问题

如何通过卫星图判断这架飞机距离地面的高度?

回答
这确实是一个非常有趣且富有挑战性的问题。直接从卫星图像判断飞机离地面的精确高度,并非易事,但我们可以通过一些间接的方法,结合一些常识和推断,来大致估计或者说判断一个大致的高度范围。我将从几个方面来详细说明。

首先,我们需要明确一点:卫星图像本身并不直接包含“飞机离地高度”这个元数据。 卫星拍摄的是地表和物体在空间中的投影,它记录的是X、Y坐标和反射的光谱信息。要获得高度,通常需要依靠其他传感器(如雷达)或者更复杂的处理技术。

但是,我们可以利用卫星图像提供的视觉信息,进行一些“类比”和“推断”来达到目的。

一、 通过参照物进行视觉对比和比例估算

这是最直观也是最可行的方法。我们可以在卫星图像上找到已知高度的物体作为参照物。

1. 选择合适的参照物:
建筑物: 如果飞机正好飞过有高层建筑的城市区域,我们可以尝试找到一栋高度已知的建筑(例如,通过公开资料查询某栋知名摩天大楼的高度)。然后,在卫星图像上,比较飞机大小与该建筑高度在图像中的比例。
高塔或天线: 很多机场或工业区会有高塔、通讯塔等,这些物体的尺寸通常是固定的,可以作为参照。
地形特征: 虽然不如人造建筑精确,但例如某些山丘、桥梁等的高度,在某些情况下也可以作为粗略的参考。

2. 进行比例估算:
步骤:
在卫星图像上测量: 在图像编辑软件(如Photoshop, GIMP,甚至一些在线地图工具)中,用鼠标或尺子工具测量参照物在图像中的像素长度(或实际地理长度,如果知道比例尺的话)。
测量飞机大小: 同样测量飞机在图像中的长度。
计算比例: 假设参照物实际高度为 H_ref,在图像中的像素高度为 P_ref;飞机在图像中的像素高度为 P_plane。那么,飞机真实的尺寸(在这个二维投影中)大约是 (P_plane / P_ref) H_ref。
关键问题: 问题在于,我们测量的是飞机的“长度”,而不是“高度”。飞机在卫星图像上是一个二维投影。我们看到的飞机大小,更接近于飞机的“翼展”或“机身长度”。这只是飞机尺寸的一个方面。要推断高度,我们需要进一步的联想。

3. 从尺寸联想到高度(这是最困难但也是最关键的一步):
飞机尺寸与类别的关联: 不同类型的飞机,其尺寸差异巨大。一架小型私人飞机和一架大型客机,即使在相同的飞行高度,它们在卫星图像上的投影大小也会有很大不同(如果它们的尺寸比例一致的话)。所以,首先要尝试识别飞机类型。
不同高度下的视觉差异: 当飞机飞得越高,它在卫星图像上的“投影”就越小(除非卫星分辨率极高,能捕捉到更多细节)。更重要的是,细节会变得模糊。例如,如果一架飞机在2000米高度,它在图像中的轮廓可能会比较清晰,能看到一些机翼和机身的细节。而如果它在10000米高空,它可能只是一个模糊的光点或小斑点,很难辨认出具体细节。
结合常识与经验: 我们的经验告诉我们,起飞和降落阶段的飞机离地面很近,而巡航阶段的飞机离地面很远。
低空(起降阶段): 几百米到几千米。这时飞机在图像上应该显得相对“大”,能看到一些结构特征。
中低空(如航拍高度): 几千米到七八千米。飞机大小适中,细节可见。
巡航高度(万米级别): 很多客机巡航高度在800012000米。在这个高度,飞机在通常分辨率的卫星图像上,很可能只能看到一个非常小的点,或者非常模糊的轮廓,很难分辨出具体的机型和结构。除非是分辨率极高的军用侦察卫星,或者飞机正好处于一个特殊的角度。

二、 利用航空管制区域和机场信息

如果飞机出现在机场附近或者已知的航线区域,我们可以进行更合理的推断。

1. 机场附近:
起飞/降落阶段: 在机场跑道附近,飞机高度一定非常低,可能只有几十米到几百米。
爬升/下降阶段: 飞机离开或靠近机场时,会有一个逐渐爬升或下降的过程。这个过程的高度变化相对规律。

