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约书亚·史蒂文斯/美国宇航局地球天文台
每天，卫星环绕头顶捕捉到数万亿像素的高分辨率地表图像。在过去，这类信息主要为政府或军队的专家保留。但如今，几乎任何人都可以使用它。
这是因为将包括成像卫星在内的有效载荷送入轨道的成本已经大幅下降。过去需要花费数万美元的高分辨率卫星图像，现在只需一杯咖啡的价格就可以获得。
此外，随着人工智能技术的进步，企业可以更容易地从庞大的数字数据集(包括由卫星图像组yabo2016网上亚博A成的数据集)中提取所需的信息。利用这些图像快速做出商业决策可能看起来像科幻小说，但它已经在一些行业中发生了。
这些水下沙丘点缀着巴哈马群岛安德罗斯岛和埃克苏马岛之间的海底。右边的蓝绿色反映了浅浅的碳酸盐岩滩，而左边的深蓝色标志着一个被称为“海洋之舌”的局部深海的边缘。这张照片是在2020年4月使用NASA Terra卫星上的中分辨率成像光谱仪拍摄的。
约书亚·史蒂文斯/美国宇航局地球天文台
下面是一个简短的概述，你也可以访问这类信息，并利用它为你的优势。但在你能够有效地做到这一点之前，你需要了解一些现代卫星图像是如何工作的。
地球观测卫星的轨道一般分为两类:GEO和LEO。前者是地球同步赤道轨道的简称。GEO卫星位于赤道上方约3.6万公里处，与地球自转同步。从地面上看，这些卫星似乎是静止的，因为它们的方位和高度保持不变。这就是为什么GEO被认为是地球同步轨道。
当然，这样的轨道对于通信中继来说是很好的——它可以让人们以固定的方向在他们的房子上安装卫星电视天线。但是，当你想通过长期捕捉图像来监测地球的某些区域时，GEO卫星也很适合。然而，由于卫星的位置很高，图像的分辨率相当粗糙。因此，这些轨道主要用于观测卫星，用于跟踪大范围天气状况的变化。
相对于地球静止意味着GEO卫星总是在下行站的范围内，因此它们可以在几分钟内将数据发送回地球。这使得他们能够几乎实时地提醒人们天气模式的变化。这类数据大多是制作出来的免费索取由美国国家海洋和大气管理局发布。
2021年3月，集装箱船曾经给搁浅,封锁苏伊士运河六天。这张使用合成孔径雷达获得的现场卫星图像显示了这种技术可能实现的分辨率。
五车二空间
另一个选择是LEO，即近地轨道。放置在近地轨道上的卫星更接近地面，这使它们能够获得更高分辨率的图像。分辨率越低，分辨率就越高。该公司地球例如，它提高了最近完成的卫星星座的分辨率，天星从每像素72厘米降至50厘米——这是一项令人难以置信的壮举降低轨道它的卫星跟踪距离为500至450公里，并改进了图像处理。
商用光学图像的最佳空间分辨率是25厘米，这意味着一个像素代表地面上25乘25厘米的区域——大约是你笔记本电脑的大小。少数几家公司捕捉到25厘米到1米分辨率的数据，这在这个行业被认为是高到非常高的分辨率。其中一些公司还提供1到5米分辨率的数据，被认为是中高分辨率。最后，几个政府项目已经在开放数据项目中免费提供10米、15米、30米和250米分辨率的光学数据。其中包括美国国家航空航天局/美国地质调查所陆地卫星,美国宇航局MODIS(中分辨率成像光谱仪)和ESA哥白尼．这种图像被认为是低分辨率的。
因为提供最高分辨率图像的卫星在最低轨道上，所以它们一次探测到的面积更少。为了覆盖整个地球，一颗卫星可以被放置在极轨上，从一极到另一极。当它运行时，地球在它下面旋转，所以在它下一次经过时，它将在地球的另一个部分上方。
