獲取大擺角光學(xué)遙感衛(wèi)星的遙感圖像地面分辨率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光學(xué)遙感衛(wèi)星的遙感圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種光學(xué)遙感衛(wèi)星 大擺角條件下嚴密計算遙感圖像的地面分辨率方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光學(xué)遙感衛(wèi)星是通過裝載在衛(wèi)星上的光學(xué)遙感器來獲取地面的圖像，運些圖像在 國民經(jīng)濟建設(shè)和國防安全都能發(fā)揮巨大的作用，因此光學(xué)遙感衛(wèi)星得到了快速發(fā)展。隨著 應(yīng)用的深入和需求的擴展，具有大擺角的光學(xué)遙感衛(wèi)星的遙感圖像可W十分靈活地獲取較 大范圍內(nèi)地表的數(shù)據(jù)，在應(yīng)急減災(zāi)、突發(fā)事情信息獲取等發(fā)面發(fā)揮獨特的作用。大擺角是指 光學(xué)遙感器的視線方向能夠在俯仰和側(cè)滾進行任意較大角度的擺動，能夠不改變光學(xué)遙感 衛(wèi)星軌道而獲取地面感興趣區(qū)域的圖像。但是由于大擺角光學(xué)遙感衛(wèi)星采用了能對俯仰和 側(cè)滾進行大角度的擺動，給遙感圖像的地面分辨率計算帶來了一定的困難。此處的大擺角 是指光學(xué)遙感衛(wèi)星對地球表面觀測的視線方向偏離光學(xué)遙感衛(wèi)星正下方的偏角角度大于 15度W上。
[0003] 遙感圖像地面分辨率是是指圖像的一個像素對應(yīng)著地面的幾何尺寸，光學(xué)遙感圖 像的分辨率和光學(xué)遙感器的焦距、CCD大小、光學(xué)遙感器距離地面點的長度等參數(shù)密切相 關(guān)。在沒有擺角的情況下，光學(xué)遙感器距離地面點的長度就等于光學(xué)遙感衛(wèi)星的飛行高度， 它是一個較為固定參數(shù)，但是在光學(xué)遙感衛(wèi)星有擺角尤其是較大擺角時，光學(xué)遙感器到目 標(biāo)點的距離就變化的較為復(fù)雜。
[0004] 目前對光學(xué)遙感衛(wèi)星的遙感圖像分辨率的計算，還是基本沿襲了傳統(tǒng)膠片攝影時 代的計算方法，如史光輝（史光輝、崔慶豐，衛(wèi)星攝影地面分辨率的預(yù)估，光學(xué)機械，1990年 第5期，總第116期，7~12)把通過衛(wèi)星攝影獲取地面信息的過程看作一個系統(tǒng)，分析了 影響地面分辨率的因素，由此可W在給定條件下估計衛(wèi)星攝影的地面分辨率，并沒有具體 給出如何計算地面分辨率。李大耀（李大耀，有關(guān)航天遙感圖像地面分辨率的札記，航天返 回與遙感，第20卷第2期，1999年6月：50~53)對有關(guān)航天遙感圖像地面分辮率的幾個 問題進行了討論，給出了有關(guān)航天遙感圖像地面分辨率的幾點認識，具體給出了膠片型相 機圖像的地面線對分辨率計算方法，W及無擺角時的CCD相機地面分辨率計算公式。朱廣 績（朱廣績、何大雄，衛(wèi)星掃描福射計的地面分辨率的計算，中國空間科學(xué)技術(shù)，1986年2 月，第1期：32-39.給出了計算衛(wèi)星掃描福射計的地面分辮率的精確方法。在計算中分別 考慮了把地球作為球體和旋轉(zhuǎn)楠球體兩種情況，通過聯(lián)立五個方程求解地面點的坐標(biāo)，再 通過四次計算分別圖像像素的四角對應(yīng)的地面點位置，從而計算衛(wèi)星掃描福射計的地面分 辨率。非常復(fù)雜而耗時，不實用。李歡（李歡，向陽，馮玉濤，運動補償成像光譜儀的地面分 辨率，光學(xué)精密工程，第17卷第4期，2009年4月745~751)給出了運動補償成像光譜儀 的地面分辨率計算方法，由于運動補償?shù)某上窆庾V儀在不同觀測角時的觀測距離不同，所 W其地面分辨率將隨觀測角而變，推導(dǎo)得到了衛(wèi)星到地面點的距離，給出了地面分辨率和 望遠系統(tǒng)焦距選擇的一般表達式。但是沒有給出擺角的計算公式W及擺角對地面分辨率的 影響，而且計算中也將地球作為圓球進行了近似。
[0005] 可見現(xiàn)有的光學(xué)遙感衛(wèi)星圖像的分辨率計算方法有的根本沒有考慮擺角的影響， 運著對于小擺角時采用衛(wèi)星高度計算可W較好地近似。但隨著擺角的增大，分辨率的計算 誤差會越來越大。有的方法雖然考慮了擺角對衛(wèi)星到地球的距離影響，但是沒有修正由于 擺角對地面分辨率的影響，或者對擺角的計算和地球球形上沒有嚴密計算。為此需要嚴密 地計算衛(wèi)星擺角時衛(wèi)星到地面目標(biāo)點的距離和擺角對地面分辨率的影響，還需要顧及地球 是是一個旋轉(zhuǎn)楠球W及擺角的如何計算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] (一）要解決的技術(shù)問題
