专利名称：起伏地面上天空散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，是一种将数字地形图转化成天空散射光地形分布图。
背景技术：
因地形起伏，卫星像元地面上太阳直射光和天空散射光的光辐射再分配，改变了水平地面成像中地物的遥感数据可比性，影响了遥感数字图像的质量和定量研究和应用的水平。地形为卫星遥感数字图像的影响和山体阴影、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象处理与应用技术与正射影像处理技术，均没有从根本上解决这些重要的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种起伏地面上空散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空散射光归一化分布图像的计算机生成方法，系以GIS(地理信息系统)为依据，其步骤包括(1)首先在GIS上输入研究地区的卫星遥测数字地形图，(2)利用数字地形图，由计算机逐点计算数字地形图上各点的天空光地形屏蔽系数；(3)通过天空光地形屏蔽系数与天空光地形照射系数的互补关系获得该点的天空光地形照射系数；(4)最后将获得的各点天空光地形照射系数转化为天空散射光分布图。
进一步，在步骤(1)和步骤(2)之间，还进行数字地形图的配准操作，并设定数字地形图网格；在步骤(2)中，所述的求取最大地形高度角是指以数字地形图上的网格点为单位，分别计算点Pij在各方向上的最大地形高度角βk，k＝1，2，……n，其中，n为方向间隔，n＝2π/Δt，Δt为方位角步长，可整除360°；βk，为点Pij在第k方向上最大地形高度角，也即屏蔽角，βk＝MAX(hl，L＝1、2、3…ML)，hl为点Pij在第K个方向上的第L个点的地形高度角，即屏蔽角，hl＝tg-1(ZPL/SPL)，ZPL，SPL分别为点Pij与第K个方向上的第L个点的高度差和水平距离；以及步骤(2)中所述的获得各点归一化天空光地形屏蔽系数是指Ωij=ΔtΣk=1nsin(βk)/2π;]]>步骤(3)中所述的将各点的地形屏蔽系数转换成天空光照射系数为G=1-Ωij=1-ΔtΣk=1nsin(βk)/2π;]]>步骤(4)中所述的通过逐点线性拉伸实现天空光地形照射归一化系数的可视化是按GNij＝INT(Gij×MAX(DN)/(MAX(G)-MIN(G)+0.5)；其中I＝1、2、3…M；J＝1、2、3…N，M，N分别为图像的最大纵横像元数。
本发明表达和显示起伏地面上天空散射光(归一化)的再分配，完成其区域分布图象的计算机生成，优点如下天空散射光分布图表达了地形影响下自然地面各点的天空光相对照度和对天空的可视程度。计算机生成的天空散射光分布(归一化)图象定量、直观、可视地反映了天空散射光照度在自然地表的相对分布。它在遥感图象的天空散射光的地形影响修正、GPS定位精度的估计、地基雷达位置的规划设计以及地表光辐射的地形再分配及其区域分布研究等方面均有重要意义。
图1是中国福建省龙岩地区卫星图象1∶10万数字地形图(1024×1024)；图2是本发明的计算机生成程序流程图；图3是本发明根据图2计算机生成程序流程图由图1生成的中国福建省龙岩地区天空散射光地形分布图象(1024×1024)。
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事实例，并予以详细描述，使能更好地说明本发明的方法特征和功能特点，而不是用来限制本发明的范围。
请参阅图1、图2和图3，本发明方法是在GIS上先输入研究地区的数字地形图，即图1所示的中国福建省龙岩地区卫星遥测的数字地形图--1024×1024；GIS计算数字地形图上各点在各个方向上的最大地形高度角并求和以获得各点的归一化天空光地形屏蔽系数，并利用互补关系将各点的天空光地形屏蔽系数转换成天空光地形照射系数(归一化)；然后通过逐点线性拉伸，实现天空光地形照射归一化系数的可视化和起伏地面上天空散射光(归一化)分布图像的计算机生成。
