本发明涉及对地卫星观测领域，具体而言，涉及面向应用场景的卫星对地观测需求筹划方法。
背景技术：
：需求筹划是卫星任务规划中任务预处理的重要环节。随着遥感市场商业化进程的加快，对地观测需求呈现用户多样化、需求复杂化的特点，传统的由人工进行需求分解的方式存在着较大局限性。随着卫星技术的不断发展和用户的不断增多，卫星对地观测需求呈现出复杂多样的特征，具体体现在如下几个方面：(1)用户层次复杂，由于卫星遥感应用产业化进程的深入，卫星遥感服务将面向大众普及，用户层次是复杂而不是单一的，既包括卫星遥感领域的专业人员，也包括其他行业的大众用户；(2)应用领域广，卫星遥感技术的革新满足了更加复杂的需求，进一步扩大了卫星遥感应用领域，卫星遥感已在诸多应用领域发挥重要作用；(3)卫星数量多、载荷类型多。面对日益复杂的卫星对地观测需求，对其进行科学有效的筹划是一个亟待解决的问题。当前实际运行的卫星地面管控系统中，用户需求的获取主要靠用户自己指定观测目标和观测平台，即用户来指定用什么卫星来观测什么区域。对用户来说，这种精确化的需求输入方式主要存在如下几个问题：(1)用户需要为观测需求指定卫星资源，这要求用户具备一定的专业素质，能对卫星平台有个清晰的了解，知道什么卫星平台和载荷能够完成观测任务，满足自己的需求，对于非专业普通用户进行相关操作具有一定隔阂感。(2)人为进行需求分解、资源分配具有主观性和随机性，需求分析结果可能存在不合理或是和用户真实意图有偏差，导致最终得到的卫星遥感数据不符合用户期许，同时这种人工需求分解的方式也增加了需求采集人员的工作量，降低了整个卫星任务规划流程的效率。(3)用户指定的卫星资源是静态的资源，不是当前动态的资源，可能指定的卫星资源在某一时间段内不可用或有冲突，在这种缺乏实时交互的情况下，如果直接让用户指定静态的资源，可能会造成观测任务无法完成。基于上述原因，传统的需求获取方式存在很大的局限性，在面对大量的不同层次的用户需求时，其不再具有广泛适用性。本发明所述的面向应用场景指的是面向不同的应用背景，例如国土资源监测领域里的土地利用变化、土地覆盖、土壤侵蚀、城市扩展情况，农业遥感监测领域里的农作物产量估算、作物种植面积监测、作物灾害监测等都是具体的应用场景，即用户提出的需求不再是面向具体任务平台的需求，而是应用场景层面上的需求。技术实现要素：本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种面向应用场景的卫星对地观测需求筹划方法，用户只需要在应用层面上提出观测需求，系统会自动为用户统筹规划最佳的卫星资源组合，减少了人工对需求进行分解的繁琐操作，提高对地观测任务执行效率。本发明的面向应用场景的卫星对地观测需求筹划方法，包括如下步骤：(1)针对常用应用场景进行案例的构建：首先建立卫星对地观测子需求描述模型，将应用需求分解成子需求集合：子需求集＝{子需求1，子需求2，子需求3，......}，然后基于XML对子需求进行描述并构建案例；(2)需求采集：采集面向应用场景的用户需求；(3)案例匹配：从案例库中搜寻和用户需求应用场景描述最相似的案例，在应用场景与该案例之间建立映射关系；(4)用户应用需求分解：对于用户应用需求R，参照案例中的分解方案将R分为子需求集合{D1,D2,...,Dn}，然后对集合中的每一个子需求进行内容填充，子需求内容填充来自两个部分：来自用户提出的应用需求、来自匹配到的案例，经过内容填充的子需求集合即为最终的需求分解方案。(5)资源匹配：为子需求匹配具体的卫星平台和传感器。进一步地，步骤(1)中子需求描述模型构建包括，对每种类型的卫星对地观测子需求分别从子需求标识、子需求类型、子需求关联关系、空域要求、时域要求、频域要求六个方面进行描述，用一个六元组对子需求进行抽象，即，其中：表示子需求集中第i个子需求；表示子需求标识，子需求标识具有唯一性；表示子需求类型，分别为可见光遥感观测需求、红外遥感观测需求、SAR遥感观测需求三种类型之一；表示子需求关联关系；表示空域要求；代表时域要求；代表频域要求。进一步地，步骤(1)中还包括根据实际应用情况对已经构建好的案例进行编辑和修正。进一步地，步骤(5)之前还包括一个人机交互的过程，用户对生成的需求分解方案进行编辑和修改，以形成一个对用户来说最佳的分解方案。进一步地，卫星对地观测资源匹配包括三个步骤：(1)卫星对地观测资源建模，明确卫星对地观测资源的组成部分，并构建卫星资源描述模型，对卫星资源进行标准化描述；(2)卫星资源动态预处理，在为需求分配卫星资源之前，进行卫星资源的预计算，包括卫星在需求时间段内的任务状态及对观测目标的可见性，缩小可选资源的选择范围；(3)卫星对地观测资源匹配，经过卫星资源动态预处理后，在可选卫星资源的范围内为需求分配资源。