[0007] 鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種獲取大擺角光學(xué)遙感衛(wèi)星遙感圖像地面分 辨率的方法。該方法充分考慮了地球的旋轉(zhuǎn)楠球特性和光學(xué)遙感衛(wèi)星擺角的影響，可W快 速而嚴密地得到計算圖像的地面分辨率。 陽00引（二）技術(shù)方案
[0009] 本發(fā)明提供一種獲取大擺角光學(xué)遙感衛(wèi)星的遙感圖像地面分辨率的方法。該方法 包括步驟如下：
[0010] 步驟1:利用光學(xué)遙感衛(wèi)星下傳的輔助數(shù)據(jù)計算光學(xué)遙感衛(wèi)星星下點對應(yīng)的地球 曲率半徑；
[0011] 步驟2 :利用光學(xué)遙感衛(wèi)星下傳的輔助數(shù)據(jù)計算位于光學(xué)遙感衛(wèi)星上的光學(xué)遙感 器視線方向偏離星下點的偏角；
[0012] 步驟3 :根據(jù)光學(xué)遙感衛(wèi)星到地面的距離，獲得大擺角光學(xué)遙感衛(wèi)星的遙感圖像 地面分辨率。 陽01引 （S)有益效果
[0014] 從上述技術(shù)方案可W看出，本發(fā)明的獲取大擺角光學(xué)遙感衛(wèi)星的遙感圖像地面分 辨率的方法具有W下有益效果：
[0015] (1)將地球作為旋轉(zhuǎn)楠球考慮，而不是用圓球進行近似，并嚴密計算光學(xué)遙感衛(wèi)星 星下點對應(yīng)的實際曲率半徑；
[0016] (2)通過光學(xué)遙感衛(wèi)星的側(cè)滾和俯仰兩個角度來計算光學(xué)遙感器的視線擺角，可 W很好地適應(yīng)各種衛(wèi)星機動時的擺角計算。
[0017] (3)考慮了擺角情況下對光學(xué)遙感衛(wèi)星到地球的距離影響，通過嚴密的幾何=角 關(guān)系計算光學(xué)遙感衛(wèi)星到地球表面目標(biāo)點的距離。
[0018] (4)針對大擺角時光學(xué)遙感衛(wèi)星遙感圖像對應(yīng)的地面分辨距離進行了修正，得到 了準(zhǔn)確的地面分辨距離。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明獲取大擺角光學(xué)遙感衛(wèi)星的遙感圖像地面分辨率的方法的實施例 流程圖；
[0020] 圖2為光學(xué)遙感衛(wèi)星有擺角時，光學(xué)遙感衛(wèi)星和地球表面目標(biāo)點的幾何關(guān)系。
【具體實施方式】
[0021] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部 分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實現(xiàn)方式，為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員 所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無需確切等 于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。
[0022] 請參閱圖1示出本發(fā)明獲取大擺角光學(xué)遙感衛(wèi)星的遙感圖像地面分辨率的方法， 該方法的步驟如下：首先利用光學(xué)遙感衛(wèi)星下傳的輔助數(shù)據(jù)計算并獲得光學(xué)遙感衛(wèi)星星下 點對應(yīng)的地球曲率半徑W及位于光學(xué)遙感衛(wèi)星上的光學(xué)遙感器視線方向偏離星下點的視 線偏角；而后計算光學(xué)遙感衛(wèi)星到地面的距離，最終可W實現(xiàn)大擺角光學(xué)遙感衛(wèi)星的遙感 圖像地面分辨率的準(zhǔn)確計算。
[0023] 請參閱圖2為光學(xué)遙感衛(wèi)星有擺角時，光學(xué)遙感衛(wèi)星和地球表面目標(biāo)點的幾何關(guān) 系，獲取光學(xué)遙感衛(wèi)星星下點對應(yīng)的地球曲率半徑的步驟如下：
[0024] 步驟11，從光學(xué)遙感衛(wèi)星下傳的輔助數(shù)據(jù)中讀取星下點的締度B;
[00巧]步驟12,光學(xué)遙感衛(wèi)星和地球表面目標(biāo)點的幾何關(guān)系，獲得光學(xué)遙感衛(wèi)星星下點 對應(yīng)的地球曲率半徑。根據(jù)地球表面目標(biāo)點和星下點的締度B，構(gòu)建光學(xué)遙感衛(wèi)星星下點對 應(yīng)的地球曲率半徑模型；所述地球表面目標(biāo)點是地球楠球的長半軸長度a、地球楠球的短 半軸長度b;所述地球曲率半徑R模型的如下表示：
[0026]
[0027] 公式1中，sin為S角正弦函數(shù)，cos表示S角