2. 已知航线: 如果卫星图像能够捕捉到飞机在著名航线上,并且我们知道该航线通常的巡航高度,那么就可以进行推断。例如,跨洲际航线通常在10000米以上。

三、 考虑卫星图像的特性和分辨率

卫星图像的分辨率至关重要。

1. 高分辨率卫星图像: 如果是商用高分辨率卫星(如IKONOS, GeoEye, WorldView系列),其地面分辨率可以达到0.30.5米。在这种分辨率下,即使飞机在几千米高空,也可能被拍摄到并显示出一定的细节,甚至识别出机型。在这种情况下,结合参照物进行比例估算会相对准确一些。
2. 低分辨率卫星图像: 如果是普通分辨率的卫星图像,可能只能显示几十米级别的细节。在这种情况下,飞机可能只会显示为一个点或一个模糊的斑块,难以进行精确的尺寸估算,更多只能依靠“出现”或“不出现”来判断是否在低空。

四、 通过反射特征和阴影(非常规且依赖条件)

在某些极特殊的情况下,我们还可以尝试利用其他线索,但通常非常困难,且依赖于光照条件和卫星的传感器能力。

1. 反射特征: 飞机在高空时,如果阳光直射,金属机身可能会产生强烈的反光。但这种反光在卫星图像上是否能被有效地捕捉和解读为“高度”的指示,非常不确定。
2. 阴影: 理论上,如果飞机在非常低的、近乎垂直的俯视角度拍摄,并且地面有可以辨认的特征,且光照条件合适,也许能看到飞机投下的阴影。通过阴影的长度和太阳的高度角,可以间接推算物体的高度。但卫星拍摄的角度通常不是严格的垂直俯视,而且要找到一个清晰且可用的阴影非常困难。

总结一下判断思路(更像一个逻辑推理过程):

1. 首先确定是否能“看到”飞机: 如果卫星图像上根本没有出现任何类似飞机的亮点或痕迹,那可以推断飞机要么不在该区域,要么在非常高的高度且不被当前的卫星分辨率捕捉到。
2. 识别飞机在图像中的大小和清晰度:
非常小的点/模糊斑块: 可能在很高的高度(如巡航高度,万米级别)。
清晰的轮廓,但比例不大(相对于参照物): 可能在中低空(几千米到七八千米)。
相对“大”且细节明显: 可能在非常低的高度(起降阶段,几百米到几千米)。
3. 结合参照物进行比例估算(如果可能): 找到已知高度的参照物,对比飞机在图像中的尺寸,推测其“投影”尺寸。
4. 考虑地理位置信息:
机场附近: 极大概率处于低空或中低空。
正常航线: 可以参考该航线的典型巡航高度。
5. 综合判断: 将以上所有线索结合起来,进行一个“可能性”的判断。例如,如果飞机在机场跑道旁,看起来比较大,那么高度就在几百米以内。如果飞机在平原地区,看起来只是一个小点,旁边没有高大建筑,那可能是在中低空。

举例说明:

假设你在卫星图像上看到了一个亮点,它位于一个机场的跑道附近。
观察: 这个亮点在图像上占据的像素比例非常小。
参照物: 跑道上的飞机(如果同期有其他照片)或者机场的航站楼(假设已知高度)。
推断: 由于它在跑道附近,即使在卫星图上看起来很小,但根据地理位置,它极有可能是处于起飞或降落过程中,高度应该在几十米到几百米之间。如果它看起来确实很小,那可能还是在爬升/下降的初期或末期,或者是一架非常小的飞机。如果看起来相对大一些,那可能更接近跑道了,高度就更低。

需要强调的是: 通过卫星图像“判断”飞机高度,更多的是一种高度估计或范围推断,而不是精确测量。要想获得精确数据,还需要专业的航空雷达、ADSB(广播式自动相关监视)系统等。卫星图像更多的是提供一个视觉线索,需要我们用已有的航空知识和逻辑去填充它。

