“我们的世界是什么样子？”人类从开始思考之时就会问。从2400年前苏格拉底提出的“像一个12片皮缝成的球”，到当代的天文学、地质学、环境学等，都在对这个问题进行解答。而今，通过卫星，我们可以实现更多实际生活中的应用：通信、定位，甚至还可以帮你找到远隔千米之外曾居住的地方，当然还有更多意想不到的事情。小多童书邀请顶尖科学写手讲述谷歌虚拟地球帮失散20年母子团圆的故事。

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萨罗的故事

1986年的一天，5岁的印度男孩萨罗·布里尔利（SarooBrierley）因为打了个盹，结果遭遇了改变他一生的“厄运”他走丢了。

那时候，萨罗与哥哥在印度一列火车上做清洁工作。有一天，他和哥哥结束工作之后从火车上下来时，天已经很晚了。萨罗很累，想在火车站坐下来休息一下，结果他却睡着了。睡醒之后，他发现自己被遗忘了，哥哥已不见踪影。这时候，又一列火车开过来。萨罗想，也许哥哥就在这列火车上，于是他爬了上去，但不幸的是仍然一无所获。而且，倦意再次袭来，萨罗又睡着了。当他再次醒来，时间已经过去了14个小时，火车带着他来到一座完全陌生的城市加尔各答（Calcutta）。可怜的萨罗很快就在这里露宿街头了。他完全不知道自己身在何处，也无法联系爸爸妈妈，为了生活不得不沦为乞丐，在加尔各答的贫民窟和火车站流浪乞讨，还得随时防范心怀不轨的陌生人。所幸，萨罗最后摆脱了这种居无定所的命运，被来自澳大利亚塔斯马尼亚岛（Tasmania）的布莱尔利夫妇（Brierleys）收养，并最终在澳大利亚平安长大。

萨罗在养父母的家里生活得很愉快，但随着时间的流逝，他想找到自己家乡和亲生父母的愿望也越来越强烈。但问题是，萨罗走丢时只有5岁，并不知道自己家乡的名称，只能依靠自己的记忆。于是，他想到利用“谷歌地球（GoogleEarth）”来帮忙。

“Google Earth”是互联网公司谷歌（Google）拥有的一款全球地理信息应用，也被人称为“虚拟地球”。在其公司网页上，对它的介绍是：“可带您飞往地球上的任何一个地方”，不管是外太空还是海洋或峡谷。您只要输入一个地名或者地理位置坐标，Google Earth就能显示这个地点的地理环境。与普通地图不同的是，GoogleEarth能够显示3D立体图像。比如，你想查找北京天坛公园的祈年殿，你不仅可以看到一个从上而下俯视视角的平面图，还可以调出一个立体的图像，甚至连三层的圆形屋顶都很清楚。而且，你可以切换平视或者俯视等多个视角，还可以随意拉伸、缩放，有助于你了解祈年殿甚至整个天坛公园的全貌。所以对于使用的人来说，就好像身临其境一样，正是这种真实性帮了萨罗的大忙。

最初，萨罗只能靠印象一点点在Google Earth上做比对，但是这样效率很低。后来，他想到一个办法。“我算了算自己在火车上的时间，差不多有14个小时，然后再把印度火车的时速考虑进去，最后得出一个大概的距离：差不多1200千米。”萨罗以加尔各答为中心在地图上画了一个圆圈，发现距加尔各答1200千米处有一个名为坎德瓦（Khandwa）的小镇，就在这里他突然找到了自己儿时经常玩耍的瀑布。萨罗决定去这个在Google Earth上发现的地方寻找自己的亲生父母，并最终顺利地与母亲团聚。而此时，距萨罗在火车站走丢已经20多年了。他的母亲简直不敢相信自己眼前出现的这个人就是当年丢失的那个5岁小男孩，感觉像是奇迹一样！

卫星来帮忙

Google Earth为什么这么神奇？这得益于它背后强大的技术支持。Google Earth上显示的逼真地理环境大部分来自卫星照片和航空照相，同时这两者又与地理信息系统（GIS）共同置于一个地球的三维模型上。在这里，地理信息系统是一种特定的空间信息系统，又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它在计算机硬件和软件的支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示以及描述。有了这个系统，Google Earth才能“听懂”用户的查询，然后迅速开始分析所要查找的目的地的地理环境，并以独特的视觉效果展现出来。

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用户可以通过一个下载到自己电脑上的客户端软件，免费浏览全球各地的高清晰度卫星图片。不过，这么庞大的地球影像资料并非谷歌公司一力所能及。谷歌的街景车经常不经意地出现在你身边，拍下你熟悉的街道。但这远远不够。谷歌没有自己的卫星，它拥有的所有图片资料都是从公开市场上购得的。其中卫星影像部分来自美国DigitalGlobe公司的捷鸟（QuickBird）商业卫星与EarthSat公司，航拍部分来自BlueSky公司、美国农业部、美国地质勘测机构等政府以及民间组织。此外，Google Earth的热心用户也上传了大量的静态图片，成为每个地点真实场景不可或缺的补充。

