專利名稱：光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)地理定位中的大氣折射補償方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于遙感圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光學(xué)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)地理定位方法， 特別是一種在地理定位中通過大氣折射補償提高定位精度的方法。
背景技術(shù)：
隨著衛(wèi)星對地觀測技術(shù)在空間分辨率、光譜分辨率、時間分辨率以及觀測模式上的不斷發(fā)展，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的綜合定量處理、增值處理及深層次應(yīng)用處理需求日益高漲，特別是在地圖測繪、多源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的融合、地面目標(biāo)監(jiān)測等應(yīng)用處理中，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的高精度幾何定位問題已經(jīng)成為眾多遙感應(yīng)用領(lǐng)域亟待解決的瓶頸問題。衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)高精度幾何定位技術(shù)是衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)定量化處理的關(guān)鍵基礎(chǔ)支撐技術(shù)之一，其精度將直接影響定量化處理及增值處理的深度。衛(wèi)星遙感影像的地理定位，指的是確定遙感圖像中每個像元所對應(yīng)的地面位置信息的過程。對于光學(xué)遙感而言，圖像中的每個像元都與衛(wèi)星對地觀測時的某一瞬時視場相對應(yīng)，其地面位置信息包括地理經(jīng)緯度、地面高度。遙感影像高精度定位的依據(jù)是攝影測量理論，其定位的關(guān)鍵技術(shù)之一是建立傳感器成像的數(shù)學(xué)模型，簡稱為成像模型，它反映的就是地面點的地理坐標(biāo)與相應(yīng)像點在像平面坐標(biāo)系的像元坐標(biāo)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。在遙感成像過程中，由于各種原因，使得遙感影像存在一定程度的變形，從而導(dǎo)致在定位時會出現(xiàn)誤差。引起光學(xué)衛(wèi)星影像的變形的因素包括衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星姿態(tài)誤差、 儀器安裝的系統(tǒng)誤差、由地球曲率和地球自轉(zhuǎn)引起的誤差、地形高程誤差和大氣折射誤差。包圍地球的大氣層從地面一直延伸到幾千公里高度，從下到上可分為五層對流層、平流層、中間層、熱層和逃逸層。無線電波在大氣層中傳播時，由于在各層中的傳播速度變化而產(chǎn)生大氣折射的效應(yīng)，大氣層是不均勻的，其折射率隨著高度的變化而變化，由此導(dǎo)致遙感影像的像元點存在位移。對于光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的高精度定位而言，大氣折射造成的誤差是不可忽略的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)地理定位中的大氣折射補償方法及系統(tǒng)，對提高光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的地理定位精度具有重要意義。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)地理定位中的大氣折射補償方法，包括一地球半徑補償步驟，用于通過對地球半徑進(jìn)行補償后，再利用常規(guī)成像模型計算獲取衛(wèi)星圖像中某一像元點對應(yīng)的地面點的坐標(biāo)。上述光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)地理定位中的大氣折射補償方法，其特征在于，所述對地球半徑進(jìn)行補償步驟中，是通過假設(shè)地球?qū)嶋H半徑加上地球半徑補償量為地球半徑來計算獲取衛(wèi)星圖像中某一像元點對應(yīng)的地面點的坐標(biāo)的。上述光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)地理定位中的大氣折射補償方法，其特征在于，所述地球半徑補償量的獲取進(jìn)一步包括
4
