第七章 地理空間情報搜集、處理、開發利用和分送 處理、開發利用

如上所述,依靠電磁波譜的單獨各部分(可見光、紅外、無線電)或將許多波段組合成一個單獨的圖像(多光譜、高光譜,或超光譜),就能夠獲得成像。但是,獲得成像後,成像還需要處理和開發,將其轉換為情報數據。

計算機可以用來對所提取的信息進行數量和質量的提升和改進。顯然,數字電光成像的格式便利於這種操作,但即使是傳統相機獲得的模擬圖像也能被轉換成數字信號。總之,計算機將圖片分解為數百萬的電子脈衝,然後利用數學公式來處理色彩、對比度、每個點的亮度。每個圖像可以以不同的方式重新組合,以突出被隱藏在原始圖像中的特徵和目標。

計算機處理使圖像解讀人員能夠:

●根據在光譜不同波段中拍攝的若干個照片,建立多色的單獨圖像,使圖案更為清晰;

●通過調節視角和光學變形,恢複物體的形狀;

●改變物體和背景之間的對比值;

●銳化模糊的圖像;

●恢複被雲層嚴重阻隔的地面細節;

●實施電子光學減法,較晚照片與較早照片相減,使場景中不變的物體消失,而新物體(比如正在建設的導彈發射井)就會保留下來;

●增強陰影;

●抑制閃光。

計算機處理,在減輕攝影測量人員和成像解讀人員的負擔方面作用重大。攝影測量人員負責利用物體投射的陰影(和其他數據一起),從空中圖片中判斷物體的尺寸和規模。成像解讀人員提供照片中物體的本質,其依據的信息諸如:有哪種類型的板條箱能裝載米格-29,或者中程彈道導彈(IRBM)地點,或光導纖維工廠從150英里的太空看上去是什麼樣。這類信息會在解讀關鍵線索中體現,正如表7.3中所列出的。因此,解讀人員可能在只有一些建築物的圖像中看到挖掘現場、礦井井架、起重機、廢物堆、傳送帶、推土機和挖掘機。解讀要領會認為這是一個礦。特殊類型的設備,廢物堆和礦石堆的色調或顏色,當地的地質可能會更進一步說明這是一個鈾礦。

任何電光、紅外或雷達成像系統的最終效果基於幾個因素,最突出的因素就是空間解析度,是對物體可被測量和探測的最小尺寸的單純測量。解析度「越高」,從圖像中提取的細節就越多。還應注意到的是,解析度是多個因素的產物,這些因素包括感測器、大氣條件和軌道參數。所需的解析度程度取決於所需情報的特殊性。

數字衛星成像也可以被用於情報目的之外的目標設施或活動。這些數據與高程數據結合起來,可被用於製作目標區域地面景觀的三維圖像,比如伊拉克和奈及利亞的三維圖像。這一功能是在噴氣推進實驗室里首次開發出來的,可以被用於了解某個特殊地理區域或特殊設施內的個人情況,從國家領導人到特別軍事力量到秘密情報人員。

1994年的春天,中央情報局發現了它的額外功能。當建立起某個區域的三維視圖時,人們可以使用操縱桿在區域里漫步並進入三維建築內。這種導向體驗對於檢查人員、情報官員和特種部隊人員都非常有用,能夠在真正進入建築之前就進行預覽,這種體驗使他們受益匪淺。

五項不同的解讀任務分門別類區分開來。探測指探明感興趣的單位或目標或某個活動的類別。大體識別指判斷某個大體的目標種類,而精細識別指在已知種類的目標種類中進行識別。描述指詳細說明尺寸-規模、構造-布局、成員-結構、單位數量。技術情報是判斷武器和設備的特定特徵和表現能力。表7.4提供了對各解讀任務所需要解析度的估算。

除解析度以外,評價某個成像系統功效的其他因素,包括覆蓋速度、讀取速度、分析速度、可靠性和增強能力,也是至關重要的。覆蓋速度是指在既定時間內能測量出來的範圍;讀取速度是指將信息處理成對成像解讀人員有意義的格式所需要的速度,而可靠性是系統產生有用數據所使用的那部分時間。強化能力指是否能夠強化初步圖像,提取出更多有用的數據。

使用捕食者可以測試照片所包含的元數據,比如地理坐標。這類元數據不會出現在圖像上,但可被計算機讀取,它可以被用於「通過圖形疊加來生成一個移動數字地形圖,並顯示在一個單獨的屏幕」。

據稱,中央情報局2009年投資於該項技術,試圖使衛星成像和空中成像能夠與地圖合併,這樣能夠開發出成千上萬的數據來源,以獲得圖像中關注點的信息。期待項目完成後,中央情報局人員可以點擊視頻中顯示的建築物或者其他設施,就會彈出各種信息,包括租戶的身份和他們的電話號碼、公司記錄,公司和組織網站鏈接,以及關於該地點租戶或事件的新聞報道和財產記錄。

無人機可獲得全動態視頻,這導致了新的研究和開發工作,以找到能更有效傳播和使用該成像的各種系統。到2010年6月,軍方檔案擁有捕食者無人機收集的40萬小時的視頻,但是由於分析人員沒有搜索信息的手段,這些檔案幾乎毫無用處。2015年,據稱空軍情報、監視和偵察局一直以來每天會搜集大約1600小時視頻,同時每天超過7TB的數據流經分散式通用地面系統(Distributed on Ground System)。2010年,空軍和其他偵察專家與來自電視行業的專家一起工作,調整改變美國國家橄欖球聯盟和其他體育廣播的方法,以期能夠快速找到所需內容和顯示重放,並能為圖像添加註釋。

其他情報機構也資助了該領域的其他工作。2008年9月,Kitware,一家小軟體公司,與19個合伙人一起,贏得了國防部高級項目研究局(Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA)一項合同的初步階段,要求建立監控直播視頻傳輸和在大量存檔視頻中檢索出感興趣活動的能力。2009年8月,國防部信息系統局(Defense Information System Agency)代表(現已不存在的)聯合部隊司令部和國家安全局,發起了一個名為「勇敢天使」(VALIANT ANGEL)的提議,包括僱傭洛克希德·馬丁公司和哈里斯廣播公司「提交哈里斯軟體的軍方版本,該軟體能為體育比賽實況轉播人員和新聞廣播員管理和重放視頻」。目的是讓情報用戶們能夠利用關鍵詞、位置和時間來檢索視頻。

勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室承擔了另一項提高成像數據功能的工作。原型系統可以將有人駕駛和無人駕駛偵察航空器獲得的原始的廣域視頻進行1000倍的壓縮,大大提升了快速傳輸數據的能力。這個系統壓縮的數據包括靜止的背景圖像、圖像晃動和大氣畸變。另外,該系統的運演算法允許偵察系統「在自動搜尋……異常現象或預先選定目標的同時,能夠全天候地『盯住』關鍵人、車輛和位置」。

上一章目錄+書簽下一章