专利名称：起伏地面上太阳直射光归一化分布图像的计算机生成方法
技术领域：
本发明涉及一种遥感与地理信息系统技术，具体地说，是关于利用数字地形图由计算机生成起伏地面上太阳直射光归一化分布图像。
背景技术：
因地形对太阳直射光的遮挡和屏蔽，与广阔的水平地面相比自然地表上的太阳直射光照度分布受地形影响将发生变化，显然，也改变了水平地面成像中地物的遥感数据可比性，影响勒遥感数字图像的质量和定量研究和应用的水平。地形对卫星遥感数字图像的影响呵山体阴影、云层阴影的消除，一直都是卫星遥感数字图像处理与应用中的难题。现有卫星遥感数字图像处理与应用技术迂正射影像处理技术，均没有从根本上解决这个重要的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种起伏地面上太阳直射光归一化分布图像的计算机生成方法。
本发明的技术方案如下根据本发明的一种起伏地面上太阳光归一化分布图像的计算机生成方法，其步骤包括在GIS(地理信息系统)的支持下利用由卫片给出的太阳位置参数(太阳高度角、太阳方位角)和数字地形图所生成由卫片对应的数字地面模型，以及各点的经纬度地理坐标，计算机逐点计算数字地形图上各点的太阳直射光地形照射系数，最后将获得的各点太阳直射光地形照射系数转化为太阳直射光分布图。
所述的卫星遥感数字图像上各点太阳高度角、方位角为θij＝arcsin(sinφ*sinδ+cosφ*cosδ*costij)，Aij＝arcsin(sinθij*sinφ-sinδ)/cosθij*cosφ)，δ＝arcsin(sinθ*sinφ-cosθ*cosφ*cosA)，t＝arcsin(cosθij*sinA/cosδ)+Δλ，
其中θ，A、δ均由卫片注记中星下点太阳高度角、方位角和太阳赤角；λ、φ分别为星下点地理经纬度。Δλ为像元点对星下点的经度增量；所述的卫星遥感数字地形图上山体与云层阴影的判断，系利用与卫星遥感数字图像配准的数字地形图和卫片像元的太阳的位置参数(高度角、方位角)进行山体与云层阴影的判断。其判断的准则是在太阳照射方向该像元点的最大地形(云层)高度角等于或者大于该像元点的太阳高度角即DH(i，j)≥θij，则该像元点为阴影；反之则不是阴影；所述的数字地形图上阴影中点的太阳直射光地形照射系数Fij＝0。
所述的数字地形图上非阴影点(的太阳)直射光地形照射系数Fij＝1-tgαij·ctgθij·cosωijωij＝ALij-Aij其中像元地面太阳高度θij、方位角ALij由卫片注记给出，像元地面坡度αij、坡向Aij以及像元经、纬度由卫片对应数字地面模型给出。
所述的分布图的计算机生成迂可视化视将获得的各点的太阳直射光地形照射系数按原来的行列顺序排列并逐点进行线性拉伸计算GNij＝INT(Fij×MAX(DN)/F)+0.5)；I＝1、2、3…M；J＝1、2、3…NF＝INT(MAX((Fij)；I＝1、2、3…M；J＝1、2、3…N)DN图像亮度值；MAX(DN)＝2K＝-1为最大亮度值.M、N分别为图像的最大纵横像元数。
本发明与现有技术相比具有的优点与积极效果根据本发明方法所生成的太阳直射光分布图，表达了地形影响下自然地面各点的太阳直射光相对照度和对天空的可视程度。计算机生成的太阳直射光分布(归一化)图像定量、直观、可视地反映了太阳直射光照度在自然地表的相对分布。在遥感图象的太阳直射光的地形影响修正，雷达探测效果的预测和数字仿真，晕染地图的计算机制作，卫片上地形阴影的自动判别以及地面自然光辐射的再分配研究等方面都具有重要作用。
图1为卫星遥测的中国福建龙岩地区1∶10万数字地形图(立体、1024×1024)；图2为本发明的一个实施例的计算机生成程序流程图；图3为根据本发明方法对图1数字地形图进行太阳直射光地形分布变换系数的线性拉伸。表达成像瞬间太阳直射光辐射在起伏地面上的真实归一化(水平地面上太阳直射光辐射照度为1)分布图像。
具体实施例方式
下面根据图1～图3给出本发明的一个较好实施例，并予以详细描述，使能更好地说明本发明的特征以及功能特点，而不是用来限定本发明的范围。
请参阅图1，其示出了本实施例所要研究的中国福建省龙岩地区的卫星遥测数字地形图。
请参与图2，步骤1000，启动驻留在GIS地理信息系统中的本实施例的计算机生成程序100，步骤1001，输入如图1所示的本实施例所要研究地区的数字地形图，并进行配准调整，确定网格，步骤1002，选取数字地形图上第一点(网格)。步骤1003计算数字地形图上各点的太阳高度角、方位角θij＝arcsin(sinφ*sinδ+cosφ*cosδ*costij)Aij＝arcsin(sinθij*sinφ-sinδ)/cosθij*cosφ)δ＝arcsin(sinθ*sinφ-cosθ*cosφ*cosA)t＝arcsin(cosθij*sinA/cosδ)+Δλθ，A、δ卫片注记中星下点太阳高度角、方位角和太阳赤角；λ、φ分别为星下点地理经纬度。Δλ为像元点对星下点的经度增量。
