胡波 刘明:遥感技术在海域态势感知中的应用

2021-10-14

  • 胡波:“南海战略态势感知计划”主任、清华大学战略与安全研究中心客座研究员

    刘明:上海觅熵科技有限公司

    “海域态势感知”(MDA)在美国被定义为“来自每个机构和每个国家的数据的全面融合,以提高对海事领域的了解”,被国际海事组织定义为“对可能影响安全、经济或环境的与海事领域相关的任何事物的有效理解”。在一个小型船只可以变成对抗海军驱逐舰的武器、海盗可以劫持船只索要赎金的世界里,“海域态势感知”越来越重要。

    遥感(remote sensing)是指非接触的、远距离的探测技术。一般指运用传感器/遥感器对物体的电磁波辐射和反射特性的探测。通过获取其反射、辐射或散射的电磁波信息(如电场、磁场、电磁波、地震波等信息),并进行提取、判定、加工处理、分析与应用的一门科学和技术。航天遥感能从不同高度、大范围、快速和多谱段地进行感测,利用可见光、多光谱、高光谱、SAR等多种传感器获取大量信息,非常适合在广阔的海洋上监测定点目标的变化,并通过与其他传感信息(如AIS、ADS-B)的结合,及时获取移动目标影像,感知海上军事行动的动态。

    海洋浩瀚。在很长一段时间里,即使像航空母舰那么大的船也难被找到,更不用说实时追踪这种“大海捞针”式的任务。直到近些年,这种能力还仅被装备最好的军队掌握。间谍飞机、潜艇、军用卫星或通信拦截都是价格不菲的方法和手段。但是今天,在海洋遥感领域正发生着一场“革命”。

    20年前,第一颗商用高分辨率卫星IKONOS 由美国发射。在那以后,卫星数据“爆炸”性增加,商业航天蓬勃发展。2018年起,全球发射遥感卫星总数平均每年超百颗,累计在轨遥感卫星超过800颗(中国有140多颗在轨),增长速度还在加快。立方体卫星和纳米卫星星座的最新发展大大增加了可用图像的数量,海洋遥感接近实时光学监控。

    美国智库战略与国际问题研究中心(CSIS)下属的“亚洲海事透明倡议”(AMTI)在全球范围内较早利用卫星遥感技术持续监控南海诸岛态势变化,并基于此进行政策分析和相关炒作。AMTI对岛礁的观测基于高分辨率可见光遥感技术,数据源主要来自商用卫星公司Maxar,曾对中国永兴岛、渚碧礁和美济礁等28个岛礁进行观测,不定期发布变化情况对比。

    “南海战略态势感知计划”(SCSPI)自2020年起基于多种光谱和遥感AI技术,利用国内外遥感卫星影像对南海岛礁等静态目标和军舰等动态目标进行监测。

    对于海上军事行动部署,由于活动范围大、目标对象移动性及隐蔽性强,难以通过单一遥感技术进行海上目标追踪识别。但随着卫星覆盖增加,以及AIS、ADSB通信识别信号的引入,多源数据融合定位解决方案正在被更多开源情报分析师们使用。以信号和时间为基础,计算舰只行驶方向和距离,分析人员已能绘出船舶航向图,并与卫星路径结合,通过人工智能技术快速识别舰只和编队。

    依托开源数据和智能计算,SCSPI已可对南海及其周边活动的大型军舰和公务船进行准确识别和掌握,为国内外关心南海局势的官员、专家和大众提供一定实证分析基础。各国官方和民间力量都在尽自己最大的能力来构建海域态势感知能力,越南、菲律宾等中国周边国家也在搭建官方的海域态势感知计划。

    遥感在海洋环境监测方面也发挥着越来越重要的作用。德国遥感数据中心 (DFD)正在开发和集成从星载合成孔径雷达 (SAR) 图像数据中获取有关溢油、船舶或冰山探测信息的处理系统。欧盟委员会推动了一系列项目,试图提供有关海域态势感知领域未来所需的技术和见解。

    随着遥感技术的发展,遥感卫星数量每年以几倍数量增加,无论是时间分辨率,还是空间分辨率,均会得到极大提升,为海域态势感知提供更丰富可靠的手段,增加相关区域态势的透明度,大幅提高国际社会的客观认知,促进各方沟通与交流。

    文章刊登在《世界知识》2021年第19期


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