像元相對于星下點方向偏轉(zhuǎn)角計算步驟，用于取得光學(xué)衛(wèi)星圖像中的某一像元點，利用衛(wèi)星元數(shù)據(jù)計算獲取該像元相對于星下點方向偏轉(zhuǎn)角；地球半徑補償量與像元相對于星下點方向偏轉(zhuǎn)角對應(yīng)關(guān)系建立步驟，用于根據(jù)光學(xué)原理及幾何學(xué)幾率建立地球半徑補償量與像元相對于星下點方向偏轉(zhuǎn)角的對應(yīng)關(guān)系；地球半徑補償量計算步驟，根據(jù)所述地球半徑補償量與像元相對于星下點方向偏轉(zhuǎn)角對應(yīng)關(guān)系，計算獲取地球半徑補償量。上述光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)地理定位中的大氣折射補償方法，其特征在于，所述地球半徑補償量與像元相對于星下點方向偏轉(zhuǎn)角對應(yīng)關(guān)系通過下式建立
權(quán)利要求
1.光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)地理定位中的大氣折射補償方法，其特征在于，包括一地球半徑補償步驟，用于通過對地球半徑進(jìn)行補償后，再利用常規(guī)成像模型計算獲取衛(wèi)星圖像中某一像元點對應(yīng)的地面點的坐標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)地理定位中的大氣折射補償方法，其特征在于，所述對地球半徑進(jìn)行補償步驟中，是通過假設(shè)地球?qū)嶋H半徑加上地球半徑補償量為地球半徑來計算獲取衛(wèi)星圖像中某一像元點對應(yīng)的地面點的坐標(biāo)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)地理定位中的大氣折射補償方法，其特征在于，所述地球半徑補償量的獲取進(jìn)一步包括像元相對于星下點方向偏轉(zhuǎn)角計算步驟，用于取得光學(xué)衛(wèi)星圖像中的某一像元點，利用衛(wèi)星元數(shù)據(jù)計算獲取該像元相對于星下點方向偏轉(zhuǎn)角；地球半徑補償量與像元相對于星下點方向偏轉(zhuǎn)角對應(yīng)關(guān)系建立步驟，用于根據(jù)光學(xué)原理及幾何學(xué)幾率建立地球半徑補償量與像元相對于星下點方向偏轉(zhuǎn)角的對應(yīng)關(guān)系；地球半徑補償量計算步驟，根據(jù)所述地球半徑補償量與像元相對于星下點方向偏轉(zhuǎn)角對應(yīng)關(guān)系，計算獲取地球半徑補償量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)地理定位中的大氣折射補償方法，其特征在于，所述地球半徑補償量與像元相對于星下點方向偏轉(zhuǎn)角對應(yīng)關(guān)系通過下式建立
5.一種應(yīng)用權(quán)利要求1 4中任一項所述的光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)地理定位中的大氣折射補償方法的系統(tǒng)，其特征在于，包括一地球半徑補償模塊，用于通過對地球半徑進(jìn)行補償后，再利用常規(guī)成像模型計算獲取衛(wèi)星圖像中某一像元點對應(yīng)的地面點的坐標(biāo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述地球半徑補償模塊進(jìn)一步包括像元相對于星下點方向偏轉(zhuǎn)角計算單元，用于取得光學(xué)衛(wèi)星圖像中的某一像元點，利用衛(wèi)星元數(shù)據(jù)計算獲取該像元相對于星下點方向偏轉(zhuǎn)角；地球半徑補償量與像元相對于星下點方向偏轉(zhuǎn)角對應(yīng)關(guān)系建立單元，用于根據(jù)光學(xué)原理及幾何學(xué)幾率建立地球半徑補償量與像元相對于星下點方向偏轉(zhuǎn)角的對應(yīng)關(guān)系；地球半徑補償量計算單元，根據(jù)所述地球半徑補償量與像元相對于星下點方向偏轉(zhuǎn)角對應(yīng)關(guān)系，計算獲取地球半徑補償量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)地理定位中的大氣折射補償方法及系統(tǒng)，該光學(xué)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)地理定位中的大氣折射補償方法包括一地球半徑補償步驟，用于通過假設(shè)地球?qū)嶋H半徑加上地球半徑補償量為地球半徑來計算獲取衛(wèi)星圖像中某一像元點對應(yīng)的地面點的坐標(biāo)。此方法不僅可以用于對SPOT-5的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，還可以針對其他的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，采用本發(fā)明的方法經(jīng)過大氣折射補償后的定位精度明顯提高。
文檔編號G01S17/06GK102346252SQ20101024681
公開日2012年2月8日 申請日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者孫衛(wèi)東, 張霖, 馬洪兵 申請人:清華大學(xué)