第七章 地理空间情报搜集、处理、开发利用和分送 处理、开发利用
如上所述,依靠电磁波谱的单独各部分(可见光、红外、无线电)或将许多波段组合成一个单独的图像(多光谱、高光谱,或超光谱),就能够获得成像。但是,获得成像后,成像还需要处理和开发,将其转换为情报数据。
计算机可以用来对所提取的信息进行数量和质量的提升和改进。显然,数字电光成像的格式便利于这种操作,但即使是传统相机获得的模拟图像也能被转换成数字信号。总之,计算机将图片分解为数百万的电子脉冲,然后利用数学公式来处理色彩、对比度、每个点的亮度。每个图像可以以不同的方式重新组合,以突出被隐藏在原始图像中的特征和目标。
计算机处理使图像解读人员能够:
●根据在光谱不同波段中拍摄的若干个照片,建立多色的单独图像,使图案更为清晰;
●通过调节视角和光学变形,恢复物体的形状;
●改变物体和背景之间的对比值;
●锐化模糊的图像;
●恢复被云层严重阻隔的地面细节;
●实施电子光学减法,较晚照片与较早照片相减,使场景中不变的物体消失,而新物体(比如正在建设的导弹发射井)就会保留下来;
●增强阴影;
●抑制闪光。
计算机处理,在减轻摄影测量人员和成像解读人员的负担方面作用重大。摄影测量人员负责利用物体投射的阴影(和其他数据一起),从空中图片中判断物体的尺寸和规模。成像解读人员提供照片中物体的本质,其依据的信息诸如:有哪种类型的板条箱能装载米格-29,或者中程弹道导弹(IRBM)地点,或光导纤维工厂从150英里的太空看上去是什么样。这类信息会在解读关键线索中体现,正如表7.3中所列出的。因此,解读人员可能在只有一些建筑物的图像中看到挖掘现场、矿井井架、起重机、废物堆、传送带、推土机和挖掘机。解读要领会认为这是一个矿。特殊类型的设备,废物堆和矿石堆的色调或颜色,当地的地质可能会更进一步说明这是一个铀矿。
任何电光、红外或雷达成像系统的最终效果基于几个因素,最突出的因素就是空间分辨率,是对物体可被测量和探测的最小尺寸的单纯测量。分辨率“越高”,从图像中提取的细节就越多。还应注意到的是,分辨率是多个因素的产物,这些因素包括传感器、大气条件和轨道参数。所需的分辨率程度取决于所需情报的特殊性。
表7.3 联合成像解读关键线索
数字卫星成像也可以被用于情报目的之外的目标设施或活动。这些数据与高程数据结合起来,可被用于制作目标区域地面景观的三维图像,比如伊拉克和尼日利亚的三维图像。这一功能是在喷气推进实验室里首次开发出来的,可以被用于了解某个特殊地理区域或特殊设施内的个人情况,从国家领导人到特别军事力量到秘密情报人员。
1994年的春天,中央情报局发现了它的额外功能。当建立起某个区域的三维视图时,人们可以使用操纵杆在区域里漫步并进入三维建筑内。这种导向体验对于检查人员、情报官员和特种部队人员都非常有用,能够在真正进入建筑之前就进行预览,这种体验使他们受益匪浅。
五项不同的解读任务分门别类区分开来。探测指探明感兴趣的单位或目标或某个活动的类别。大体识别指判断某个大体的目标种类,而精细识别指在已知种类的目标种类中进行识别。描述指详细说明尺寸-规模、构造-布局、成员-结构、单位数量。技术情报是判断武器和设备的特定特征和表现能力。表7.4提供了对各解读任务所需要分辨率的估算。
除分辨率以外,评价某个成像系统功效的其他因素,包括覆盖速度、读取速度、分析速度、可靠性和增强能力,也是至关重要的。覆盖速度是指在既定时间内能测量出来的范围;读取速度是指将信息处理成对成像解读人员有意义的格式所需要的速度,而可靠性是系统产生有用数据所使用的那部分时间。强化能力指是否能够强化初步图像,提取出更多有用的数据。
表7.4 不同解读程度需要的分辨率
使用捕食者可以测试照片所包含的元数据,比如地理坐标。这类元数据不会出现在图像上,但可被计算机读取,它可以被用于“通过图形叠加来生成一个移动数字地形图,并显示在一个单独的屏幕”。
据称,中央情报局2009年投资于该项技术,试图使卫星成像和空中成像能够与地图合并,这样能够开发出成千上万的数据来源,以获得图像中关注点的信息。期待项目完成后,中央情报局人员可以点击视频中显示的建筑物或者其他设施,就会弹出各种信息,包括租户的身份和他们的电话号码、公司记录,公司和组织网站链接,以及关于该地点租户或事件的新闻报道和财产记录。
无人机可获得全动态视频,这导致了新的研究和开发工作,以找到能更有效传播和使用该成像的各种系统。到2010年6月,军方档案拥有捕食者无人机收集的40万小时的视频,但是由于分析人员没有搜索信息的手段,这些档案几乎毫无用处。2015年,据称空军情报、监视和侦察局一直以来每天会搜集大约1600小时视频,同时每天超过7TB的数据流经分布式通用地面系统(Distributed Common Ground System)。2010年,空军和其他侦察专家与来自电视行业的专家一起工作,调整改变美国国家橄榄球联盟和其他体育广播的方法,以期能够快速找到所需内容和显示重放,并能为图像添加注释。
其他情报机构也资助了该领域的其他工作。2008年9月,Kitware,一家小软件公司,与19个合伙人一起,赢得了国防部高级项目研究局(Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA)一项合同的初步阶段,要求建立监控直播视频传输和在大量存档视频中检索出感兴趣活动的能力。2009年8月,国防部信息系统局(Defense Information System Agency)代表(现已不存在的)联合部队司令部和国家安全局,发起了一个名为“勇敢天使”(VALIANT ANGEL)的提议,包括雇佣洛克希德·马丁公司和哈里斯广播公司“提交哈里斯软件的军方版本,该软件能为体育比赛实况转播人员和新闻广播员管理和重放视频”。目的是让情报用户们能够利用关键词、位置和时间来检索视频。
劳伦斯·利弗莫尔国家实验室承担了另一项提高成像数据功能的工作。原型系统可以将有人驾驶和无人驾驶侦察航空器获得的原始的广域视频进行1000倍的压缩,大大提升了快速传输数据的能力。这个系统压缩的数据包括静止的背景图像、图像晃动和大气畸变。另外,该系统的运算法允许侦察系统“在自动搜寻……异常现象或预先选定目标的同时,能够全天候地‘盯住’关键人、车辆和位置”。