,每年都会公布一组全球的夜光遥感图。通过这些影像,大家可以欣赏或观察不同国家和经济带的夜景,并比较不同区域的发展水平。而科研工作者可以对这些影像进行数据挖掘,从而发现社会和自然规律。夜光遥感卫星有啥用?

据了解,武汉大学此次发射的“珞珈一号”卫星分辨率为130米,理想条件下可在15天内绘制完成全球夜光影像,提供我国及全球GDP指数、碳排放指数、城市住房空置率指数等专题产品,动态监测中国和全球宏观经济运行情况,为政府决策提供客观依据。

李德仁院士还介绍,它能记录人类晚上的活动,对于整个社会灾害、内乱、战争与和平态势的分析,成果都将非常可观。

近年来,武汉大学研究团队开展的夜光遥感应用研究,主要包括夜光影像的预处理分析、光污染分析、人道主义危机评估、区域发展评估。

在利用夜光遥感技术进行人道危机评估方面,武汉大学研究团队进行叙利亚内战评估。该项目主要负责人李熙在一份报告中表示,四年的内战导致叙利亚正处于严重的人道主义危机,83%的夜间灯光消失,大部分叙利亚城镇处于黑暗之中,其中以阿勒颇省最为严重,夜间灯光损失高达97%。

该项研究成果被联合国安理会使用并在国际上引起广泛关注。在战地记者无法到达的地方,卫星图像是考察叙利亚整个国家遭受战争蹂躏最为客观的数据源。

2011年、2015年叙利亚战争前后夜光遥感影像

在利用夜光遥感进行区域发展评估上,武汉大学研究团队夜光影像研究“一带一路”沿线国家的宏观经济走势,发现了中国夜光总量在近20年来超越俄罗斯成为“一带一路”沿线国家的第一名,而“一带一路”夜光的重心向东南方向移动,证明了中国和东南亚经济的快速崛起。部分国家如波黑、索马里、阿富汗等,由于和平进程核战后重建,国家在发展,还有瑞典、丹麦等发达国家,夜光处于负增长。这些成果可以为我国的“一带一路”战略的实施提供科学依据。

总而言之,夜光遥感能以独特视角对人类活动规律进行深刻认知,具有其他数据源不可替代的优势。未来,夜光遥感的数据源将由单一的影像发展到更高空间、时间和辐射分辨率的多种数据源。而夜光遥感的应用领域也将由传统的社会、经济发展估测逐步拓展到重大事件、公共卫生、生态等领域的评估。此外,夜光遥感与社会经济规律的关系,也将从定性描述提升到基于夜光数据的社会经济参数估算,更加侧重于知识发现。这个研究团队有多牛?

“珞珈一号”的研发团队依托地球空间信息技术协同创新中心、测绘遥感信息工程国家重点实验室、遥感信息工程学院、高分辨率对地观测系统湖北数据与应用中心等组建,由李德仁担任首席科学家,测绘遥感信息工程国家重点实验室教授张过等牵头完成。

在中国测绘遥感界,李德仁是唯一横跨中科院、工程院、国际欧亚科学院的“三院士”。“秀才不出门,全知天下事”在古代只是空话,但有了遥感测绘,这变成了一句大实话。当人类从遥远的太空卫星观察地球时,如何让北斗等这些“太空之眼”更明亮,是李德仁院士一辈子的追求。

为了把我国“太空之眼”高分辨率对地观测卫星“擦”得更亮,李德仁在卫星精度和质量上下功夫。在元器件受限的情况下,用高精度地面定标场,用精细的算法提高数据质量。到2015年5月,他们一共做了20多颗中国高分辨率卫星和两颗测绘卫星的数据处理,分辨率从5米、3米、2米、1米一直做到0.5米,这一连串数据直观地记录了中国卫星从无到有、从有到好的整个过程。

2008年“5·12”汶川地震,李德仁领衔的测绘遥感信息工程国家重点实验室,利用最新技术,为正确指挥处理唐家山堰塞湖险情提供了分辨率最高的数据;北京奥运会,李德仁带领专家团队从奥运会申办、场馆建设到成功举办,全方位提供专业的“贴身服务”和帮助科学查处违章建筑,至少为国家节省16亿元……

在科研成果产业化进程中,他领导武汉吉奥信息工程技术有限公司研制了吉奥之星(GeoStar)系列GIS高科技产品,打破了国外GIS软件“一统天下”的局面。他领导武汉武大瑞风科技有限公司研制的瑞风可视电话系列产品达到国际先进水平。他领导武汉立得空间信息技术发展有限公司研制的中国首套“移动道路测量系统”(立得三S汽车道路测量与导航系统),专家们一致认为是一项达到世界先进水平的“革命性的高科技产品”,现已向全世界推广。

夜光遥感是李德仁的一个新研究方向,他还有更长远的谋划。他要建设天空地一体化的传感网,通过“互联网+空天信息实时服务”,尽快让实时动态的遥感、导航和地理信息服务成为现实,使之为所有人提供所需服务,为世界的可持续发展作出贡献。

资源来源:中国航天报、武汉大学、新华社、经济日报等

编辑丨蔡婉婷

责任编辑丨邹丹雨

刘靖宇对此文亦有贡献

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