8年前的5月13日傍晚19時(shí),在次生災(zāi)害一觸即發(fā)的汶川,他們用合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星拍出了震區(qū)第一幅高分辨率衛(wèi)星圖像,這張圖成為后期救災(zāi)指導(dǎo)工作中的重要參考。
聽到這個(gè)故事的時(shí)候,時(shí)間已經(jīng)轉(zhuǎn)到8年后的昨天,南方多地洪災(zāi)爆發(fā),一篇《雷達(dá)衛(wèi)星數(shù)據(jù)馳援南方洪災(zāi)》的文章在朋友圈熱了起來(lái)。行文中,一個(gè)依托雷達(dá)衛(wèi)星圖像分析洪災(zāi)災(zāi)情的行動(dòng)正在展開,從公開的圖像數(shù)據(jù)中,洪水對(duì)災(zāi)區(qū)的侵蝕狀況清晰可見。這激發(fā)了筆者前往一探究竟的好奇心,然而長(zhǎng)達(dá)近兩小時(shí)的交流中,他卻告訴我,這只是他們基于合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星做的“微不足道”的工作。
從汶川地震到南方洪災(zāi),他們免費(fèi)提供衛(wèi)星圖像給需要的人
“5·12地震,5月13號(hào)的傍晚,我們拍下全球第一幅衛(wèi)星圖像,這個(gè)圖像事后對(duì)于我們國(guó)家指導(dǎo)救災(zāi)起到至關(guān)重要的作用。”說(shuō)這話的是李吉平,現(xiàn)至遠(yuǎn)科技創(chuàng)始人,08年時(shí)他在原公司北京東方道邇,用他的話說(shuō),做了些有意義的事。
災(zāi)后遙感第一圖(局部,圖為都江堰)
地震與洪水有點(diǎn)類似,屬于群發(fā)性的、大面積的災(zāi)害。在多地普遍降雨的情況下,光學(xué)遙感衛(wèi)星相繼失靈,這讓李吉平團(tuán)隊(duì)運(yùn)營(yíng)的合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星成為了災(zāi)區(qū)的“第一只眼”。
災(zāi)害發(fā)生伊始,無(wú)償向國(guó)家應(yīng)急部門提供數(shù)十張遙感衛(wèi)星影像,而后,為預(yù)防次生災(zāi)害發(fā)生,李吉平團(tuán)隊(duì)的抗災(zāi)任務(wù)小組對(duì)整個(gè)災(zāi)區(qū)進(jìn)行了拍攝,32萬(wàn)平方公里、12天時(shí)間。“這個(gè)衛(wèi)星在當(dāng)時(shí)汶川地震的時(shí)候,毫不夸張地說(shuō)立下頭功。”李吉平在提到這件事的時(shí)候沒(méi)有掩蓋心中的自信。
青島奧帆賽滸苔清理、潿洲島溢油監(jiān)測(cè)……像這樣的案例還有很多,如今南方洪災(zāi),李吉平已經(jīng)擁有了自己的衛(wèi)星服務(wù)公司,并要繼續(xù)將免費(fèi)衛(wèi)星數(shù)據(jù)提供給需要它的人。值得一提的是,李吉平和他的至遠(yuǎn)科技團(tuán)隊(duì)已聯(lián)合香港中文大學(xué)地球信息研究所共同設(shè)立了香港遙感衛(wèi)星地面站,該接收站擁有快速接收和分發(fā)數(shù)據(jù)的能力,在迅猛的災(zāi)害面前能達(dá)到更高的響應(yīng)速度。筆者援引香港經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)對(duì)南方洪災(zāi)的報(bào)道,截至發(fā)稿時(shí),香港中文大學(xué)正連同其合作伙伴至遠(yuǎn)科技全力馳援災(zāi)區(qū)。
將合成孔徑雷達(dá)與光學(xué)遙感結(jié)合,分析水災(zāi)災(zāi)情
光學(xué)衛(wèi)星做不到的,合成孔徑雷達(dá)能行
在李吉平看來(lái),完成這一系列偉大任務(wù)的主角,正是其公司運(yùn)營(yíng)的COSMO-SkyMed衛(wèi)星星座,這組意大利國(guó)防部及航天局于07年開始發(fā)射的衛(wèi)星群,由4顆搭載合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星組成,能夠提供分辨率高達(dá)1米、全天時(shí)、全天候的雷達(dá)數(shù)據(jù)。
合成孔徑雷達(dá)(SAR)具有的典型成像特點(diǎn)是全天候、全天時(shí)以及穿透云雨等,顯示出它相較于光學(xué)遙感的優(yōu)越性。星載雷達(dá)從上世紀(jì)90年代起發(fā)展,尤其是極化雷達(dá)和干涉雷達(dá)(IN-SAR)技術(shù)得到了很好的發(fā)展和應(yīng)用。
作為一種主動(dòng)式微波成像雷達(dá),合成孔徑雷達(dá)被認(rèn)為是最有效、最有潛力的衛(wèi)星傳感器。在地震、洪災(zāi)等群發(fā)性災(zāi)害面前,星載合成孔徑雷達(dá)表現(xiàn)出了較高的應(yīng)急水平。
正如前面說(shuō)到的汶川地震等災(zāi)害,面臨大范圍暴雨,光學(xué)遙感乃至低空無(wú)人機(jī)都集體失靈,這時(shí)合成孔徑雷達(dá)就發(fā)揮著重要價(jià)值。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)——光學(xué)遙感做不到的,合成孔徑雷達(dá)能行。
有哪些具體應(yīng)用場(chǎng)景?
