×新闻亮点天空中的眼睛向所有人克里斯·帕尔默高级技术作家工程19（2022）42022年11月，空中客车公司（荷兰莱顿）将其第三和第四颗Pléiades Neo地球观测卫星送入轨道，为航空航天巨头提供了迄今为止[1]（Fig. 1）.这些卫星每天将捕获2 106平方公里的土地，并以前所未有的速度提供数据，使卫星图像的主流化，曾经是军事和政府的唯一领域，现在在未来十年内将成为125亿美元的业务。随着700多随着成本的下降，用户群增加了。企业可以利用这些近乎实时的信息来做出财务决策，科学家可以利用这些信息来跟踪地球各种特征的变化，非政府组织可以监控非法活动。“潜在的用途几乎是无限的，”位于美国弗吉尼亚州费尔法克斯的航空航天和国防工业分析公司蒂尔集团的太空分析师马尔科·卡塞雷斯说。‘‘It is really up to the imagination of those with access to theseimages, which is now pretty much every虽然早期的地球观测卫星重量与自卸卡车一样重，成本高达4亿美元，但现代版本通常只有烤面包机大小，成本仅为100万美元或更少，并且可以在工厂中大规模生产。这些小得多的卫星反过来又促进了专门用于发射小卫星群的较便宜火箭的兴起。随着越来越多的地球观测卫星被送入轨道，越来越多的图像被拍摄下来，地球上的一些地区每天都要拍摄几次图像。虽然许多技术创新导致了越来越小的-虽然美国开发了更先进的卫星和火箭，但美国法律最初禁止非政府组织使用它们。‘‘Policy has lagged tech- nological development, particularly in theUnited States,” said Brian Weeden, director of program planning atthe Secure World Foundation, a Washington, DC-based consultancyfocused on可持续性问题。多年来，美国商务部一直对卫星成像公司进行严格监管，担心政治对手可能会获取危及国家安全的图像。图1.一、艺 术 家对空中客车公司Pléiades Neo卫星的构想。这些卫星以30厘米的分辨率对地球表面进行成像，图片来源：Airbus（公有领域）。然而，随着世界各地的公司开始向全球市场提供可与军方提供的最佳图像相媲美的图像，该机构于2020年7月大幅放宽了限制[5]。新规定允许公司以特定分辨率出售特定类型的图像，如果其他国家已经将此类图像商业化。此外，该规则取消了先前对雷达成像，夜间成像和短波红外成像的限制。然而，对轨道上的其他物体拍照仍然受到严格管制，因为这种虽然间谍曾经是这些眼睛在天空中的实际目的，但卫星图像现在被用于更多的目的。例如，保险索赔调查人员可以使用卫星图像快速检查建筑物在事故发生前后的状态。https://doi.org/10.1016/j.eng.2022.10.0022095-8099/©2022 THE CONDITOR.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程杂志首页：www.elsevier.com/locate/engC. 帕尔默工程19（2022）45×·风暴，并看到任何损害的确切时间，以确定客户的索赔有效性地球观测数据在大宗商品交易中也变得越来越重要，为投资者提供可靠准确的数据，包括天气异常、主要港口的交通障碍和库存积压，为他们的决策提供信息[7]。科学家利用卫星图像定位以前未被发现的考古遗址[8]，计算大象数量[9]，测量大气甲烷[10]，并跟踪全球贫困[11]。非营利监督组织利用卫星数据监测非法捕鱼活动[12]、人口贩运 [13] 、 石油 泄 漏 [14] 、 塑料 废 物 [15] 以 及 2019 年 冠状 病毒 病（COVID-19）应对[16]和死亡[17]等。政府也将是重要的客户。例如，“美国军方越来越依赖商业图像，因为在许多方面，它与他们自己的卫星一样好或更好，”卡塞雷斯说。‘‘And it is far目前，商用光学图像的最佳空间分辨率是25厘米，每个像素的面积为25厘米× 25厘米（大约是笔记本电脑的大小）[18];从1到5米分辨率（被认为是中等到高分辨率）的图像很容易从多家公司获得。分辨率为10、15、30和250 m的光学数据可从多个政府机构免费获得，包括美国国家航空航天局（NASA）和欧洲航天局[4]。空中客车公司空中客车公司独立资助了星座，完全控制了卫星 它还 操 作 地 面 站 ， 下 载 数据 ， 后处 理 数 据 ， 并 通 过 其 在 线 门 户OneAtlas将数据提供给客户（图10）。[19]。2022年11月送入轨道的两颗Pléiades Neo卫星配备了基于激光的通信系统，可通过欧洲数据中继卫星（EDRS）星座支持的“空间数据高速公路”在30-40分钟内提供所需数据低地球轨道卫星，如Pléiades Neo，经常收集数据，然后保持它，直到它们通过视线地面站，它们可以将其发送下来。这种限制阻止了数据的持续收集EDRS星座位于更高的轨道上，使用高带宽激光与低地球轨道卫星通信，然后将其数据以1.8 Gbit s-1传输到广泛的地面站网络。除了光学相机外，Pléiades Neo卫星还配备了六个额外的光谱通道，扩大了卫星图二. 