参见图2，其具体操作步骤为S1.输入图1所示的研究地区数字地形图，首先在GIS上对卫星遥测数字图象与数字地形图进行配准和设定网格(30*30米)；S2.以数字地形图上网格点为单位；分别计算点Pij在各个方向上的最大地形高度角为βk(k＝1，2，……n)；n为方位间隔n＝2π/Δt，Δt为方位角步长，为可整除360的数；βk为点Pij在第k方向上的最大地形高度(屏蔽)角，βk＝MAX(hl，L＝1、2、3…ML)；hl为点Pij在第k个方向上的第L个点的地形高度(屏蔽)角，hl＝tg-1(ZPL/SPL)；ZZPL、SPL分别为点Pij与第k个方向上的第L个点的高度和水平距离。
S3、求和以计算该点的归一化天空光地形屏蔽系数Ωij=ΔtΣk=1nsin(βk)/2π=Σk=1nsin(βk)/n]]>S4、计算各点的归一化天空光地形照射系数Gij＝1-ΩijS5、天空散射光分布图像的计算机生成对各点天空散射光地形照射系数进行线性拉伸运算，计算机生成天空散射光分布图像GNij＝INT(Gij×MAX(DN)/(MAX(G)-MIN(G)+0.5)；I＝1、2、3…M；J＝1、2、3…NDN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。
权利要求
1.一种起伏地面上天空散射光归一化分布图像的计算机生成方法，包括步骤(1)在地理信息系统上输入研究地区的数字地形图；(2)由地理信息系统计算所输入的地形图上各点在各个方向上的最大地形高度角，求和获得各点归一化天空散射光地形屏蔽系数；(3)利用互补关系将各点的光地形屏蔽系数转换成天空散射光地形照射系数；(4)然后，通过逐点线形拉伸，实现天空散射光地形照射归一化系数的可视化，生成起伏地面上天空散射光归一化分布图像。
2.根据权利要求1所述的起伏地面上天空散射光归一化分布图像的计算机生成方法，其特征在于，在步骤(1)和步骤(2)之间，还进行卫星遥测数字图像与数字地形图的配准操作，并设定数字地形图网格。
3.根据权利要求1所述的起伏地面上天空散射光归一化分布图像的计算机生成方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述的求取最大地形高度角是指以数字地形图上的网格点为单位，分别计算点Pij在各在方向上的最大地形高度角βk，K＝1，2，3……n，其中n为方位间隔，n＝2π/Δt，Δt，Δt为方位角步长，可整除360°；βk为点Pij在第K方向上最大地形高度角，也称为天空散射光屏蔽角，βk＝MAX(h1，L＝1、2、3…ML)，h1为点Pij在第K个方向上的第L个点的地形高度角，称为天空散射光屏蔽角，h1＝tg-1(ZPL/SPL)，ZPL，SPL分别为点Pij与第K个方向上的第L个点的高度差和水平距离。
4.根据权利要求1或2所述的起伏地面上天空屏蔽射光归一化分布图像的计算机生成方法，其特征在于，在步骤(2)中所述的获得各点归一化天空光地形屏蔽系数是指Ωij=ΔtΣk=1nsin(βk)/2π.]]>
5.根据权利要求1或2所述的起伏地面上天空散射光归一化分布图像的计算机生成方法，其特征在于，步骤(4)中所述的将各点的光地形屏蔽系数转换成天空光照射系数是Gij＝1-Ωij。
6.根据权要要求1所述的起伏地面上空散射光归一化分布图像的计算机生成方法，其特征在于，步骤(4)中所述的通过逐点线性拉伸实现天空光地形照射归一化系数的可视化是按GNij＝INT(Gij×MAX(DN)/(MAX(G)-MIN(G)+0.5)；其中I＝1、2、3…M；J＝1、2、3…N，M，N分别为图像的最大纵横像元数。
全文摘要
一种起伏地面上天空散射光归一化分布图像的计算机生成方法，包括步骤(1)首先在GIS上输入研究的地区的数字地形图；(2)由GIS计算所输入地形图各点在各个方向上的最大地形高度角，求和获得各点归一化天空光地形屏蔽系数；(3)利用互补关系，将各点的光地形屏蔽系数转换成天空光地形照射系数；(4)然后，通过逐点拉伸，实现天空光地形照射系数的可视化，生成起伏地面上天空散射光归一化分布图。本发明定量、直观、可视化地反映了天空散射光照度在自然地表的相对分布，在遥感图像的天空散射光的地形影响修正、GPS定位精度的估计，地基雷达位置的规划设计以及地表光辐射的地形再分配及其区域分布研究等方面均有重要意义。
文档编号G06T1/00GK1904875SQ200610026210
公开日2007年1月31日 申请日期2006年9月7日 优先权日2006年9月7日
发明者李先华 申请人:上海大学