合成孔徑雷達(dá)的性能造就了它豐富的應(yīng)用場(chǎng)景。一個(gè)典型的應(yīng)用是通過(guò)雷達(dá)干涉技術(shù)測(cè)量微小形變,這對(duì)許多地信圈內(nèi)人應(yīng)該是熟悉的概念。日前筆者在千尋位置的發(fā)布會(huì)上,有幸見識(shí)了千尋布局的毫米級(jí)定位技術(shù)戰(zhàn)略,這樣一個(gè)技術(shù)就能夠被應(yīng)用于微小形變的檢測(cè),對(duì)于樓宇安全、地質(zhì)災(zāi)害等都能起到很好地監(jiān)測(cè)作用。而合成孔徑雷達(dá)對(duì)此的貢獻(xiàn)其實(shí)也是殊途同歸的,只是原理不同罷了。
值得一提的是,通過(guò)李吉平的介紹,合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星相比于GNSS等定位衛(wèi)星觀測(cè)手段,似乎還有一定優(yōu)勢(shì),那就是其無(wú)需地面布點(diǎn)的特征。日前一些媒體報(bào)道的北京沉降事件正是通過(guò)合成孔徑雷達(dá)被監(jiān)測(cè)到的。
那么對(duì)于其他場(chǎng)景的具體監(jiān)測(cè),合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星如何施展拳腳?以城市、農(nóng)村的水澇為例,李吉平從應(yīng)急和預(yù)防兩個(gè)維度展開談了談。
應(yīng)急方面,李吉平認(rèn)為應(yīng)該結(jié)合,即結(jié)合其他手段計(jì)算的DEM(Digital Elevation Model,數(shù)字高程模型)、DSM(Digital Surface Model,數(shù)字表面模型)信息,擴(kuò)展更多應(yīng)用,如計(jì)算洪澇區(qū)域的過(guò)水面積、受災(zāi)面積,這在監(jiān)測(cè)內(nèi)澇時(shí)也是一個(gè)重要手段。預(yù)防方面,主要指對(duì)國(guó)家水利設(shè)施的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)。堤壩,是將水災(zāi)抵擋在外的生命防線,這種先行的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是科學(xué)防災(zāi)的重要依據(jù)。“我們有多年的存檔數(shù)據(jù),可以對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析,如形變情況、滑坡情況,其中一個(gè)誘因就可能導(dǎo)致災(zāi)害發(fā)生。”李吉平表示,他們采用長(zhǎng)期數(shù)據(jù)積累下的知識(shí)曲線對(duì)壩體進(jìn)行評(píng)估,這也衍生出一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)方向,即與水利設(shè)施、防洪設(shè)施配套的健康數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。
遙感時(shí)代來(lái)臨:發(fā)那么多衛(wèi)星會(huì)賠本,最重要是把數(shù)據(jù)用好
昨天大家還在往天上發(fā)無(wú)人機(jī),今天好像就恨不得都發(fā)衛(wèi)星了,這是眾人坐定后,李吉平的一句玩笑和感慨??臻g信息時(shí)代創(chuàng)造了一個(gè)“空中打擊”的世界,微小衛(wèi)星企業(yè)春筍般萌發(fā),但在談到之后的商業(yè)思考時(shí),李吉平不想那么冒進(jìn)。
“衛(wèi)星從發(fā)射到運(yùn)營(yíng)、維護(hù),這個(gè)過(guò)程的成本非常高,衛(wèi)星是個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)業(yè)。”作為技術(shù)密集型的工業(yè)產(chǎn)品,衛(wèi)星有太大的沉沒(méi)成本,這是李吉平持審慎態(tài)度的原因,但這不妨礙他對(duì)衛(wèi)星遙感發(fā)展態(tài)勢(shì)的樂(lè)觀判斷,當(dāng)然主要指數(shù)據(jù)應(yīng)用層面。