不过，这些卫星中的许多都不会直接飞过两极。相反，它们被放置在一个近极轨道上，这个轨道是专门设计的，以利用微妙的物理原理。你看，旋转的地球在赤道处略微向外凸出。这种额外的质量会导致不在极轨上的卫星的轨道发生移动或(从技术上讲)进动。卫星运营商经常利用这一现象将卫星送入所谓的太阳同步轨道。这样的轨道允许卫星在一天的同一时间重复经过给定地点。不让阴影的模式在通道之间移动，有助于使用这些图像的人检测变化。
今年1月15日，一场威力巨大的火山喷发撼动了南太平洋一个名为Hunga Tonga-Hunga Ha’apai的无人岛。美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的地球同步运行环境卫星17号(下图)捕捉到了这次影响深远的大规模喷发。
上图:天星/地球;底部:约书亚史蒂文斯和劳伦多芬/NOAA/NESDIS/NASA
极地轨道上的卫星通常需要24小时才能探测到地球的整个表面。为了更频繁地对整个世界进行成像，卫星公司使用多颗卫星，这些卫星都配备了相同的传感器，并遵循不同的轨道。通过这种方式，这些公司可以更频繁地提供给定位置的更新图像。例如，Maxar 's世界观军团“星座”将于今年晚些时候发射，包括6颗卫星。
在卫星捕捉到一定数量的图像后，所有数据都需要发送到地球并进行处理。所需的时间各不相同。
数字地球(Maxar于2017年收购了该公司)最近宣布，该公司已成功将数据从卫星发送到地面站，然后将其存储在云端不到一分钟．这是可能的，因为发回的图像是地面站的停车场，所以卫星不需要在收集点和必须进行数据“转储”的地方之间移动，这一过程被称为“转储”。
一般来说，近地轨道上的地球观测卫星不会一直捕捉图像——只有当它们在一个特别感兴趣的区域上方时才会这样做。这是因为这些卫星一次只能发送多少数据。通常情况下，在它们离开地面站的范围之前，它们只能传输数据10分钟左右。而且他们记录的数据不能超过转储的时间。
目前，地面站大多位于极地附近，极地轨道上最受欢迎的区域。但我们很快就能预期到最近的地面站的距离会缩短，因为两者亚马逊而且微软已经宣布打算在世界各地建立大型地面站网络。事实证明，托管每天收集的兆兆字节的卫星数据对这些公司来说是一笔大生意。亚马逊网络服务和微软的Azure)给卫星营办商。
目前，如果你正在寻找一个远离地面站的区域的图像，在捕获和传输数据之间可能会有很大的延迟，可能会有几个小时。数据将被处理，这增加了更多的时间。目前，最快的提供商在48小时内提供数据，但并非所有提供商都能做到这一点。虽然在理想的天气条件下，商业实体可以请求新的捕获并在同一周内获得所需的数据，但如此快速的周转时间仍然被认为是最先进的。
市面上最好的光学成像空间分辨率是25厘米，这意味着一个像素大约相当于你笔记本电脑的大小。
我一直在使用“图像”这个词，但重要的是要注意，卫星不像普通相机那样捕捉图像。卫星上的光学传感器经过校亚博排列五投注网站准，以测量电磁波谱特定波段的反射率。这可能意味着它们可以记录从地面不同部分反射的红色、绿色和蓝色光的数量。然后，卫星操作员将应用各种调整来纠正颜色，结合相邻的图像，并考虑视差，形成所谓的真彩色合成图像，它看起来非常像你期望从一个好的相机在空中漂浮并直接向下拍摄的图像。
成像卫星也可以捕获可见光光谱以外的数据。例如，近红外波段广泛应用于农业，因为这些图像可以帮助农民测量作物的健康状况．这个波段也可以用来检测土壤湿度和其他各种地面特征，否则很难确定。
波长较长的“热”红外在穿透烟雾和捕捉热源方面做得很好，使其在火灾监控．合成孔径雷达卫星，我将在下面更详细地讨论，正变得越来越普遍，因为它们产生的图像不受云的影响，也不需要太阳的照明。