步骤1004、数字地形图上山体与云层阴影的判断利用与卫星遥感数字图像配准的数字地形图和卫片像元的太阳的位置参数(高度角、方位角)进行山体与云层阴影的判断。其判断的准则是在太阳照射方向该像元点的最大地形(云层)高度角等于或者大于该像元点的太阳高度角即DH(i，j)≥θij，则该像元点为阴影；反之则不是阴影。步骤1005计算数字地形图上各点地面(坡面)太阳直射光地形照射系数对于数字地形图上阴影和非阴影的点，分别计算其太阳直射光地形照射系数(甲)数字地形图上阴影中的点太阳直射光地形照射系数的计算因为数字地形图上阴影中的点的太阳直射光照度为0，因此其太阳直射光地形照射系数Fij＝0；(乙)数字地形图上非阴影的点的太阳直射光地形照射系数计算数字地形图上非阴影点的太阳直射光地形照射系数计算，如下
Fij＝1-tgαij·ctgθij·cosωijωij＝ALij-Aij像元地面太阳高度角θij、方位角ALij由卫片注记给出，像元地面坡度αij、坡向Aij以及像元经、纬度由卫片对应DTM(数字地形图生成的数字地面模型)给出，步骤1006判断所有点(网格)是否计算完毕？若未计算完毕，执行步骤1007，跳回步骤1003，否则执行步骤1008；步骤1008，步骤1009起伏地面上太阳直射光(归一化)分布图像的计算机生成与可视化将获得的各点的太阳直射光地形照射系数按原来行列顺序排列并逐点实施线性拉伸计算，实现太阳直射光地形照射归一化系数的成图和可视化GNij＝INT(Fij×MAX(DN)/F)+0.5)；I＝1、2、3…M；J＝1、2、3…NF＝INT(MAX((Fij)；I＝1、2、3…M；J＝1、2、3…N)DN图像亮度值；MAX(DN)＝2K＝-1为最大亮度值.M、N分别为图像的最大纵横像元数。最后执行步骤1010程序结束。
权利要求
1.一种起伏地面上太阳直射光归一化分布图像的计算机生成方法，其步骤包括在GIS的支持下，利用太阳位置参数呵数字地形图以及各点的地理坐标，由计算机逐点计算数字地形图上各点的太阳直射光地形照射参数，最后将获得的各点太阳直射光地形照射系数转化为太阳直射光分布图。所说的太阳位置参数视指数字地形图上相应点所处的太阳高度角和方位角；所说的各点地理坐标是指相应的经纬度。
2.根据权利要求1所述的起伏地面上太阳直射光归一化分布图的计算机生成方法，其特征在于卫星遥感数字图像上各点太阳高度角、方位角的计算θij＝arcsin(sin*sinδ+cos*cosδ*costij)Aij＝arcsin(sinθij*sin-sinδ)/cosθij*cos)δ＝arcsin(sinθ*sin-cosθ*cos*cosA)t＝arcsin(cosθij*sinA/cosδ)+Δλ其中，θ，A、δ卫片注记中星下点太阳高度角、方位角和太阳赤角；λ、分别为星下点地理经纬度。Δλ为像元点对星下点的经度增量。
3.根据权利要求1所述的起伏地面上太阳直射光归一化分布图像的计算机生成方法，其特征在于卫星遥感数字地形图上山体与云层阴影的判断。利用与卫星遥感数字图像配准的数字地形图和卫片像元的太阳的位置参数(高度角、方位角)进行山体与云层阴影的判断。其判断的准则是在太阳照射方向该像元点的最大地形(云层)高度角等于或者大于该像元点的太阳高度角即DH(i，j)≥θij，则该像元点为阴影；反之则不是阴影。
4.根据权利要求1所述起伏地面上太阳直射光归一化分布图的计算机生成方法，其特征在于，数字地形图上阴影中点的太阳直射光地形照射系数Fij＝0。
5.根据权利要求1所述的起伏地面上太阳直射光归一化分布图的计算机生成方法，在其特征在于，数字地形图上非阴影点(的太阳)直射光地形照射系数Fij＝1-tgαij·ctgθij·cosωijωij＝ALij-Aij其中像元地面太阳高度θij、方位角ALij由卫片注记给出，像元地面坡度αij、坡向Aij以及像元经、纬度由卫片对应数字地面模型给出。
6.根据权利要求1所述的起伏地面上太阳直射光归一化分布图的计算机生成方法，其特征在于，分布图的计算机生成迂可视化视将获得的各点的太阳直射光地形照射系数按原来的行列顺序排列并逐点进行线性拉伸计算；GNij＝INT(Fij×MAX(DN)/F)+0.5)；I＝1、2、3…M；J＝1、2、3…NF＝INT(MAX((Fij)；I＝1、2、3…M；J＝1、2、3…N)DN图像亮度值；MAX(DN)＝2K＝-1为最大亮度值.M、N分别为图像的最大纵横像元数。
全文摘要
一种起伏地面上太阳直射光归一化分布图象的计算机生成方法，包括步骤在GIS的支持下，利用太阳高度角/方位角和研究地区的数字地形图(数字地面模型)以及各点的地理坐标(经纬度)，计算机逐点计算数字地形图上各点的太阳直射光地形照射系数，最后将获得的各点太阳直射光地形照射系数转化为太阳直射光分布图。本发明方法生成的太阳直射光分布图表达了地形影响下自然地面各点的太阳直射光相对照度。在遥感图象的太阳直射光的地形影响修正，雷达探测效果的预测和数字仿真，晕染地图的计算机制作，卫片上地形阴影的自动判别以及地面自然光辐射的再分配研究等都具有重要作用。
文档编号G01S17/00GK1845088SQ20061002622
公开日2006年10月11日 申请日期2006年4月28日 优先权日2006年4月28日
发明者李先华 申请人:上海大学