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谷歌地球高清卫星影像地图来源于这
作者:admin  日期:2019-10-31 13:45 来源:未知 浏览:

  到上个世纪80年代末90年代初,Landsat系统通过几代卫星更替,二十年如一日地不断向地面发回大量遥感影像,一个已经初具规模。而如何处理这些数据使其得到合理应用而不是躺在故纸堆里睡大觉,成为世界各地数据管理技术研究者们的主要课题。“我们当时的主要任务之一就是设计可直接读出数据分析结果的终端,使得全球各地的遥感图像使用者获得实时的天气数据向NASA提出,可否发展一颗卫星来连续不断地观看整个地球,并且任何能够上网的人都能进行这种观看。”

  这是戈尔1998年在洛杉矶的加利福尼亚科学中心所发表的公开演讲中提到的“数字地球”的概念雏形。这个概念与今天我们看到的GE非常相近:一个自转的虚拟地球,与互联网连接而获得大量本地地理数据,可随意选择观看点,并人为控制地球表面图像的放大或缩小,等等。但是很显然这些并不一定要通过发射一颗新的卫星来实现,面对副总统的要求,NASA给威廉•坎贝尔的指令是“设法找到一种替代方式来实现相似效果”。解决方案很简单:将储存在不同地面系统中的卫星图像的数据进行集成处理即可。

  威廉•坎贝尔带领他的团队做出了一个网页,将国界、地形、植被等地理信息逐步合成到页面上转动的虚拟地球中去。将二维图片拼接出三维效果并不太难。 “数字图像处理系统让你可以自由地在不同的图像和地图间转换和叠加。我们知道所使用单幅影像数据的尺寸、经度、纬度,也知道实际地球的尺度(前者对应到后者上实际可视作二维的),通过在两者之间建立地理参考坐标点的方法,我们就能方便地拼接出一个三维的虚拟地球。”威廉•坎贝尔向本刊记者解释,“而观看者的视觉效果取决于卫星图片本身的分辨率,比如Landsat一开始的精度是80米,后来提高到30米和15米,而气象卫星拍摄的图片通常都是千米级。”

  与后来的GE不同的是,威廉•坎贝尔团队设计的虚拟地球还整合进了实时的天气图像信息,甚至南极上空臭氧层空洞变化的实时数据。威廉•坎贝尔告诉本刊记者:“这个地球不仅能观看静态的地面景象,还可以通过旋转来观看全球气象变化的动态状况,而这也是这一系统所碰见的最困难的技术问题之一。我们必须首先登录位于全球不同地点的地面站服务器,传输实时气象图片数据到我们的电脑,拼接图像,完成全球覆盖,并保证图像叠加后地理位置的准确性。另一大挑战是我们必须以网页的形式呈现结果。那可是在90年代,我们必须克服那时的电脑和互联网发展水平的限制。”

  1996到2000年期间,这一命名为“从太空看地球”(Global View from Space)的虚拟系统在互联网上24小时免费向全世界开放。“任何人都能够登录使用我们的系统,最高峰时每月有1万多用户,3年多大概累计用户几百万。”威廉•坎贝尔向本刊记者估算,“大多数用户来自教育、军方、股票市场或电影电视娱乐行业。没有广告,系统的名声主要来自于那些好奇的用户在我们网站上的探索和他们之间的口耳相传。我们当时联系过若干家其他国家的政府网站以及几所世界知名大学的网站,据我所知,在那时,开发出这样一个虚拟地球系统的我们算得上是独一无二。”

  威廉•坎贝尔的设想是最终将“从太空看地球”系统变成一个世界范围内的地理信息搜索引擎。“可惜这一项目仅靠我向NASA总部申请的卫星相关技术开发的研究经费的一小部分来支撑,由于缺乏赞助资金,再没有机会来实现。”他说。“从太空看地球”上线时,Google还未诞生,而它关闭5年后,Google顺理成章地接下了坎贝尔的设想的接力棒。

