天基遥感分块插值计算太阳高度角的方法_3

文档序号:8920523阅读:来源:国知局
; 0SEVM,0SEVM=|0SEVM_|,式中 统一使用9SEVM,可简化公式表达。对比发现,0SEVMJ^RV% "影响大于0SEVM+,在0咖较 大时,0SEVM_和0SEVM+对RV% "影响较为接近;在0咖较小时,0SEVM,RV% "影响明显 大于0SEVM+,因此,数据校正最大偏差率公式优先采用偏差负极值0SEVM_
[0069] RV% M=(sin0SE〇/sin( 0 SE〇- 0SEVM) - 1)X100 (11)
[0070] 对于数据分块,数据精度采用最大偏差率衡量,中心点太阳高度角采用附带参数 最低的太阳高度角数据,由式(11)可确定数据块的太阳高度角最大偏差,由式(7)可计算 出数据块圆形区域半径。可见,由上述推导的太阳高度角最大偏差特征规律及其校正最大 偏差率公式推论能够确定数据分块大小。
[0071] ⑵数据分块操作方法上述太阳高度角最大偏差0SEVM与圆形区域半径1^为线性关 系是假设在某一时刻下推导的结论,地球遥感整幅或整景或整轨数据采集一般发生在一个 较短的时间段内,虽然时间变化会影响太阳方位角改变,但是该结论不受时间变化影响,在 遥感数据分析中仍然成立。可见,太阳高度角偏差特征规律和数据校正偏差率公式推论,成 为了数据分块的理论依据。
[0072] ①数据分块方案太阳高度角最大偏差特征规律是通过圆形区域考察得到的,但 是,对整幅或整景或整轨数据进行几何分块却无法以圆形区域作为单元划分。为了保证分 块区域小于该圆形区域,满足数据精度要求,并使插值过程简单化,采取圆形区域最大内方 块为元数据块,块行列宽度Lp(km),Lp= 2 1/2RA。由式(7)推导得到太阳高度角最大偏差与 方形数据块行列宽度的线性关系
[0073] 9SEVM=C2Lp (12)
[0074]式中(:2= 6.359\10-3(。/1〇11)。
[0075] ②数据分块计算根据数据用途对校正数据精度的要求,判断数据有效位需要精确 到哪一位数,确定校正数据精度大小。调用该幅或该景或该轨数据太阳高度角参数数据,或 者根据公式计算四周顶角太阳高度角参数,若有多点参数数据则以最小值为准参与计算。 由式(11)可计算出元数据块的太阳高度角最大偏差,由式(12)可计算出元数据块行列宽 度Lp,Lp=LJp,式中Ljkm)为数据空间分辨率,%为元数据块像元行列数,可确定元数据 块像元行列数Np。为了插值计算简洁,取元数据块像元行列数为同步行数的倍数
[0076]Np=INT(Lp/(LmNt))Nt (13)
[0077]式中INT表示取整,仅取整数部分,小数不进位,Nt为数据采集的同步行数。框幅 式传感器则需要特例处理,由于Nt=Ni,导致违背设想初衷,按Nt= 1计算式(13)。若出 现%= 0,小于空间分辨率则取Np= 1 ;若Np>Nr,式中队=max(Nrt,NJ,没有插值必要 则终止插值操作。
[0078] 4.根据数据状态确定数据插值模式不同的数据状态决定了采用怎样的数据插值 模式。
[0079] ⑴确定一级或二级数据产品元数据块经炜度插值模式从太阳高度角校正对影响 数据精度效果看,数据位置畸变尺度对于元数据块而言是小级别,可忽视数据位置畸变。一 级数据产品未进行系统几何校正,数据位置畸变较大,然而,可参照邻近定位点经炜度插值 就不影响数据位置插值精度;二级数据产品已进行系统几何校正,数据位置畸变较小,参照 整幅或整景或整轨数据四周顶角或中心的定位点经炜度插值可满足数据位置插值精度要 求。数据位置插值可采取参照点之间插值方式或者参照点外插值方式。宏观时空以等尺度 量度,适宜使用线性插值算法。参照点之间插值方式以定位点位置为参照,参照点之间的经 度、炜度以等尺度规律按经向、炜向线性插值;参照点外经度、炜度以等尺度规律按经向、炜 向外推线性插值。遥感数据产品附带参数数据可满足参照点之间插值方式,比如地理炜度 (或经度)线性插值:AP=AA+ (AB-AA)LPA/LBA,式中AP为插值点P炜度(或经度),AA为参 照点A炜度(或经度),AB为参照点B炜度(或经度),LPASP点到A点的炜向(或经向) 距离,LBA为B点到A点的炜向(或经向)距离。
[0080] ⑵确定一级或二级数据产品元数据块采集时间插值模式一幅或一景或一轨数据 采集所需时间较短,并且太阳高度角在时空上缓慢变化,对采集时间插值没有必要区分到 像元,可只区分到数据行。数据采集时间变化规律与传感器采集模式有关,各种传感器,例 如框幅式传感器、逐点逐行扫描式传感器、逐点多行扫描式传感器、线阵列推扫式传感器、 甚密面阵推扫式传感器和甚密线阵列扫描式传感器等采集机制各不相同,同时获取的同步 行数也不一样,采集时间插值应根据不同模式传感器其同步行数、数据采集行的时序进行 推算。宏观时空以等尺度量度,适宜使用线性插值算法。一级数据产品文件数据行与数据 采集行时序仍然相同,可按照文件数据行推算,采集时间插值公式较简单;二级数据产品已 完成系统几何校正和坐标映射,文件数据行与数据采集行已不再相同,存在一定大小夹角, 即倾斜状态,降轨时采集数据阵形扭摆西南向,升轨时采集数据阵形扭摆西北向。数据采集 时序在降轨时为顺序,在升轨时为逆序。按照倾斜的数据采集行及采集时序推算,采集时间 插值公式相对较繁琐。倾斜状态可参照采集数据阵形,数据采集行斜率可由图像数据四周 顶角定位数据计算,或者由文件数据的像元排列位置粗略计算,文件数据中各元数据块采 集时间需要根据数据采集行斜率、采集开始时间和结束时间等数据插值计算。