本发明的面向应用场景的卫星对地观测需求筹划方法，针对不同的常用应用场景，对需求分解中涉及到的专家经验知识进行标准化描述，构建与应用场景对应的用于存储分解方案的案例，当用户提出应用需求时，通过将应用场景与案例库中的案例进行匹配，得到相应的解决方案，用户只需要指定观测任务需要实现什么应用即可，不需要再去指定完成任务所需的卫星资源平台，简化了用户操作流程，最大化的方便用户；智能化的需求获取方式能够为用户实时提供辅助决策服务，提升用户体验，满足未来多样化的用户需求。附图说明图1是本发明的面向应用场景的卫星对地观测需求筹划框架图。具体实施方式本实施例选取一个典型应用——森林火灾监测，以森林火灾监测为应用场景，对用户需求进行筹划。首先确定用户输入需求信息，内容包括：任务标识、任务单优先级、观测目标、观测时间、应用场景。用户需求具体内容为：对中心点位置(北纬24°，东经101°)周边地区进行火灾监测，任务优先级设为最高的9级，观测时间设定为2015/10/2800:00:00至2015/10/2900:00:00共一天时间，应用场景为森林火灾监测。表1用户需求输入信息用户IDXX任务标识XX任务单优先级9观测目标目标中心点位置：北纬24°，东经101°观测时间2015/10/2800:00:00--2015/10/2900:00:00应用场景森林火灾监测用户输入应用需求后，接下来将对需求进行分解。分解的第一步是需要针对森林火灾监测应用场景，从案例库中匹配到对应的森林火灾监测案例。因此，首先对森林火灾监测案例进行介绍。森林火灾监测主要分为火点检测和火灾迹地识别两类，目前利用卫星遥感对森林火灾的监测主要依靠的是红外遥感数据，因此分解得到的子需求只有一个，即红外遥感观测；红外遥感在谱段上主要使用3～5um和11um附近波长通道来对火点进行监测，并在实际应用中取得了良好的火灾识别效果；空间分辨率则以MODIS光学遥感仪器3～5um波长范围分辨率为1000m作为参考标准，将分辨率要求设为1000m。基于上述森林火灾监测专家知识，构建森林火灾监测案例。首先案例中子需求集合只包含一个子需求，类型为红外遥感观测，空间分辨率要求设置为1000m，频域要求设置为3～5um、11um。其余包括子需求关联关系、区域覆盖率要求、云量要求、太阳高度角要求这几个参数项暂无数据，即暂无约束要求。案例中的各项参数值可以根据实际情况进行编辑和修改。基于专家经验知识构建的森林火灾监测案例的结构和内容如下表所示。表2森林火灾监测案例案例中的子需求不包括观测区域位置、观测目标优先级、时域要求这几项信息，以上信息需要从输入的应用需求中提取，以构成信息完整的子需求。分解得到的子需求如下所示。表3子需求结构及内容基于需求分解的结果，为分解得到的子需求匹配合适的卫星资源。选定在轨运行的国产民用陆地观测卫星作为可选卫星资源，具体包括如下卫星：资源系列(CBERS-04卫星、ZY-3卫星、ZY-102C卫星、SJ-9A卫星)，高分系列(GF-1卫星、GF-2卫星)，环境减灾系列(HJ-1A/B/C卫星)共9颗卫星，各卫星的应用领域如下表所示。表4在轨运行国产民用陆地观测卫星应用领域卫星资源匹配分三步完成：(1)针对每颗卫星建立卫星对地观测资源描述xml文档，具体数据参考下表。表5在轨运行国产民用陆地观测卫星(数据来源：中国资源卫星应用中心)(2)卫星资源动态预处理。因为子需求类型为红外遥感观测，故选择出搭载有红外传感器的卫星进行动态预处理，包括CBERS-04卫星、HJ-1B卫星。空间状态判断：利用CBERS-04卫星、HJ-1B卫星的轨道参数以及观测目标的位置坐标，求得2015/10/2800:00:00--2015/10/2900:00:00时间段内卫星对观测目标的可见窗口。这里借助STK(SatelliteToolKit)软件进行仿真计算，仅计算可见窗口，忽略卫星及传感器的姿态机动能力等约束条件。表6CBERS-04卫星可见时间窗表7HJ-1B卫星可见时间窗由于CBERS-04卫星、HJ-1B卫星在观测时间段内都具有对目标的可见时间窗，因此两颗卫星空间状态都为true，表示卫星可用。卫星任务状态：这里假定两颗卫星的任务状态为true，都可执行该观测任务。(3)卫星资源关联匹配。根据子需求的约束条件，对CBERS-04卫星、HJ-1B卫星星载传感器的参数指标进行约束检查，包括传感器类型约束、空间分辨率约束、工作谱段约束，得到匹配结果：CBERS-04卫星、HJ-1B卫星均满足约束条件。因此最后呈现给用户的是两个可选卫星资源的元需求，呈现结果可以依据某一规则(比如时间优先)进行排序，用户可根据需要对最终生成的元需求进行编辑修改，最终需求筹划输出的元需求如下(以用户选择HJ-1B卫星为例)。表8需求筹划输出元需求本实施例选取森林火灾监测为应用背景，对卫星对地观测需求筹划整个流程进行实例分析。首先，根据森林火灾监测案例对应用需求进行分解，得到具有具体参数约束的子需求集合，然后以在轨运行的国产民用陆地观测卫星为数据资源，基于约束满足，将卫星资源与需求进行关联匹配，最后输出元需求集合，为卫星任务规划系统提供标准输入。当前第1页1 2 3