北京
南非自由州省半干旱的平原上，維特河沿岸分布著一片圓形和矩形拼接的農(nóng)田。這些田地從太空俯瞰，不像莊稼地，更像一幅現(xiàn)代抽象繪畫——紅、綠、藍三色交錯，幾何感強烈，與周圍土黃色的荒原形成鮮明對比。
這幅畫面由美印合作的對地觀測衛(wèi)星NISAR在2025年11月至2026年3月間10次過境拍攝的數(shù)據(jù)合成。衛(wèi)星搭載的L波段合成孔徑雷達不依賴可見光拍照，而是發(fā)射雷達信號并分析回波的偏振狀態(tài)。植被的結(jié)構(gòu)特征——莖稈粗細、葉片密度、植株高度——會影響雷達波的散射方式，因此不同作物在數(shù)據(jù)中呈現(xiàn)出截然不同的信號特征。科學家將多次觀測的散射行為統(tǒng)計合成，得到一張覆蓋整個南半球生長季的農(nóng)業(yè)活動快照。
“這是一張漂亮的圖片，但它也向我們傳遞了重要的信息。”馬薩諸塞大學阿默斯特分校科學家、NISAR科學團隊生態(tài)系統(tǒng)負責人保羅·西凱拉解釋說，“在NISAR的數(shù)據(jù)中，玉米和向日葵等作物看起來與森林不同，因為它們的植株大小和生長周期存在差異。”
這張偽彩色合成圖中的綠色表示植被覆蓋的區(qū)域，紅色表示無植被的地表，藍色則反映植被在一個生長季內(nèi)的變化速度。穩(wěn)定的植被——例如林地——呈現(xiàn)出淺藍色調(diào)。而小麥和玉米這類在整個季節(jié)中結(jié)構(gòu)變化顯著的作物，則表現(xiàn)為深藍色。
實際上，大多數(shù)像素都混合了上述三種顏色，產(chǎn)生了畫面中豐富多變的色調(diào)。以生長迅速的植物為例：它們在生長階段貢獻了綠色分量，采收后又暴露出大片裸露土壤，貢獻了紅色分量，兩種信號疊加使得田塊呈現(xiàn)出橙色。科學家指出，該地區(qū)的向日葵通常符合這一模式，不過要確認某塊具體田地的作物種類，仍需地面驗證。
這套分析方法雖然流程相對簡單，但建立在海量數(shù)據(jù)之上。NISAR向地表發(fā)射雷達脈沖，并測量返回信號中交叉極化與同極化的比例關(guān)系，從中提取植被和地表結(jié)構(gòu)的信息。將多次衛(wèi)星過境的雷達測量結(jié)果按像素進行統(tǒng)計計算后，研究人員構(gòu)建出了一幅覆蓋整個生長季的地表特征圖譜。這種技術(shù)為監(jiān)測作物發(fā)育進程、灌溉效果和土地利用變化提供了一種可重復操作的手段。
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