那么，卫星是怎样拍摄地球的呢？卫星拍摄的速度非常快。一颗卫星平均3~7天就可以完成对整个地球的拍摄任务。而为了保证所拍图像的清晰度，Google Earth使用的卫星图片全部来自低轨卫星，即在离地面300千米飞行的卫星。如果遇到天空云非常多的情况，高空中的卫星也会看不到地面，就好像我们抬头也看不到星星一样。这个时候，要展现地球的全貌就需要拼接同一地点不同时期的图像。这就是为什么Google Earth上有些位置信息滞后甚至不准确的原因之一。

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Google Earth上的全球地貌影像的有效分辨率至少为100米，通常为30米（例如中国大陆），视角海拔高度为15千米左右（即宽度为30米的物品在影像上就有一个像素点，再放大就是马赛克了）。目前提供高精度影像的城市多集中在北美和欧洲，其他地区往往是首都或极重要城市才提供。因此，它也具备强大的导航功能。

实时追踪盗猎者

好的技术使人自由，GoogleEarth也是如此。自2005年正式推出以来，GoogleEarth就扮演着多种社会角色，除商业及实用功能外，还承担了很多公益项目。谷歌的目标之一就是“改变世界”，Google Earth作为它改变世界的工具在很多方面功不可没。例如，拯救大象组织（Save the Elephants）就借助Google Earth的技术保护大象免遭偷猎者所杀。

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象牙交易被定为非法已经有很多年了，但偷猎者仍然是大象生存的最大威胁。于是，拯救大象组织使用Google Earth把来自整个非洲的大象追踪数据可视化。研究人员可以放大GoogleEarth上非洲边远地区的卫星图像，并且可在高分辨率的3D背景上实时追踪象群的行动轨迹。这项技术仍然在持续更新，因此目前大象身上佩戴的、用于记录数据的笨重金属无线电项圈将会被具有全球卫星定位（GPS）功能的项圈所取代，后者所传输的数据也会更加安全。

大象位置的实时更新和预警现在可以安全地传送到该组织的手机应用上了。如果想更深入地了解某些数据的话，那么管理人员还可以在电脑上使用Google Earth查看追踪过程中所产生的计算机标记语言。一旦发现异常现象，就可以及时采取行动。

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从地图上扫雷

光环信托组织（HALOTrust）是世界上历史最悠久、规模最大也最成功的人道主义地雷清除机构，至今已经清理了超过1300万颗地雷及其他战争时代爆炸遗留物。该组织利用Google Earth来调查布雷区并确认数据的有效性，然后绘制高清雷区地图给捐赠者、政府机构或者其他公益组织。Google Earth能够将雷区数据可视化，有助于跟踪排雷进度和调查优先次序。例如，莫桑比克的电力塔负责将电力从南非传输到本地，但内战期间这里被埋了地雷。更为关键的是，此电力设施的传输线路途经人口密集地带，给当地居民造成了严重的安全隐患。Google Earth被用于绘制80千米长的电力输入沿线上200座电力塔的地图。光环信托组织的工作人员从Google Earth的图像上看到距电力塔20~30米处没有耕种痕迹，这表明地雷可能存在。基于上述信息绘制出的精确地图，为排雷工作争取了宝贵的时间。此外，光环信托组织还可以利用Google Earth来实时追踪排雷工作的进展。

了解太阳系，甚至宇宙

此外，Google Earth还具有非常有趣的功能，比如“模拟飞行器”。这个功能可以让用户体验逼真的飞行员视角，使用的时候你看到的视野就好像真的开飞机时看到的一样。目前有F16和SR22两款飞机可供模拟。你可以自主选择飞行航线，可以从世界各地开出，然后再飞向世界各地。“坐地日行八万里”之后，“巡天遥看一千河”这个目标也就很容易实现了。当前Google Earth的版本还具有星空功能。也就是说，你不必借助专业的天文观测器材就能看到广袤宇宙里星河灿烂的景象，真的有遨游太空之感。当然，这一功能背后也是由世界顶级的天文技术支持的，它汇集了来自加州理工学院Palomar天文台、空间望远镜研究所、数字星空调查联盟、斯隆数字星空调查、英国天文技术中心以及英澳天文台的星空图片，覆盖的宇宙空间包括1亿颗星球以及2亿星系。这一数字仅凭人的肉眼是远远不可能达到的！

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通过Google Earth，很多用于特殊目的并不对外公开的地点和景象也被尽收眼底。正是由于这个原因，Google Earth也招致了侵犯隐私的批评，甚至被认为会“威胁国家安全”。鉴于此，GoogleEarth对某些图像进行了模糊处理，但仍然无法摆脱被一些国家和地区禁用的命运因为你无法知道使用者是谁。

但是Google Earth仍在为我们服务。根据谷歌工作人员介绍，Google Earth在设想之初是一个承载人类崇高探索精神的项目我们的目的就是让人们了解这个地球，了解现在、将来甚至是地球以外的星球，现在我们已经扩展到火星了。

（本文选自《问你问我》2014年一月号从太空看地球专题，欢迎转发，请注明出处‘小多童书’）