美国卫星分辨率高，可清晰拍摄车牌号，还能人脸识别，是真的？

经常听到一种说法，称美国科技发达，卫星地图清晰，其侦察卫星分辨率更是达到1厘米甚至1毫米，能在高空拍摄地面车牌号码、判读报纸上的标题文字，还能通过人脸识别知道你是谁！

真有这么神吗？

飞机航拍照片常被误认为高清卫星图

在长光卫星发布“吉林一号高分03D”第一组高清图像之后，一些朋友赞叹卫星图片清晰，也有人不以为然：“这有什么，人家XX卫星地图比这清楚多了”，“开车上路，人家分分钟拍到你的车牌号码，没有秘密可言”。

首先让我们陈述事实：太空中的卫星既不能识别地面1毫米大小的物体，也不可以判别车牌，它更不可能通过图像看出你是谁。这与卫星是否先进无关，而是由物理定律决定的。

吉林一号卫星高清图片

说起卫星照片，大家最熟悉的莫过于“谷歌地图”所提供的高清图像。包括谷歌在内，多数地图公司都是从一家名为“数字地球仪”的民用遥感卫星运营商处购买图片，这些图片又是由WorldView系列卫星拍摄的。

WorldView-3发射时，多家媒体对这颗高分辨率卫星进行了报道，称它的分辨率达到31厘米，可以“在617公里高的”太空“抓拍车牌号码，识别树的种类”。

事实上“31厘米”是WorldView-3拍摄全色（黑白）图像时的最高分辨率，它的彩色图像分辨率仅为1.24米。

有媒体称美国卫星能“抓拍车牌”

媒体报道混淆了“分辨率”的概念，有意无意地让人以为31厘米的分辨率就是看清楚31厘米大小的东西，而实际上它指地面这个尺寸的物体在卫星图像上显示为“一个像素点”。

让我们来看一张新能源汽车车牌的尺寸示意图，它有48厘米宽，14厘米高。在卫星图像中，这个尺寸的物体只是两个模糊的小点。

车牌太小并且竖直安装，卫星拍不到

据称美国侦察卫星“锁眼”的分辨率达到10厘米，它可以看清地面的车牌吗？

也不行，在“锁眼”的图像中，车牌的大小还不到20个像素点，你也许知道那是个车牌，但不能分辨它的数字。车牌上的数字笔画为1厘米粗，数字间隔为1.2厘米，也就是说卫星的分辨率至少要达到2厘米，才能通过算法大致看出车牌号是多少——如果你把车牌放在车顶的话。

事实上，所有的车牌都是竖直安装的汽车前后侧，卫星对地面拍照也大多是垂直的，这样它就不可能拍到车牌。

锁眼卫星拍人像会丢失细节

以目前人类的科技水平，我们可以用钱“砸”出一颗超高清卫星，拍摄地面1毫米大小的物体吗？

光学卫星要想拍清楚地面物体需要满足这样几个要素：足够大的镜头，足够近的距离，足够长的曝光时间。

在250公里高度运行的卫星，要想“看”清楚地面1毫米的物体，它的分辨角只有0.000000004度，理论上镜头的直径达到183米！没有任何一颗卫星能带着这么大一个镜头上天。

既然无人机用小镜头可以拍出高清照片，我们也可以下降卫星的高度，让它在100公里高的太空拍摄，这样一来，它镜头的直径能缩小到73.2米，这对于卫星来说还是太大。拍摄分辨率为1厘米的图像，卫星镜头的直径至少得7.3米。

还可以降高度吗？再往下就进入大气层了，卫星用不了几天就会坠毁。为了侦察对手，美国发射过许多颗“锁眼”卫星，它们贴着大气层飞，使用寿命都不长，而上升高度就只能得到不那么清晰的图像。

锁眼卫星为了获取10厘米分辨率牺牲寿命

卫星只有在3.6万公里的静止轨道才能做到相对于地面“悬停”，对于侦察卫星来说，这个距离太远。而要拍得清楚就得飞得更低，这时候卫星每90分钟绕地球飞一圈，轨道速度达到每秒7.7公里。这么快的相对速度，地面目标曝光时间太短，对拍照片不是好事。加之卫星上的发动机、力矩陀螺和太阳能帆板等设备造成的振动，即便镜头够大，也会影响清晰成像。

卫星相对地面运动速度极快

我们看夜空中的星星会“一闪一闪”，这是因为不同密度的空气在流动过程中对光线产生不规律的折射现象。无论是天文学家对星空成像，还是卫星拍摄地面的高清照片，都需要把大气湍流考虑进去，照片分辨率越高，大气湍流的影响越明显。

大气湍流会影响对月面观测

有朋友说，你讲了这么多，怎么解释人家卫星照片就是比我们清晰许多倍？

事实上，大家在“谷歌地图”中看到的许多城市鸟瞰图片并不是卫星照片，而是由飞机航拍照片拼成的数字化图片。这正是深圳或上海的卫星图不如纽约和芝加哥清楚的原因。飞机飞得低，它自然就能拍出分辨率优于10厘米的图像。

谷歌卫星地图中两地机场清晰度不同

现在做一个简单回顾：

卫星照片是不是清楚，取决于卫星镜头的大小、轨道高低、以及星上遥感设备是否足够先进。但无论多先进的遥感卫星，它都不能做到拍摄地面的车牌、“读报纸”，或者辨认出“你是你”。

许多“卫星地图”是由航拍照片拼接而成，不是什么高级卫星拍出来的图像。

参考资料及图片来源：

TECHTiMES：“WorldView-3卫星能抓拍车牌，识别树种”

维基百科：锁眼卫星，侦察卫星，卫星图像，数字地球仪，worldview-3