經常聽到一種說法，稱美國科技發達，衛星地圖清晰，其偵察衛星分辨率更是達到1厘米甚至1毫米，能在高空拍攝地面車牌号碼、判讀報紙上的标題文字，還能通過人臉識别知道你是誰！

真有這麼神嗎？

飛機航拍照片常被誤認為高清衛星圖

首先讓我們陳述事實：太空中的衛星既不能識别地面1毫米大小的物體，也不可以判别車牌，它更不可能通過圖像看出你是誰。這與衛星是否先進無關，而是由物理定律決定的。

在長光衛星發布“吉林一号高分03D”第一組高清圖像之後，一些朋友贊歎衛星圖片清晰，也有人不以為然：“這有什麼，人家XX衛星地圖比這清楚多了”，“開車上路，人家分分鐘拍到你的車牌号碼，沒有秘密可言”。

吉林一号衛星高清圖片

說起衛星照片，大家最熟悉的莫過于“谷歌地圖”所提供的高清圖像。包括谷歌在内，多數地圖公司都是從一家名為“數字地球儀”的民用遙感衛星運營商處購買圖片，這些圖片又是由WorldView系列衛星拍攝的。

WorldView-3發射時，多家媒體對這顆高分辨率衛星進行了報道，稱它的分辨率達到31厘米，可以“在617公裡高的”太空“抓拍車牌号碼，識别樹的種類”。

事實上“31厘米”是WorldView-3拍攝全色（黑白）圖像時的最高分辨率，它的彩色圖像分辨率僅為1.24米。

有媒體稱美國衛星能“抓拍車牌”

媒體報道混淆了“分辨率”的概念，有意無意地讓人以為31厘米的分辨率就是看清楚31厘米大小的東西，而實際上它指地面這個尺寸的物體在衛星圖像上顯示為“一個像素點”。

讓我們來看一張新能源汽車車牌的尺寸示意圖，它有48厘米寬，14厘米高。在衛星圖像中，這個尺寸的物體隻是兩個模糊的小點。

車牌太小并且豎直安裝，衛星拍不到

據稱美國偵察衛星“鎖眼”的分辨率達到10厘米，它可以看清地面的車牌嗎？

也不行，在“鎖眼”的圖像中，車牌的大小還不到20個像素點，你也許知道那是個車牌，但不能分辨它的數字。車牌上的數字筆畫為1厘米粗，數字間隔為1.2厘米，也就是說衛星的分辨率至少要達到2厘米，才能通過算法大緻看出車牌号是多少——如果你把車牌放在車頂的話。

事實上，所有的車牌都是豎直安裝的汽車前後側，衛星對地面拍照也大多是垂直的，這樣它就不可能拍到車牌。

鎖眼衛星拍人像會丢失細節

以目前人類的科技水平，我們可以用錢“砸”出一顆超高清衛星，拍攝地面1毫米大小的物體嗎？

光學衛星要想拍清楚地面物體需要滿足這樣幾個要素：足夠大的鏡頭，足夠近的距離，足夠長的曝光時間。

在250公裡高度運行的衛星，要想“看”清楚地面1毫米的物體，它的分辨角隻有0.000000004度，理論上鏡頭的直徑達到183米！沒有任何一個衛星能帶着這麼大一個鏡頭上天。

既然無人機用小鏡頭可以拍出高清照片，我們也可以下降衛星的高度，讓它在100公裡高的太空拍攝，這樣一來，它鏡頭的直徑能縮小到73.2米，這對于衛星來說還是太大。拍攝分辨率為1厘米的圖像，衛星鏡頭的直徑至少得7.3米。

還可以降高度嗎？再往下就進入大氣層了，衛星用不了幾天就會墜毀。為了偵察對手，美國發射過許多顆“鎖眼”衛星，它們貼着大氣層飛，使用壽命都不長，而上升高度就隻能得到不那麼清晰的圖像。

鎖眼衛星為了獲取10厘米分辨率犧牲壽命

衛星隻有在3.6萬公裡的靜止軌道才能做到相對于地面“懸停”，對于偵察衛星來說，這個距離太遠。而要拍得清楚就得飛得更低，這時候衛星每90分鐘繞地球飛一圈，軌道速度達到每秒7.7公裡。這麼快的相對速度，地面目标曝光時間太短，對拍照片不是好事。加之衛星上的發動機、力矩陀螺和太陽能帆闆等設備造成的振動，即便鏡頭夠大，也會影響清晰成像。

衛星相對地面運動速度極快

我們看夜空中的星星會“一閃一閃”，這是因為不同密度的空氣在流動過程中對光線産生不規律的折射現象。無論是天文學家對星空成像，還是衛星拍攝地面的高清照片，都需要把大氣湍流考慮進去，照片分辨率越高，大氣湍流的影響越明顯。

大氣湍流會影響對月面觀測

有朋友說，你講了這麼多，怎麼解釋人家衛星照片就是比我們清晰許多倍？

事實上，大家在“谷歌地圖”中看到的許多城市鳥瞰圖片并不是衛星照片，而是由飛機航拍照片拼成的數字化圖片。這正是深圳或上海的衛星圖不如紐約和芝加哥清楚的原因。飛機飛得低，它自然就能拍出分辨率優于10厘米的圖像。

谷歌衛星地圖中兩地機場清晰度不同

現在做一個簡單回顧：

衛星照片是不是清楚，取決于衛星鏡頭的大小、軌道高低、以及星上遙感設備是否足夠先進。但無論多先進的遙感衛星，它都不能做到拍攝地面的車牌、“讀報紙”，或者辨認出“你是你”。

許多“衛星地圖”是由航拍照片拼接而成，不是什麼高級衛星拍出來的圖像。

參考資料及圖片來源：

TECHTiMES：“WorldView-3衛星能抓拍車牌，識别樹種”

維基百科：鎖眼衛星，偵察衛星，衛星圖像，數字地球儀，worldview-3

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