  GE在回答本刊提出的采访问题时,提供了原创团队成员之一、软件工程师马克•奥宾(Mark Aubin)有关诞生之路的回忆。奥宾回忆说:“谷歌地球的创意来自一个图片软件Flipbook。(Flipbook是一个非常不错的二维动画制作软件。简而言之就是动画书,而且有1600种颜色可供选择)1996年,当我在美国硅图公司(SGI)工作的时候,那时SGI将要发行一款硬件‘InfiniteReality’(无限真实),它被用于美国奥尼克斯工作站,可以让人们创制具有格外真实质感的图像。在一次头脑风暴会议期间,有人传阅了一本由Charles和Ray Eames(夫妇)创作的叫做《Powers of ten》的书(书是根据1978年由Charles和Ray Eames拍摄的一部10分钟的短片改编的,书中记录了42张大小相差10倍的图片),并建议我们要生产的样本可以像书里介绍的那样通过成像来发展。在讨论了一系列的可能性之后,我们决定从外太空对整个地球的成像开始,然后一步一步接近,将成像放大。”

  奥宾和伙伴们的实验从欧洲开始,“当可以看见日内瓦湖的时候,将注意力集中在阿尔卑斯山的马特峰,之后慢慢下降,最后到达任天堂64(任天堂公司开发的第三代家用电视游戏机)的一个3D模型”。因为实验使用的是SGI设计的图像集成电路片。“放大到任天堂的包装盒之后,我们将停留在印有我们(SGI)Logo的集成电路片上。然后我们再慢慢缩小回空间,直到再次看到整个地球。”奥宾回忆道。

  这个样本叫做“从太空到你的脸”(Space-to-Your-Face)。当它在全世界范围展示了上千遍之后,奥宾清楚地知道了人类对从这个角度观察世界非常感兴趣。在一个学校的讨论组上,老师们居然从椅子上跳了起来,手指着屏幕上的地点,如同要飞越地球一样,狂喜地说:我必须把这个用在我的教室里!

  只过了几年,由于计算机和网络技术的发展,在全世界任何地方,通过在标准的个人电脑上使用移动漫游技术,都能以足够快的速度传送高分辨率的图像。奥宾决定离开SGI,和其他一些人成立团队组建了Keyhole,发行了第一款数字地球产品。2004年10月,谷歌收购了Keyhole。2005年6月,GE诞生了。看起来GE和以前Keyhole的产品在功能上没有太大的差别,只是界面做了调整,但有两点重大不同:一是Google将最基本版本的GE定义为免费软件,可以不限时间自由使用,这让GE拥有了6亿用户。这是一个让GE的首席技术执行官迈克尔•琼斯(Michael Jones)也很吃惊的数字。“我喜欢GE,但是我不知道有6亿人也喜欢。这是很大一部分人。我的办公室里有一个地图,列了中国、印度、印尼,还有其他国家。在最下面是谷歌地球。这是人数的列表。然后我们就要爬这个楼梯,来改变排名。现在我们已经是第三名了。现在是:中国、印度、谷歌地球,其他的国家到下面去了。”GE的另一个不同是它的数据库。琼斯也说过,“收集数据是最困难的”。但20年的商业卫星发展史帮他们解决了一部分问题。“我们就买照片。我们给商业卫星公司打电话,用信用卡付款,然后买到照片。而这种买照片的行为是全世界政府都允许的。所以我们就可以避免那些法律上的、政治上的问题。”琼斯说。在GE的每幅地图下角,都可以看到一个或者几个卫星公司的名字:SPOT、GOI、DGI……这些商战中的胜者,成为GE的主要数据源。GE将他们提供的影像做技术上并不高明的拼接,甚至很多图像还能看到粗糙的边界,然后添加多层信息,比如国家边界,街道、学校、公园的名称等使图像更具实用性。这些信息有多种来源:商业提供、当地政府机构、公共领域收集,私人、国家甚至各国政府。“现在,‘谷歌地球’有上百亿万字节的地理数据,并且每天都在增长。这些数据还不包括大众为了提高图像质量而建立的临时获得数据来源的项目。”奥宾说。谷歌已经能够在140多个国家提供让用户自己贡献或者编辑地图内容的功能。用户甚至可以自己去画图,画道路、画河流、画山都可以。这些地图完全是用户自己贡献的,琼斯说一年之内就已经收集到5亿个更改。网友对观看真实世界的热情,甚至让一些国家的政府方担心有泄密的危险。

  故事并没有结束。“一旦人们开始使用‘谷歌地球’,他们开始产生疑问。比如:为什么一些图像很模糊,而另一些很清晰?”奥宾说,“是的,一些部分的图像仍然模糊。但在过去的10年中,从这个工程的建立开始,它的发展势头以指数增长。就个人而言,我已等不及想看看,当我们把属于我们自己的‘Flipbook’翻向新的一页的时候,未来10年将发生什么。”

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