李吉平認(rèn)為,引入遙感大數(shù)據(jù)分析將成為衛(wèi)星商業(yè)的一大重要趨勢(shì),這其中也包括計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別等一系列技術(shù)的應(yīng)用。在這個(gè)維度上,從李吉平對(duì)至遠(yuǎn)科技的定位上可見一斑。一些人賣數(shù)據(jù)、一些人賣分析服務(wù)、甚至一些人干脆發(fā)衛(wèi)星的火箭“船票”,而至遠(yuǎn)科技對(duì)自己的定位,則是“地球的健康診斷專家”,他們希望做的,是基于長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)積累,記錄地球微小變化的知識(shí)曲線,對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練。推廣開來(lái),能夠衍生出許多應(yīng)用,助力一些潛在風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警預(yù)防,可想象的,例如高速公路、高鐵、管道、重要橋梁建筑物等設(shè)施的監(jiān)測(cè)等等,正如他們提出的理念——“診斷城市慢性病”。
深化衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)落地:打破行業(yè)壁壘,必要的時(shí)候無(wú)人機(jī)、人力齊上陣
隨著國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,巨頭誕生、小微企業(yè)共存,這是一個(gè)好態(tài)勢(shì),然而依靠數(shù)據(jù)生存的日子還有多久呢?李吉平表達(dá)了他的觀點(diǎn):“包括我們國(guó)內(nèi),光學(xué)衛(wèi)星發(fā)展那么快,政府都已經(jīng)免費(fèi)在使用了,企事業(yè)單位和個(gè)人免費(fèi)使用的時(shí)間也會(huì)很快到來(lái),這種商業(yè)模式?jīng)Q定了,只是靠數(shù)據(jù)的銷售肯定難以為繼,下一步肯定要挖掘更多數(shù)據(jù)價(jià)值。”
而讓數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)價(jià)值的前提,在李吉平看來(lái),便是真正促使衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)落地。
這不是一句空話。遙感、衛(wèi)星,這樣的詞匯在老百姓眼中一直是空中樓閣,這種“高大上”如何惠及更多人?李吉平在實(shí)踐中總結(jié)了下面兩點(diǎn)。
與具體行業(yè)相結(jié)合
豐富的知識(shí)結(jié)構(gòu)是在各行業(yè)廣泛應(yīng)用遙感技術(shù)的前提。“或許我們只懂遙感,不懂別的,這時(shí)候就要把更多專業(yè)的人整合進(jìn)來(lái),搞地質(zhì)的人、搞水利的人、搞建筑的人……”
遙感提供了一個(gè)呈現(xiàn)信息的手段,那么這個(gè)信息是否真的能說(shuō)明問(wèn)題?這需要更多的參考因子。如果遙感領(lǐng)域和其他各領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)整合的服務(wù)體系,將有效推動(dòng)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)用在實(shí)處。
與實(shí)地調(diào)查相結(jié)合
衛(wèi)星拍到的東西,不是100%準(zhǔn)確的。李吉平舉了一個(gè)蠻有趣的案例,當(dāng)時(shí)他們與一個(gè)很著名的人合作,這個(gè)人叫陳光標(biāo),他們的項(xiàng)目是北京建筑垃圾調(diào)查。實(shí)踐證明,天上數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性只達(dá)到60%-70%,其他的有遺漏,也有誤判。這個(gè)時(shí)候,就需要人力介入進(jìn)行實(shí)地調(diào)查,李吉平十分看好這個(gè)產(chǎn)業(yè)。