你可能会想，无人机拍摄的空中图像是否至少不如卫星数据有效。有时候可以。但在很多情况下，使用卫星是更好的策略。例如，卫星可以捕捉到由于地处偏远而难以进入的地区的图像。或者还有其他类型的可达性问题:感兴趣的区域可能在冲突地区，私人土地上，或者在飞机或无人机无法飞越的其他地方。
因此，有了卫星，组织可以很容易地监测在各个遥远地点发生的变化。例如，卫星图像可以让管道运营商快速识别入侵他们通行权区域的入侵。然后，该公司可以采取措施防止灾难性事件的发生，比如有人在附近施工时刺穿天然气管道。
这张天空卫星的图像显示了a的效果毁灭性的滑坡会议于2020年12月30日举行。在挪威阿克村，山体滑坡的碎片摧毁了建筑物，造成10人死亡。
天星/地球
将存档图像与最近获得的数据进行比较的能力帮助了许多行业。例如，保险公司有时会使用卫星数据来检测欺诈性索赔(“看起来你的房子在你买的时候屋顶损坏了……”)。金融投资公司利用卫星图像来评估零售商的未来利润，比如基于停车场的充盈情况，或者在农民报告当季产量之前预测农作物价格。
卫星图像提供了一种特别有用的方法来发现或监测未公开的特征或活动的位置。Sarah Parcak例如，阿拉巴马大学的研究人员利用卫星图像来定位感兴趣的考古遗址。52岁的影响荷兰的一家咨询公司确定了未披露的废物倾倒地点通过训练一个算法来识别它们的光谱特征。卫星图像也有助于识别非法捕鱼活动，打击人口贩卖，监察溢油，得到准确的报告新型冠状病毒肺炎死亡，甚至调查中国的维吾尔拘留营-所有无法信任主要参与者准确报告所发生情况的情况。
尽管取得了许多成功，但调查记者和非政府组织还没有定期使用卫星数据，可能是因为即使是图像的小成本也是一种威慑。值得庆幸的是，一些低分辨率的卫星数据可以免费获得。
寻找免费卫星图像的第一个地方是哥白尼开放存取中心而且EarthExplorer．两者都提供免费访问广泛的开放数据。图像的分辨率比你能买到的低，但如果有限的分辨率能满足你的需求，为什么还要花钱呢?
如果你需要中等或高分辨率的数据，你可以直接从相关的卫星运营商那里购买。这一领域最近经历了一段并购期，只剩下少数几家提供商，西方的三大巨头Maxar而且地球在美国和空中客车公司在德国。还有一些大型的亚洲供应商，比如SI影像服务在韩国和21世纪航空航天技术在新加坡。大多数供应商都有一个商业分支机构，但他们的主要目标是政府买家。而且它们通常要求大量的最低购买量，这对那些希望监控数百个或更少地点的公司没有帮助。
预计到最近的地面站的距离将会缩短，因为亚马逊和微软都宣布打算在世界各地建立大型地面站网络。
幸运的是，联系卫星运营商并不是唯一的选择。在过去5年里，一个由顾问和当地经销商组成的家庭手工业如雨后春笋般出现，他们为某个市场提供独家服务。聚合商和转售商花费数年时间与多家供应商谈判合同，以便以更有吸引力的价格向客户提供数据集，有时每张图像只需几美元。一些公司提供地理信息系统，包括Esri，L3Harris,安全软件-也与卫星图像供应商谈判转售协议。
传统的经销商是中间商，他们会将您与销售人员联系起来，讨论您的需求，代表您从供应商那里获得报价，并就图像捕获(有时还包括数据处理)的定价和优先次序进行谈判。这就是阿波罗映射，欧洲空间成像，Geocento，LandInfo，卫星成像公司等等。更有创意的经销商会让你进入数字平台，在那里你可以检查你需要的图像是否从某个存档中可用，然后订购它。例子包括来自EOS的LandViewer而且猎人形象来自阿波罗测绘公司。