文章到这里,希望能详细地解释了如何通过卫星图来尝试判断飞机离地高度,以及其中的难点和可能的方法。这确实是一个需要结合图像分析、地理信息和航空常识的综合性课题。

网友意见

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更新一下,本回答内贴出的所有数据的来源均是公开可查的,我所用的一些信息查询的网站、工具会在回答的最后整理给各位。涉及到非公开部分已经全部打码处理,不存在泄密问题。球球各位dalao放我一条生路,我真的不是间谍。。


如果是纯靠数学方法计算不太可能,因为卫星图拍摄的不准确,也不知道拍摄高度,所以我提供一个我专业方面的思路吧。

其实图中有一个很重要的线索。。

根据常识,一般在8000米以上飞行时才会出现尾迹云

然后我在谷歌地图上也找到了这架飞机,将其与最近的上饶三清山机场连线,直线距离约4海里,查询上饶机场航图(航图涉密没法公开放,抱歉),粗略估计这个位置并不在上饶机场的任何一个进场程序上,就算是雷达引导,高度也未免太高。因此可以基本排除降落上饶机场的可能性。

既然是在航路上飞行,那就查阅中国民航高空航路图,发现上饶附近有一条主要航路A599,A599在上海飞行情报区的总体走向是东北西南向,卫星图上的飞机也在向西南飞行,所以航向也对的上,那就基本确定这架飞机正在A599上向南飞行。

A599是一条区域重要航路,起始位置上海浦东VOR,经九亭、南浔、桐庐、上饶、赣州、南雄、丛州、广州、肇庆、来宾、百色、泸西、昆明、耿马出境,经 缅甸北部前往孟加拉国,终点是孟加拉国吉大港VOR。

图上的机型仔细辨别,看得出来是A330系列(梯形小翼,长度翼展比,机翼后掠角),考虑到是A330执飞,A599南向,国内航线符合条件的只有上海=广州,国航、南航、东航执飞。根据中国民航米制RVSM飞行高度层配备标准,上海到广州的巡航高度层是9200米9800米。

有没有可能是国际航线呢?毕竟A599是经过国内的一条重要干线,有大量国际航班也走这条航路,这下排查范围变的巨大……于是我再仔细看看这个卫星图,突然发现只有一边机翼上有一行很小的字,另一边空空如也。这不符合国内飞机的喷涂方式,三大航都是一边机翼上是航空公司名称,另一边喷涂飞机注册号。因此排除国内航线。我24K钛合金狗眼分辨了半天,总算看出来图上的一行小字开头是HL77(XX)。

那就太明显了,HL开头的注册号注册地在韩国。全韩国拥有A330机队的航空公司有大韩航空、韩亚航空。通过查询可得,大韩和韩亚都有执飞首尔=广州、韩亚航空有执飞首尔=深圳航线,这两条航路在上海入境,沿A599飞至广州/深圳。我甚至还能确定这架飞机是韩亚航空的,而不是大韩航空,因为大韩航空飞机机身涂装顶部是蓝色的。

先查询首尔=广州,韩亚航空有一天两班,先排除夜航的OZ367次,那么只剩OZ369了,通过查询OZ369的历史纪录发现,11月30日当天这趟航班并不是A330执飞,而是B772.

那么就只能是首尔=深圳,OZ371

问题就解决了,通过查阅历史飞行记录,这趟航班的巡航高度为11600米.

但是都挖到这里了,不如继续挖下去。根据飞机机身上的阴影方向,可以知道拍摄日期在上午。OZ371是在首尔时间上午08:40分起飞的。粗略计算飞行速度和航路距离,可以得到拍摄时间是北京时间11:20左右。谷歌地图上写明了这张照片的拍摄时间在2018年11月30日。因此拍摄的具体时间即:

北京时间2018年11月30日11:20

Flightradar上显示11月30日当天的OZ371执飞飞机的注册号为HL7741.有了注册号什么都好办了,你可以查到这架飞机的全部详细信息:机型A330-323X,2005年12月13日入役韩亚航空,引擎型号PW4168A,选择呼叫号GQ-LP.机舱布局C30Y260,这架飞机今天(2019年6月7日)还执飞了OZ369/70仁川==广州航班。

总结一下,图中飞机机型A330-323X,注册号HL7741,隶属于韩亚航空,机龄14年,执飞OZ371首尔仁川--深圳航线,飞行高度11600米,图片拍摄时间北京时间2018年11月30日11:20左右,途径上饶VOR.

