先说结论:这不是色散,是卫星分通道曝光形成的鬼影。只有高速运动物体才会有这种效果,静止物体不会。

这个现象也叫做 Ghost Plane,据知友提示,放狗搜“Google Maps Ghost Plane”将会看到各种彩虹飞机,很漂亮哟,比如下面这架:

其实这种现象很普遍,好几年前我在看周边几个机场时就看到过,比如宁波栎社机场附近(29.865668,121.362253):

上海浦东国际机场附近海面(31.317781,121.721218):

下面说说为什么会这样。

我们平时用的数码相机,CCD 是一个二维平面,属于面阵 CCD,红绿蓝像素按照一定规律排列在平面上;而低轨道卫星拍摄地面,大多数用的是线阵 CCD,每个通道是条一维的线,红绿蓝三个通道是三条线(此外还可能有红外、亮度或者其他通道,如下图,图片来自Ghostly False Positives in Satellite Hunt for Missing Plane ,感谢 @黄文 提供):

数码相机拍摄时整个平面同时曝光,红绿蓝三个通道同时采集,所以运动物体不会出现红绿蓝三色的鬼影。

而推扫式传感器原理有点像扫描仪,传感器垂直于卫星前进方向进行持续扫描,由于不同通道传感器所在位置有先后,所以扫过同一位置的时间也有先后,角度也有不同。对于静止的、位于地面上的物体来说,这点差异是没有关系的;但是对于飞机这样高速运动的物体,不同通道曝光时飞机的位置已经发生了变化,红绿蓝三色就不在一个位置上,于是形成彩色的鬼影(其实高速公路上的汽车也有类似鬼影,只是没有飞机那么明显)。

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有人问:“为什么要用推扫式的采集不用平面采集呢…是为了省电吗… ”

如果面阵 CCD 要达到上图传感器同样的精度,那么就需要制作一块 12000×12000×4=5.76 亿像素像素的 CCD,通过拼接是能达到这个数量级,比如大型天文望远镜的 CCD,但是对大部分卫星来说,这样做会导致成本、复杂度上升和可靠性下降,好处却不多。因为地面上的东西大多是静止、低速的,偶尔几架飞机拍出鬼影也不算什么事儿,所以线阵 CCD 很占优势。而且,“扫描”形成的图像是长条状的,相比“拍照”形式,数据连续性好,后期拼接也更加方便。

当然也不是所有卫星都用线阵 CCD,面阵 CCD 也有应用,比如在一些同步静止轨道卫星上。

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