最近，一批新的聚合器开始为客户提供以编程方式访问地球观测数据集的能力。这些公司最适合那些希望将此类数据集成到自己的应用程序或工作流程中的人。其中包括我工作的公司，SkyWatch，它提供这样的服务，称为EarthCache．其他例子还有UP42来自空客和哨兵中心从Sinergise．
虽然您仍然需要与销售代表交谈来激活您的帐户(最常见的是验证您将以符合公司服务条款和许可协议的方式使用数据)，但一旦您被授予访问他们的应用程序的权限，您将能够以编程方式从一个或多个提供商订购存档数据。然而，SkyWatch是唯一允许用户以编程方式请求收集未来数据的聚合器(“向卫星分配任务”)。
而卫星图像如今，卫星数据储量丰富且易于获取，而正在进行的两项变化将进一步扩展你对卫星数据的利用:更快的重访和更广泛地使用合成孔径雷达(SAR)。
卫星图像有助于揭示中国对待其穆斯林维吾尔少数民族的方式。大约有100万维吾尔族(和其他少数民族)被驱逐出境被关押在监狱或集中营的如上图所示，它位于中国新疆维吾尔自治区首府Ürümqi市的东部。另一张卫星图像[下]显示了一种特有的椭圆形牛沟窑这种材料在南亚被广泛用于制砖。这个位于巴基斯坦旁遮普省。这种设计引起了环境问题，因为它产生煤烟污染的空气，这种窑也与侵犯人权．顶部:CNES/Airbus/谷歌Earth;下图:Maxar Technologies/谷歌Earth
第一个发展并不令人惊讶。随着越来越多的地球观测卫星被送入轨道，更多的图像将被更频繁地拍摄。因此，卫星对特定区域成像的频率将会增加。现在，通常是一周两到三次。预计回访率很快就会变成一天几次。这并不能完全解决云遮住你想看的东西的问题，但它会有所帮助。
第二个发展更为微妙。数据来自欧洲航天局的两颗卫星Sentinel-1在过去的几年里，免费的SAR任务使公司能够涉足SAR领域。
利用SAR，卫星向地面发射无线电波，并测量从地面反射回来的信号。它不断地这样做，并使用巧妙的处理将数据转换为图像。无线电的使用使这些卫星能够看穿云层，不分昼夜地收集测量数据。根据所使用的雷达波段，SAR图像可用于判断材料特性、水分含量、精确运动和仰角。
随着越来越多的公司熟悉这些数据集，对卫星SAR图像的需求无疑会越来越大，自20世纪70年代以来，卫星SAR图像已被军方广泛使用。但它现在才开始出现在商业产品中。不过，你可以预期这些产品将大幅增长。
事实上，目前投资在这个行业的大部分资金将用于资助大型SAR星座，包括那些五车二空间，Iceye，Synspective，XpressSAR等。市场将很快变得拥挤，这对客户来说是个好消息。这意味着他们将能够获得他们感兴趣的地方的高分辨率SAR图像，每小时(或更短时间)拍摄一次，白天或晚上，多云或晴朗。
毫无疑问，人们会找到利用这些信息的奇妙新方法，所以接触到这些信息的人越多越好。这是我和我在天空观察的同事们深信的，这就是为什么我们把帮助普及卫星图像作为我们的使命。
在不久的将来的某一天，地球观测卫星数据可能会像GPS一样无处不在，GPS是另一种最初只被军方使用的卫星技术。例如，想象一下，你可以拿出手机说这样的话:“给我看看今天早上格罗弗角高中的土壤湿度地图;我想看看棒球场是否还湿着。”
这篇文章发表在2022年3月的印刷版上，题为“一个有视野的繁荣”。
编者注:本文的原始版本错误地指出Maxar的世界观军团星座是去年推出的。
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