嗯就这样,以上是如何根据一张卫星图推断出航空公司、机型、航班号、飞行时间、注册号、飞行高度、具体拍摄时间等信息的全部过程。虽然有点偏题。。


哇,随手写的答案都三百赞了,感谢各位dalao抬爱,于是我再更新一下。

18年的时候有一张卫星图被认为是马航MH370的残骸,位于柬埔寨的一处森林里,谷歌地图上还有保留那张卫星图,坐标12.0890490,104.1517530.后来证明是飞过那处的飞机,我来尝试着推断一下这架飞机的具体信息吧。

首先还是看尾迹云,很显然这架飞机并没有尾迹云,那么很明显的这架飞机应该是在一个较低的高度飞行,通常民航飞机的巡航高度不会低于8000米,那么这架飞机应该是在准备降落某个机场的过程中,或者是从某个机场起飞爬升过程中。

然而这附近不止一个机场,通过标尺测量,这架飞机距离柬埔寨金边机场52海里,距离马德望机场81海里,距离暹粒机场82海里。

其航向约112度,大致是朝向金边机场,背向马德望机场和暹粒机场的。因为其离马德望和暹粒机场较远,我认为这架飞机要么是从马德望机场或暹粒机场起飞,要么是降落在金边机场的。

仔细分析过后发现,如果是从马德望或暹粒起飞,按照一般的飞机的性能,80海里的直线距离,应该早就爬升到8000米以上了,然后我查了暹粒机场的航图(马德望机场甚至没有Jeppesen航图),发现其并不在暹粒机场的任何一条离场程序上,所以假设其是这两个机场离场,在这个位置上应该早就进入航路飞行了,然而高度又很低,因此自相矛盾。到此大致排除其在暹粒机场和马德望机场起飞的可能性。

还是先判断一下机型吧,不过这张卫星图实在是模糊的不行,飞机的轮廓都很难辨别。我一度以为这是一架T字尾、尾吊式飞机,比如波音727,你甚至可以在垂尾处隐约看到一台发动机在机身上方,这也是波音727的特征。然而波音727在亚洲基本退出运营了,根本不可能在柬埔寨出现一架波音727,于是只能靠翼展和机身长度数据来辨别了。

不过由于飞机太模糊,翼展数据也不是精确的,大概在50米左右,这属于非常大的飞机才会有的翼展了,这进一步排除了波音727的可能。

查了常见机型翼展表,翼展在50米左右的飞机只有MD-11DC-10两种飞机,这两种飞机是同一系列,MD-11是DC-10的改进型,DC-10的翼展为50.40米,MD-11的翼展为51.66米。这两种机型是很少见的三发动机飞机,其中一个发动机位于垂尾处。再看看卫星图,是不是可以看见垂尾处隐约有一台发动机?

但是DC-10的客运型号早已退出运营,最后一架MD-11的客运型号也在2014年退出运营。在卫星图拍摄的2016年,图中飞机只有可能是货运型号。目前仍然运行着DC-10/MD-11货运型号的航空公司有FedEx、UPS、汉莎货运、Martinair Cargo、Centurion Air Cargo以及一些租赁公司。

好的,现在我们来整理一下我们从这张卫星图上得到的所有信息:机型MD-11F/DC-10F、降落柬埔寨金边机场、高度低于8000米。

这里面有两条十分重要的信息:MD-11F、DC-10F、柬埔寨金边。

因为MD-11F、DC-10F的运营公司基本都在北美和欧洲,对于柬埔寨这一位置很少会用到这种飞机。如果是定期航线的话,通过查询Flightradar24就可以直接找到相应的航班。但很遗憾,我没有找到。

但是,我在搜索资料的时候,偶然发现了一条2016年的新闻:

