12月29日官方新聞播出解放軍東部戰區演習畫面時,由無人機拍攝的台北101大樓即時影像引發全網熱議,成為當天最具衝擊力的軍事威懾符號。
畫面除為近黑白影像外,可見101大樓及附近爬升的民航客機,可見的確是「一切盡在掌握」。但對無人機是否進入台灣島上空或近海,仍有分歧。
對此事,多數台灣主流媒體迴避報道,部分媒體則質疑素材為合成或地面監控畫面,非真實航拍,台防務部門則未回應。
當晚10點,拍攝單位在社群媒體上發布了照片原圖,尺寸高達6784×4522,也就是近3,070萬像素,影像檔案大小9.3MB,為辨析畫面細節提供了豐富的參考。
【拍攝畫面分析】
整張畫面仍為黑白畫質,展示了拍攝方向位於淡水河口外,也就是自西北方向東南方眺望台北盆地,後方是巍峨雪山山脈的餘脈(自西南向東北基隆方向延伸)。
101大樓位於畫面中心位置,了解台北的人可以辨識出腳下的“大巨蛋”,以及近處的淡水、八里、台北港,乃至淡水河上的淡江大橋、重陽大橋等特徵標識。
但如果需要做進一步的量化分析,就需要對台北相當熟悉了。並藉由天際線上的摩天大樓,實現精確定位。
在現代城市中,摩天大樓是構成天際線的基本特徵和重要角色。它們不僅勾勒出城市的整體風貌,也成為了一座城市獨特的名片和象徵。
台北的超高層建築不多,除了新光人壽保險總部(244公尺)及興建中的雙星大樓(318公尺)位於台北車站邊上,主要都集中在5公里外的信義計畫區(台北CBD)。
信義計畫區是台北市的中央商務區(CBD),也是台灣最現代化、最國際化的都會核心區。它是自1976年開始由政府主導、系統性規劃開發的。
地理位置位於信義區西北部,東起基隆路,西至杭州南路,南抵莊敬路,北接忠孝東路,總面積約153 公頃。位於台北盆地東南緣,地形略高於舊城區,平均海拔約20–35 公尺。
信義計畫區擁有全台最高最多的建築群,高度超過120公尺的高樓超過30棟,在台北的低矮樓群上形成極具辨識度的天際線。
另外,台北市政府、市議會均坐落於此。外圍西側則有中山紀念堂、2024年底落成啟用的「台北大巨蛋」(4萬人室內棒球館或5.5萬人演唱會場)。
除了地標台北101大樓(508米,2004–2010年曾為世界最高樓,目前已掉落至第10),還有次高的南山A26廣場(266米)、即將建成的台北天空塔(280米)。
以及忠孝東路上東西排開的遠雄金融中心(208公尺)、統一時代百貨(141公尺)、國泰置業廣場(212公尺)、中油大樓(80公尺)、富邦信義A25總部大樓(266公尺)。
結合城市天際線空拍畫面,以及特徵建築的定位,我們可以在放大的信義計畫區局部定位每一棟超高層建築:
508公尺的101大樓位於樓群最右邊(實際上是畫面中心),削尖頂的是新建的天空塔(280公尺),最左邊的高樓則是富邦信義A25總部大樓(266公尺)。
富邦信義總部大樓也正是扼守計畫區東北角,與東南角101大樓遙相對望,兩者的中心距離是850公尺。我們由此得到了一個重要的標尺數據。
而富邦信義-101大樓的距離,佔整個畫幅寬度的比例是14.9%,由此得到畫面在101大樓處的幅寬(基線)是5.7公里。
而測量畫面近處的淡水-台北港連線的寬度(前景線),則是約5.1公里。而淡水河口距離101大樓是23公里。三個數據從圖片或地圖中即可測出。
接下來,就是簡單的比例計算了:等腰三角形的底邊長為5.7公里,平行底邊的線段長5.1公里,從線段到底邊距離為23公里。
求三角形頂點到該線段、底邊長度?這只需使用小學四年級的比例計算即可,都不需要動用三角函數與各種複雜的估測方法。
結果是三角形頂點(無人機拍攝地點)到該線段(淡水河口)的距離是195.5公里,到底邊(畫面中心的101大樓)距離是195.5+23=218.5公里。
所以答案是無人機並非是在台北上空「俯瞰」101大樓,也不是位於淡水河口或外海拍攝的。
真正的拍攝地點,位於距離淡水河口高達約218.5公里的海峽福建一側!這一個非常令人震驚的數字。
【強悍的無人機影像技術】
在218公里物距外,能夠拍攝到台北城市的如此清晰動態細節畫面,而且畫面穩定。可見無人機所配備的影像系統非常強悍。
繼續計算,視野角0.149°對應全片幅民用相機感光元件尺寸(約36mm寬×24mm高)的鏡頭焦距達到了驚人的1384mm,也就是接近1400mm鏡頭!