这张由Pléiades Neo星座拍摄的印度尼西亚雅加达港口的照片是通过空中客车OneAtlas商业在线平台提供的数千张照片之一。图片来源：Airbus（公有领域）。此外，空中客车公司计划将来自编队飞行的多颗Pléiades Neo卫星的数据拼接在一起，以创建具有前所未有的50 cm网格间距的三维（3D）数字高程模型[19]。小公司也加入了卫星图像淘金热。例如，总部位于美国加利福尼亚州旧金山的Planet公司由三名前NASA工程师于2010年共同创立，运营着世界上最大的地球成像卫星舰队。该公司的240多颗卫星中的大多数‘‘While these在 过 去 五 年 中 ， Planet 收 购 的 少 数 卫 星 公 司 之 一 是 TerraBella[21]，其21颗SkySat卫星每天捕获高达50厘米的图像多达12次[22]。Planet地球观测卫星还可以使用“主动”传感器捕获可见光谱以外的数据，这些传感器提供自己的照明能源。与只能在白天获取的光学卫星图像相比，包括光探测和测距（LiDAR）和合成孔径雷达（SAR）在内的有源传感器可以在白天或晚上获得测量结果。激光雷达使用激光雷达将光脉冲向下传输到植物的表面。然后通过记录发射脉冲和反向散射脉冲之间的时间来确定到下方物体的距离。激光雷达特别适合在密集区域捕获数据，例如，可以绘制森林树冠和底层地形图。合成孔径雷达仪器向地球发射电磁脉冲，然后被地表特征反射回来子波处理获取返回脉冲的强度和返回天线所需的时间，并将这些数据转换为图像。合成孔径雷达使用的电磁脉冲频率不会被云、雾、烟和雨等大气特征吸收，因此在所有天气条件下都能看到。自20世纪70年代以来，SAR图像已被军方广泛使用。但只是在过去五年里，它才开始商业化。今天，空中客车公司和洛克希德·马丁公司等公司提供50厘米地面分辨率的SAR图像的广泛访问，以评估混凝土和沥青等表面材料的特性，土壤的含水量和冰川退缩。Capella（美国加利福尼亚州旧金山）最近宣布计划在2023年发射其行业领先的21厘米分辨率SAR能力的第一颗卫星。用户还可以免费访问图三. Planet然后，可以用Planet的一颗50厘米分辨率的SkySat卫星放大在感兴趣的特定区域检测到的变化图片来源：Planet Labs（公有领域）。C. 帕尔默工程19（2022）46来自欧洲航天局‘‘I 这是我期望最多创新发生的地方公司不必设计、建造或发射卫星就能进入不断增长的遥感市场。在过去的十年里，一个由数百家聚合商和经销商组成的家庭手工业如雨后春笋般涌现出来，这些人都在为某些市场提供这些公司与多个提供商签订合同，以更便宜的价格为客户提供数据集。其他行业也如雨后春笋般涌现，以支持大量地球观测数据冲击市场。例如，亚马逊和微软都宣布了在全球建立大型地面站网络的计划，希望每天向地球传输的TB级卫星数据将提高其云服务的底线。此外，一些公司现在专门开发软件，将来自不同成像模式的数据混合在一起，以绘制感兴趣区域其他人则专注于创建复杂的人工智能驱动的分析软件包，这些软件包可以搜索卫星图像数据库，以快速找到逃避人类识别的模式[11，15，25‘‘For us, it is not just the imagery that is useful, but deriving在人口普查不可靠的地方，Tatem使用建筑物的数据来估计Weeden说，即使生成的大部分遥感数据在没有算法帮助的情况下对人们来说太难理解，但毫无疑问，对卫星图像的需求将不断“这就像全球定位系统，”Weeden说。 同样，商业图像和其他类型的遥感技术的日益普及使非政府组织能够做他们从未想过可能的事情。引用[1] 空中客车公司索诺玛：Satnews; 2022年5月19日[引用2022年8月30日]。可查阅：https://news.satnews.com/2022/05/19/airbus-final-two-dispenser-free-pleiades-neo-constellation-satellites-ready-for-launch/。[2] 到2032年，商业卫星成像市场将超过124亿美元。纽瓦克：未来市场洞察; 2022年5月4日[引用2022年8月30日]。可查阅：https://www.globenewswire.com/en/news-release/2022/05/04/2435903/0/en/Commercial-Satellite-Imaging-Market-to-Surpass-US-12-4-Billion-by-2032-Future-Market-Insights.html。[3] 帕尔默角俄罗斯反卫星试验凸显太空碎片危险。工程2022;12：3[4] 贾古拉D卫星图像为每个人[互联网]。纽约市：IEEE Spectrum; 2022年2月19日[ 引 用 2022 年 8 月 30 日 ] 。 网 址 ： https ： //spectrum 。 ieee.org/commercial-satellite-imagery网站。[5] 施耐德湾美国放宽对私人遥感卫星的限制。纽约市：IEEE频谱; 2020年7月1日[引用2022年8月30日]。可 查 阅 ： https://spectrum.ieee.org/eased-restrictions-on-commercial-remote-sensing-satellites。[6] Shelly J. 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