阿联酋航空货运(Skycargo)开通柬埔寨金边航点,使用MD-11F执飞。

这简直直接锁定目标了!但一个很重要的问题在于,Skycargo目前只运营了波音777F的单一机队,其也可以使用阿联酋航空A380、B777-300ER的货舱进行货运运输业务,但阿联酋货运从来没有运营过MD-11F

但这其实也没有矛盾,毕竟有些航空公司会选择租赁飞机运营,飞机和飞行员都在租赁公司名下,因此不会出现在Skycargo的机队里。再深挖阿联酋航空的租赁记录,果然发现阿联酋航空在2015年租赁了一架津巴布韦的MD-11F:

幸运的是这家名为Global Africa Cargo的航空公司名下只运营了这一架MD-11F,甚至维基百科都没有这家公司的词条。没关系,我们上一些大的航空图库网,比如A网,既然在飞,就会被拍到,这样我们就能得到这架飞机的注册号了:Z-GAA

当我尝试在FR24上搜索这架飞机的历史飞行记录时,却发现近4个月来这架飞机都没有任何飞行记录,并且整整一年来都没有飞航柬埔寨金边。这架飞机的最后一次飞行记录时是2019年1月20日,迪拜-河内,但是起飞不久后就返航迪拜了,自此之后再也没有起飞过。个人认为是遇到机械故障正在维修,亦或是从此退租了,不得而知,这也能解释为什么之前查不到航班记录了,因为这一航班在至少一年前就早已停航

不过我仍设法得到了迪拜-金边的航班号:EK9828 DWC-PHN 21:30-07:15+1

虽然没有历史飞行记录可以直观的看到每一阶段的高度,但仍然可以推断出这架飞机的高度。查阅金边机场的航图后,可以确定飞机在金边机场的SOBEN-1A进场程序上。

为了更直观的看出飞机的位置,我把这条进场程序导入到谷歌地图中。

(为什么飞机没有完全在航线上?那是因为航图上的坐标是加偏过的,因此存在一点误差。)

航图上SOBEN-KOSTO段的航向是112度,此前测量的图中飞机的航线也是112度,完全对得上。飞机的位置位于SOBEN和PP119两个航点之间,而航图上表明,飞机通过PP119时保持8000英尺(2438米),那么此时飞机的高度就应该是8000英尺或者略高一点

根据计划,飞机到达金边机场的时间大约是当地时间07:15,那么根据飞机飞行速度和位置,推算出卫星图拍摄时间是当地时间07:00左右。

但是,我并不知道这片卫星图的拍摄日期,我是根据临近的一片卫星图的拍摄时间2016年来推断的,然而我们知道,这一航班很久之前就停航了,如果卫星图是最近拍摄的,比如2018年,那么这架飞机就不可能是降落在金边机场的,而是降落在更远一点的越南胡志明机场。这一推理以后有空再更。


好像被dalao点名了,还被收录到编辑推荐里了,一周时间快破千赞了,感谢感谢~~

我再更新一下吧,把回答里用到的一些信息查询工具、网站等等整理一下放给各位,日常生活中也能用到,到这份上了,可以点个收藏,点个赞,关注我一下不~

1.Flightradar 24 这是一个功能非常强大的航班动态查询工具,他能够实时追踪世界上的几乎所有的航班信息,也支持查询最长达两年的历史航班记录,而且每一次记录的信息都非常全面,包括每一时刻的高度、速度、飞行时间、飞机注册号、应答机编号、垂直速度、航向等等详尽的数据和图表。但是上述大部分数据需要订阅会员才能查看。

2.FlightAware 也是一个航班动态查询的工具,数据相对FR24较少,但有一点FR24无法比拟,那就是欧美大洋洲的航线会提供原始航路数据,这对业内人士十分友好。

3.Rzjets 这是一个飞机数据库,可以通过输入注册号、航空公司、飞机序列号等查询某架飞机的详细信息。

4.民航休闲小站 包括了详尽的中国民航机队信息,实时更新。

5.Airliners.net 世界最大的航空图库之一,汇聚了世界各地的航空摄影师上传的航空图片,几乎所有在役的民用航空器你都能在上面找到他的照片。

想到再更。

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