要知道,120mm以上的鏡頭就叫長焦鏡頭,500mm左右已經是民用愛好者能用上最好的「長焦大砲」了。
而這張照片的等效焦距竟然達到了1400mm,是民用「長焦大砲」的近3倍以上,遠超過常規民用單眼鏡頭範疇。
當然,無人機的感測器尺寸應該不是民用「全畫幅」大小,應該較小。鏡頭的實際物理尺寸也可以相應縮短,實際上並不大。
但要把整個超長焦影像系統搞定,還要解決動態穩定、隨動跟踪,克服無人機飛行的移動、擺動,的確需要不一般的技術。
這也能很好解釋,為什麼畫面是黑白的,全圖放大不是像民用相機影像一樣非常清晰,顆粒、線條絲絲分明。
218.5公里的超長距離拍攝,確實會受到多種大氣影響,導致畫面模糊和細節損失,主要表現包括:
大氣折射,光線路徑會因為空氣密度梯度彎曲,造成被拍攝物體的視位置產生偏移,輕微影響畫面幾何。
空氣湍流與折射率擾動(「空中閃爍」),空氣中溫度、濕度等不均勻分佈會造成光束微小抖動,導致影像細節模糊、閃爍。
大氣衰減(透射率降低):距離越遠,空氣中水汽、粉塵等微粒越多,導致光強度大幅削弱,成像對比度降低,細節灰濛濛。
光譜散射:大氣分子和顆粒對不同波長光的散射不同,會使遠處物體色彩產生偏差,出現色差,也影響清晰度。
這些因素綜合,導致即便使用超長焦鏡頭和高飛行高度拍攝,實際畫面清晰度和銳利度都會下降,細節模糊,這是超遠距離成像的常見限制。
解決與改善手段包括選用大氣穩定期拍攝(清晨、陽光充足無風),使用多幀影像疊加技術提高訊號雜訊比,採用波長較長的紅外線成像減少散射影響;
利用大氣折射模型對影像畸變進行校正,以及採用黑白感測器,提高等效進光量:
透過移除彩色感光元件上用於過濾光線的彩色濾光片,讓更多光線能夠直接到達感光元件,從而顯著(3.3倍)提升了感光效率。
同時,由於無需透過演算法去「猜測」並合成每個像素的完整顏色,避免了由此帶來的細節損失和偽色,最終影像的有效解析度更高,邊緣更銳利。
透過犧牲色彩訊息,換取了物理層面上的感光性能極大提升。
【大致拍攝地點與拍攝高度】
同時,這也能解釋為什麼原始畫面有點像黑夜,但這也不是紅外線成像鏡頭,而是比較正常、整體略偏黑、對比度高的白天黑白鏡頭。時間應該是畫面顯示的29日中午1點42分。
水面的亮色波光粼粼,雲靄也被陽光打亮呈現亮色,符合29日中午台北多雲間晴的天氣。山體和建築均黝黑無光(如果是紅外線鏡頭,建築及燈光顯然偏熱而呈現亮色)。
至於無人機的大致拍攝地點,從101大樓、淡水河口沿著連線向東北218.5公里,已經位於福建寧德霞浦縣海島鄉的三個島嶼之間。
至於拍攝高度,在200公里距離處,剛好隱沒在地平線的海拔高度約為1570公尺。而以畫面近處的觀音山(海拔616公尺)看,畫面視角基本上與觀音山頂齊平。
那麼推算無人機當時的飛行高度約1570+600=2170公尺。 21700公尺高度、218.5公里距離,這幅畫面的背後遠遠超出了普通人的想像。
【無人機基本狀況】
根據相關畫面,遠眺台北101大廈的無人機夜間出機庫,外形輪廓顯示採用大展弦上單翼,雙尾撐延伸雙垂尾,以及三葉螺旋槳設計。
據此推斷,該無人機應為台、日均近距離監控到的TB-001「雙尾蠍」察打一體無人機。
根據台、日方面的估計數據,機長約10公尺、翼展約20公尺、最大起飛重量2.8噸,實用升限9000米,續航時間長達35小時,最大航程約6000公里。
這就是為什麼無人機在夜間出機庫,白天中午仍在持續監測的原因。
早在2022年7月,TB-001「雙尾蠍」就曾經過宮古海峽,自東海進入太平洋,後轉巴士海峽,繞飛到台灣島東側,對台灣進行繞島飛行偵查。
2023年9月和2024年6月間,TB-001「雙尾蠍」也曾繞飛台海周邊。
這款無人機並非隱身型號,但它可以通過超長焦光學吊艙,在己方安全空域飛行,「島上毫無察覺已被看穿」。
略略露出基本款型號無人偵察機的性能,已經足以震驚各方,——190公里外宏觀掌握。至於那些隱身型號的無人機,那就更加深不可測了。
