获取大摆角光学遥感卫星的遥感图像地面分辨率的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光学遥感卫星的遥感图像处理技术领域，尤其设及一种光学遥感卫星 大摆角条件下严密计算遥感图像的地面分辨率方法。
【背景技术】
[0002] 光学遥感卫星是通过装载在卫星上的光学遥感器来获取地面的图像，运些图像在 国民经济建设和国防安全都能发挥巨大的作用，因此光学遥感卫星得到了快速发展。随着 应用的深入和需求的扩展，具有大摆角的光学遥感卫星的遥感图像可W十分灵活地获取较 大范围内地表的数据，在应急减灾、突发事情信息获取等发面发挥独特的作用。大摆角是指 光学遥感器的视线方向能够在俯仰和侧滚进行任意较大角度的摆动，能够不改变光学遥感 卫星轨道而获取地面感兴趣区域的图像。但是由于大摆角光学遥感卫星采用了能对俯仰和 侧滚进行大角度的摆动，给遥感图像的地面分辨率计算带来了一定的困难。此处的大摆角 是指光学遥感卫星对地球表面观测的视线方向偏离光学遥感卫星正下方的偏角角度大于 15度W上。
[0003] 遥感图像地面分辨率是是指图像的一个像素对应着地面的几何尺寸，光学遥感图 像的分辨率和光学遥感器的焦距、CCD大小、光学遥感器距离地面点的长度等参数密切相 关。在没有摆角的情况下，光学遥感器距离地面点的长度就等于光学遥感卫星的飞行高度， 它是一个较为固定参数，但是在光学遥感卫星有摆角尤其是较大摆角时，光学遥感器到目 标点的距离就变化的较为复杂。
[0004] 目前对光学遥感卫星的遥感图像分辨率的计算，还是基本沿袭了传统胶片摄影时 代的计算方法，如史光辉（史光辉、崔庆丰，卫星摄影地面分辨率的预估，光学机械，1990年 第5期，总第116期，7~12)把通过卫星摄影获取地面信息的过程看作一个系统，分析了 影响地面分辨率的因素，由此可W在给定条件下估计卫星摄影的地面分辨率，并没有具体 给出如何计算地面分辨率。李大耀（李大耀，有关航天遥感图像地面分辨率的札记，航天返 回与遥感，第20卷第2期，1999年6月：50~53)对有关航天遥感图像地面分辫率的几个 问题进行了讨论，给出了有关航天遥感图像地面分辨率的几点认识，具体给出了胶片型相 机图像的地面线对分辨率计算方法，W及无摆角时的CCD相机地面分辨率计算公式。朱广 绩（朱广绩、何大雄，卫星扫描福射计的地面分辨率的计算，中国空间科学技术，1986年2 月，第1期：32-39.给出了计算卫星扫描福射计的地面分辫率的精确方法。在计算中分别 考虑了把地球作为球体和旋转楠球体两种情况，通过联立五个方程求解地面点的坐标，再 通过四次计算分别图像像素的四角对应的地面点位置，从而计算卫星扫描福射计的地面分 辨率。非常复杂而耗时，不实用。李欢（李欢，向阳，冯玉涛，运动补偿成像光谱仪的地面分 辨率，光学精密工程，第17卷第4期，2009年4月745~751)给出了运动补偿成像光谱仪 的地面分辨率计算方法，由于运动补偿的成像光谱仪在不同观测角时的观测距离不同，所 W其地面分辨率将随观测角而变，推导得到了卫星到地面点的距离，给出了地面分辨率和 望远系统焦距选择的一般表达式。但是没有给出摆角的计算公式W及摆角对地面分辨率的 影响，而且计算中也将地球作为圆球进行了近似。
[0005] 可见现有的光学遥感卫星图像的分辨率计算方法有的根本没有考虑摆角的影响， 运着对于小摆角时采用卫星高度计算可W较好地近似。但随着摆角的增大，分辨率的计算 误差会越来越大。有的方法虽然考虑了摆角对卫星到地球的距离影响，但是没有修正由于 摆角对地面分辨率的影响，或者对摆角的计算和地球球形上没有严密计算。为此需要严密 地计算卫星摆角时卫星到地面目标点的距离和摆角对地面分辨率的影响，还需要顾及地球 是是一个旋转楠球W及摆角的如何计算。
【发明内容】
[0006] (一）要解决的技术问题
[0007] 鉴于上述技术问题，本发明提供了一种获取大摆角光学遥感卫星遥感图像地面分 辨率的方法。该方法充分考虑了地球的旋转楠球特性和光学遥感卫星摆角的影响，可W快 速而严密地得到计算图像的地面分辨率。 阳00引（二）技术方案
[0009] 本发明提供一种获取大摆角光学遥感卫星的遥感图像地面分辨率的方法。该方法 包括步骤如下：
[0010] 步骤1:利用光学遥感卫星下传的辅助数据计算光学遥感卫星星下点对应的地球 曲率半径；
[0011] 步骤2 :利用光学遥感卫星下传的辅助数据计算位于光学遥感卫星上的光学遥感 器视线方向偏离星下点的偏角；
[0012] 步骤3 :根据光学遥感卫星到地面的距离，获得大摆角光学遥感卫星的遥感图像 地面分辨率。 阳01引 （S)有益效果
[0014] 从上述技术方案可W看出，本发明的获取大摆角光学遥感卫星的遥感图像地面分 辨率的方法具有W下有益效果：
[0015] (1)将地球作为旋转楠球考虑，而不是用圆球进行近似，并严密计算光学遥感卫星 星下点对应的实际曲率半径；
[0016] (2)通过光学遥感卫星的侧滚和俯仰两个角度来计算光学遥感器的视线摆角，可 W很好地适应各种卫星机动时的摆角计算。
[0017] (3)考虑了摆角情况下对光学遥感卫星到地球的距离影响，通过严密的几何=角 关系计算光学遥感卫星到地球表面目标点的距离。
[0018] (4)针对大摆角时光学遥感卫星遥感图像对应的地面分辨距离进行了修正，得到 了准确的地面分辨距离。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明获取大摆角光学遥感卫星的遥感图像地面分辨率的方法的实施例 流程图；
[0020] 图2为光学遥感卫星有摆角时，光学遥感卫星和地球表面目标点的几何关系。
【具体实施方式】
[0021] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，W下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部 分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员 所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等 于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。
[0022] 请参阅图1示出本发明获取大摆角光学遥感卫星的遥感图像地面分辨率的方法， 该方法的步骤如下：首先利用光学遥感卫星下传的辅助数据计算并获得光学遥感卫星星下 点对应的地球曲率半径W及位于光学遥感卫星上的光学遥感器视线方向偏离星下点的视 线偏角；而后计算光学遥感卫星到地面的距离，最终可W实现大摆角光学遥感卫星的遥感 图像地面分辨率的准确计算。
[0023] 请参阅图2为光学遥感卫星有摆角时，光学遥感卫星和地球表面目标点的几何关 系，获取光学遥感卫星星下点对应的地球曲率半径的步骤如下：
[0024] 步骤11，从光学遥感卫星下传的辅助数据中读取星下点的缔度B;
[00巧]步骤12,光学遥感卫星和地球表面目标点的几何关系，获得光学遥感卫星星下点 对应的地球曲率半径。根据地球表面目标点和星下点的缔度B，构建光学遥感卫星星下点对 应的地球曲率半径模型；所述地球表面目标点是地球楠球的长半轴长度a、地球楠球的短 半轴长度b;所述地球曲率半径R模型的如下表示：
[0026]
[0027] 公式1中，sin为S角正弦函数，cos表示S角