以農(nóng)業(yè)估產(chǎn)為例,估產(chǎn)準(zhǔn)確率難以提高,一直維持在80%左右,“甚至提高一個(gè)點(diǎn)都可以發(fā)paper了”,此時(shí),如果能與無(wú)人機(jī)和地面調(diào)查結(jié)合,那么對(duì)整體作業(yè)效率、準(zhǔn)確率的提升不可估計(jì),助力產(chǎn)業(yè)的整合和騰飛,十分值得期待。
遙感未來(lái):眾包調(diào)查,商業(yè)模式可以很有趣
“您覺(jué)得遙感服務(wù)這個(gè)行業(yè)未來(lái)還有哪些熱點(diǎn)?”對(duì)此,李吉平總結(jié)了三個(gè)有趣的設(shè)想。
第一,就是遙感媒體化。海量的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),是否能像互聯(lián)網(wǎng)的多媒體信息一樣,融進(jìn)信息社會(huì)傳播的洪流?對(duì)此,李吉平認(rèn)為還需要國(guó)家政策的開放支持。
第二,是公共化遙感服務(wù)。如何讓地理信息變得更加剛性,使受眾的使用頻次更高,這是行業(yè)落地和市場(chǎng)化的關(guān)鍵。
第三,是眾包地面調(diào)查。這是一個(gè)有趣的概念,也是李吉平眼中的“行業(yè)爆點(diǎn)”,正如上面提到的,單純地靠“天眼”計(jì)算的數(shù)據(jù)并不是完全準(zhǔn)確的,只有與地面調(diào)查等其他手段結(jié)合才能最大化其價(jià)值。那么這樣一種離散的、不規(guī)律的卻又廣泛的調(diào)查行為是否可以通過(guò)眾包方式拓展呢?李吉平讓筆者大膽想象,“假如有一個(gè)APP,在某個(gè)地點(diǎn)時(shí)候一個(gè)消息推送過(guò)來(lái),告訴你附近50米的地方有一處疑似非法建筑垃圾,你能幫我拍幾張照片嗎?接著,我們就可以基于這個(gè)評(píng)環(huán)保達(dá)人,將建筑垃圾大數(shù)據(jù)構(gòu)建起來(lái)。”這個(gè)有趣的想法不禁使人眼前一亮。
我這個(gè)年齡,不談情懷
訪談的末尾,筆者好奇地問(wèn)道李吉平的創(chuàng)業(yè)初衷,他的回答很樸素 :“遙感這個(gè)東西,我有自己的認(rèn)識(shí),有一些想法,想獨(dú)立做一做試試看。反正這個(gè)社會(huì)比較寬容,我們這么大歲數(shù)的人出來(lái)創(chuàng)業(yè)也沒(méi)有人會(huì)說(shuō)什么,挺好的。”
他還說(shuō)不覺(jué)得行業(yè)中有很多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,現(xiàn)在就應(yīng)該合作把蛋糕做大,希望遙感產(chǎn)業(yè)能夠落地,然后做些實(shí)事。
圖為李吉平演講時(shí)拍攝
“為什么要免費(fèi)提供洪災(zāi)衛(wèi)星圖,包括給企業(yè)和個(gè)人?”這問(wèn)題好回答也不好回答。
“這個(gè)時(shí)候再想著發(fā)財(cái)不好吧,這些都是救人救命的大事,所以很多事情說(shuō)白就是這樣,不能把它完全純粹看成商業(yè)行為,其實(shí)還是需要做一點(diǎn)別的事情,因?yàn)槲覀児纠砟罹褪菫槊魈旄踩?。汶川地震我們沒(méi)有考慮那么多,這是絕對(duì)的,大家拼命送資料,每一個(gè)員工都是天天熬夜,熬一個(gè)月,沒(méi)有人琢磨回報(bào),那個(gè)時(shí)候就是救命的,但大家反過(guò)頭來(lái),好心有好報(bào),訂單都過(guò)來(lái)了。這個(gè)事(洪災(zāi))我也沒(méi)有這樣想,只是覺(jué)得這個(gè)事必須要這樣干,這是一份責(zé)任,有一份小責(zé)任在身上。”
說(shuō)完了這席,李吉平又不好意思起來(lái),說(shuō)不談了,我這個(gè)年齡,不愛談情懷了。然后他笑了,辦公區(qū)不大,數(shù)據(jù)分析室豎著一塊巨大的屏幕,用來(lái)監(jiān)測(cè)衛(wèi)星圖像,分析師們的辦公桌一點(diǎn)兒也不豪華,在這樣一個(gè)平淡的空間里,他笑了。或許情懷本就如此,理所應(yīng)當(dāng)?shù)?,做點(diǎn)有價(jià)值的事兒……(文|泰伯網(wǎng) 思佳)
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