把衛星送上天的「武大郎」,還監測敘利亞戰況,聯合國都要這技術

6月2日12時13分,中國酒泉衛星發射中心利用長征二號丁運載火箭成功發射

“珞珈一號”科學試驗衛星,衛星進入預定軌道,發射任務取得圓滿成功。

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“珞珈一號”衛星是全球首顆專業夜光遙感衛星,主要用於夜光遙感及導航增強技術驗證。這顆衛星由武漢大學團隊與相關機構共同研發,大量採用創新技術,為獲取高質量遙感數據提供了保障。

夜光遙感是什麼黑科技?

夜光遙感起源於上世紀70年代自美國軍事氣象衛星計劃。該計劃的初衷是希望捕捉夜間雲層反射的微弱月光,從而獲取夜間雲層分佈信息,而科研人員意外發現,衛星竟還可以捕捉到無雲情況下夜間城鎮的光源。

武漢大學李德仁院士給夜光遙感下過一個定義:在夜間無雲情況下,遙感傳感器獲取陸地/水體可見光源的過程,即稱之為夜光遙感。城市燈光、艦船燈光和油井燃燒發光均和人類活動有關,而這些可見光源均可以被夜光遙感衛星觀測到。

除了人類以外,自然界也有可能發光,也是夜光光源的一部分。有發光的海洋生物、火山爆發、激光、森林野火等。

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國際空間站上拍攝的北京夜光遙感影像

相比於普通遙感衛星拍攝的白天影像,夜光遙感更能直接反映人類活動的信息,因此它在社會科學領域得到了廣泛的應用。可以說,普通遙感主要是用來觀地球和自然界的變化,而夜光遙感是以人類為中心開展的觀測。

目前,美國、阿根廷、以色列等國的衛星及國際空間站都可以獲取夜光遙感影像。美國宇航局從2012年起,每年都會公佈一組全球的夜光遙感圖。通過這些影像,大家可以欣賞或觀察不同國家和經濟帶的夜景,並比較不同區域的發展水平。而科研工作者可以對這些影像進行數據挖掘,從而發現社會和自然規律。

夜光遙感衛星有啥用?

據瞭解,武漢大學此次發射的“珞珈一號”衛星分辨率為130米,理想條件下可在15天內繪製完成全球夜光影像,提供我國及全球GDP指數、碳排放指數、城市住房空置率指數等專題產品,動態監測中國和全球宏觀經濟運行情況,為政府決策提供客觀依據。

李德仁院士還介紹,它能記錄人類晚上的活動,對於整個社會災害、內亂、戰爭與和平態勢的分析,成果都將非常可觀。

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近年來,武漢大學研究團隊開展的夜光遙感應用研究,主要包括夜光影像的預處理分析、光汙染分析、人道主義危機評估、區域發展評估。

在利用夜光遙感技術進行人道危機評估方面,武漢大學研究團隊進行敘利亞內戰評估。該項目主要負責人李熙在一份報告中表示,四年的內戰導致敘利亞正處於嚴重的人道主義危機,83%的夜間燈光消失,大部分敘利亞城鎮處於黑暗之中,其中以阿勒頗省最為嚴重,夜間燈光損失高達97%。

該項研究成果被聯合國安理會使用並在國際上引起廣泛關注。在戰地記者無法到達的地方,衛星圖像是考察敘利亞整個國家遭受戰爭蹂躪最為客觀的數據源。

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2011年、2015年敘利亞戰爭前後夜光遙感影像

在利用夜光遙感進行區域發展評估上,武漢大學研究團隊夜光影像研究“一帶一路”沿線國家的宏觀經濟走勢,發現了中國夜光總量在近20年來超越俄羅斯成為“一帶一路”沿線國家的第一名而“一帶一路”夜光的重心向東南方向移動,證明了中國和東南亞經濟的快速崛起。部分國家如波黑、索馬里、阿富汗等,由於和平進程核戰後重建,國家在發展,還有瑞典、丹麥等發達國家,夜光處於負增長。這些成果可以為我國的“一帶一路”戰略的實施提供科學依據。

總而言之,夜光遙感能以獨特視角對人類活動規律進行深刻認知,具有其他數據源不可替代的優勢。未來,夜光遙感的數據源將由單一的影像發展到更高空間、時間和輻射分辨率的多種數據源。而夜光遙感的應用領域也將由傳統的社會、經濟發展估測逐步拓展到重大事件、公共衛生、生態等領域的評估。此外,夜光遙感與社會經濟規律的關係,也將從定性描述提升到基於夜光數據的社會經濟參數估算,更加側重於知識發現。

這個研究團隊有多牛?

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“珞珈一號”的研發團隊依託地球空間信息技術協同創新中心、測繪遙感信息工程國家重點實驗室、遙感信息工程學院、高分辨率對地觀測系統湖北數據與應用中心等組建,由李德仁擔任首席科學家,測繪遙感信息工程國家重點實驗室教授張過等牽頭完成。

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在中國測繪遙感界,李德仁是唯一橫跨中科院、工程院、國際歐亞科學院的“三院士”。“秀才不出門,全知天下事”在古代只是空話,但有了遙感測繪,這變成了一句大實話。當人類從遙遠的太空衛星觀察地球時,如何讓北斗等這些“太空之眼”更明亮,是李德仁院士一輩子的追求。

為了把我國“太空之眼”高分辨率對地觀測衛星“擦”得更亮,李德仁在衛星精度和質量上下功夫。在元器件受限的情況下,用高精度地面定標場,用精細的算法提高數據質量。到2015年5月,他們一共做了20多顆中國高分辨率衛星和兩顆測繪衛星的數據處理,分辨率從5米、3米、2米、1米一直做到0.5米,這一連串數據直觀地記錄了中國衛星從無到有、從有到好的整個過程。

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2008年“5·12”汶川地震,李德仁領銜的測繪遙感信息工程國家重點實驗室,利用最新技術,為正確指揮處理唐家山堰塞湖險情提供了分辨率最高的數據;北京奧運會,李德仁帶領專家團隊從奧運會申辦、場館建設到成功舉辦,全方位提供專業的“貼身服務”和幫助科學查處違章建築,至少為國家節省16億元……

在科研成果產業化進程中,他領導武漢吉奧信息工程技術有限公司研製了吉奧之星(GeoStar)系列GIS高科技產品,打破了國外GIS軟件“一統天下”的局面。他領導武漢武大瑞風科技有限公司研製的瑞風可視電話系列產品達到國際先進水平。他領導武漢立得空間信息技術發展有限公司研製的中國首套“移動道路測量系統”(立得三S汽車道路測量與導航系統),專家們一致認為是一項達到世界先進水平的“革命性的高科技產品”,現已向全世界推廣。

夜光遙感是李德仁的一個新研究方向,他還有更長遠的謀劃。他要建設天空地一體化的傳感網

,通過“互聯網+空天信息實時服務”,儘快讓實時動態的遙感、導航和地理信息服務成為現實,使之為所有人提供所需服務,為世界的可持續發展作出貢獻。

資源來源:中國航天報、武漢大學、新華社、經濟日報等

劉靖宇對此文亦有貢獻


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