[0081] ⑶确定赤炜、时角参数插值模式受万有引力作用,卫星绕行星转,行星绕恒星转, 恒星绕银河系转,其运行轨道表现出非常明显的简单规律性,但是,由于其它星球引力牵 弓丨,我们的星球运行轨迹也出现扰动现象,因此,也带来天文参数计算的复杂化。式(1)太 阳高度角公式和式(3)太阳方位角公式在一般性应用的相关参数计算中较为多见,但是, 太阳赤炜和时差等天文参数的计算,有数值模拟法和理论展开式法,有多种公式;时角参数 计算引入时差订正,赤炜和时角插值则套用有关天文学者研宄设计或改进的、精度较高又 较为简洁的公式,其它相应的常见公式也可以套用。
[0082] 5.根据插值模式落实数据插值方程式根据太阳高度公式计算观测点太阳高度角 参数,需要观测点炜度、观测日太阳赤炜和观测点时角,计算观测点时角需要观测点时间和 观测点经度。确定了元数据块大小,即确定%值,可计算出元数据块行列数,当Ni-INT^/NP)NP= 0,表示末行元数据块足行,元数据块行数为INTWi/N^+l,元数据块最大行号吣= INTWi/Np)(注:从0号编起),当队一INTd/Np)%〉0,表示末行元数据块不足行,元数据 块行数为INT^/N^+Z,元数据块最大行号吣=INTA/N^+l;当Ns-INT(NS/NP)NP= 0, 表示末列元数据块足列,元数据块行数为INT(NS/NP)+1,元数据块最大列号Ms=INT(NS/NP) (注:从0号编起),当Ns-INT(NS/NP)NP> 0,表示末列元数据块不足列,元数据块列数为 INT(Ns/Np)+2,元数据块最大列号Ms=INT(NS/NP)+1。设m、n分别为元数据块行列号,无符 整数,0彡m彡Mp0彡n彡Ms,需落实观测点炜度."=冲》,")、观测点经度入m,n=入(m,n)、 观测点时间1^=1:(111,11)、观测日太阳赤炜8111, 11=6(111,11)、观测点时角1:111,11=1:(111,11) 的具体形式。经炜度衡量尺度规定同上,以国际时计时,行增序方向与炜度增序方向相反。 一级与二级数据产品的插值模式不同,其插值方程式也不一样。对一级、二级数据产品元数 据块经炜度、采集时间和赤炜、时角的插值方程式介绍如下:
[0083] ⑴一级数据产品元数据块经炜度、采集时间插值方程式元数据块中心点经炜度和 采集时间插值方程式具体落实如下:
[0084] ①元数据块中心点经炜度插值方程式地理经炜度可采取线性插值或双线性插值, 以线性插值为例。根据一级数据产品相应的插值模式,元数据块中心点经炜度插值是依靠 邻近定位点数据为参照。设固定间隔点像元行列数分别为、队s,第1个间隔点起始像元 行列数分别为Nrl(l、N_元数据块(m,n)中心点位于数据像元位置(Np(m+0. 5),Np(n+0. 5)), 设Nrim=Np(m+〇. 5) -Nrl。,Nrsn=Np(n+0. 5) -Nrs。,元数据块中心点与相邻定位点一般有 4种状况:
[0085] ㈠元数据块中心点与定位点重合,满足INT(Nrlm/Nrl)Nrl=Nrll^PINT(Nrsn/Nrs)Nrs = Nrsn条件,重合参照点C_m,n位于定位点位置,读取定位点数据,得到元数据 块中心点经炜度
[0087]入 m,n=入 c-m,n (14)
[0088] ㈡元数据块中心点在两个同行相邻定位点之间,满足INT(N^/Nri)Nrt=Nrini和 INT(Nrsn/Nrs)Nrs<Nrsn条件,左参照点L_m,nfe于定位点位置(Nrlm/Nrl,INT(Nrsn/Nrs)),右参照 点R_m,n位于定位点位置(Nrtm/Nri,INT(Nren/Nj+l)。读取定位点数据丄m,n炜度你__、经度 入炜度卿^、经度X 。根据邻近定位点位置和距离线性插值,得到元数据块中 心点经炜度
[0090] 入m,n=入 L-m,n+ (人 K-m,n-入 L-m,n)X(Nrsn-INT(Nrsn/Nrs)Nrs) /Nrs (15)
[0091] ㈢元数据块中心点在两个同列相邻定位点之间,满足INT(Nrtni/Nri)Nrt<Nrini和 INT(Nrsn/NjNrs=Nrsn条件,上参照点U_m,nfe于定位点位置(INT(Nrlm/Nrl),Nrsn/Nrs),下参照 点D_m,n位于定位点位置(INTd/D+LN^/Nj。读取定位点数据:U_m,n炜度^/」》."、经度 入炜度卿__、经度AD^。根据邻近定位点位置和距离线性插值,得到元数据块中 心点经炜度
[0093] 人 m,n=(入 D-m,n+人u-m,n)/2 (16)
[0094] ㈣元数据块中心点与相邻定位点不同行不同列,满足INT(Nrtni/Nri)Nrt<Nrini和 INT(Nrsn/NJNrs<Nrsn条件,左上参照点LU_m,"位于定位点位置(INT(Nrlm/Nr
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