一种遥感卫星对地覆盖能力分析方法与流程

本发明涉及航天遥感卫星领域，尤指一种遥感卫星对地覆盖能力分析领域。

背景技术：

随着空间技术的飞速发展，国际上遥感卫星的数量越来越多，遥感卫星数据在各领域的应用也越来越广，然而，按照“天地统筹、协同建设”的思想，航天遥感卫星系统的发展势必对地面系统和应用系统的建设提出了更高的要求，建设多大规模与处理能力的地面系统和应用系统成为了亟需论证和解决的问题。航天遥感卫星对地覆盖能力分析正是解决这一问题的有效途径和方法，在卫星发射的前期对卫星的覆盖能力进行有效的分析和评估可以预测卫星的数据获取规模、品种、规格和时效性，为地面系统和应用系统建设指标提供充分的依据。但是，传统的卫星覆盖能力解析法和数值计算法多存在计算精度不高、占用计算机资源大、无法计算多次过境记录重叠及多个卫星同时运行对同一目标区域覆盖分析等缺点，特别是不能满足针对特定行政区域进行覆盖分析的应用需求，也因此造成了时间和经济方面的巨大损失。

技术实现要素：

针对现有无法满足航天遥感卫星对用户任务目标区域进行快速精确覆盖分析的问题，本发明提供了一种可针对任意形状行政区域的网格覆盖分析方法。该方法在全球平面地图投影坐标系下，利用空间数据处理技术，按照一定的尺度将目标区域多边形进行划分，形成目标区域覆盖分析网格，进而计算卫星任一过境时刻对地面所覆盖的网格数目，实现对目标行政区域的精确覆盖分析，解决了传统网格覆盖法因数据及算法问题只能对特定经纬度范围内矩形目标区域覆盖分析的瓶颈和弊端。

本发明提出了一种遥感卫星对地覆盖能力分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.构建目标行政区域多边形；

b.对所述目标行政区域进行网格划分；

c.进行卫星过境覆盖能力分析；

d.覆盖品质综合展示。

进一步，其特征在于，覆盖能力分析的对象为任意形状多边形行政区域。

进一步，其特征在于，步骤a具体为：收集多边形经纬度点集(lat，lon)数据，将经纬度点集(lat，lon)数据转化为平面二维全球地图坐标系下的(x，y)数值，按照顺时针或逆时针方向将多边形(x，y)点集串成互不连通的闭合多边形。

进一步，其特征在于，步骤b：构建目标行政区域外接矩形内网格，将目标行政区域外接矩形内网格逐一判断，筛选出属于目标行政区域内的网格。

进一步，其特征在于，步骤c具体为：建立全球平面底图直角坐标系，将幅宽两点投影到坐标系中，建立直线方程，通过判断与直线相交的属于目标行政区域的网格来判断卫星瞬时幅宽所扫过的网格。

进一步，其特征在于，判断卫星每次过境对目标区域覆盖的过程中是否连续，如不连续则设置阈值进行处理。

进一步，其特征在于，步骤d为：利用了覆盖重数图、过境重绘图进行可视化展示。

进一步，其特征在于，所述覆盖重数图用来区分目标行政区域内不同部分的覆盖次数，所述过境重绘图用来重绘历次过境。

本发明的基于行政区域遥感卫星对地覆盖分析方法具有以下优点：

1、打破了传统网格点覆盖法只能分析某矩形经纬度范围内覆盖特性的局限性，可以对任意行政区域覆盖特性进行分析，应用范围和适用情况更加广泛。

2、通过地图投影建立全球平面底图直角坐标系，将幅宽两点投影到坐标系中，建立直线方程，通过判断与直线相交的网格来进行覆盖的判断，将复杂的经纬度值转化为了平面直角坐标系下的行列号，计算和判断更加方便快捷，提高了覆盖分析的速度和效率。

3、多种途径的目标区域覆盖特性可视化呈现，比传统单一的总体 覆盖比更加直观。

4、报表生成，覆盖特性报表的生成为地面系统和应用系统建设者提供依据。

附图说明

图1基于行政区域的遥感卫星对地覆盖分析流程图

图2目标行政区域外接矩形网格图(以中国行政区域为例)

图3为目标行政区域网格图(以中国行政区域为例)

图4卫星过境实时覆盖显示图

图5卫星过境瞬时覆盖判断图

图6覆盖重数图

具体实施方式

本发明的面向行政区域的航天遥感卫星对地覆盖能力分析方法包括构建目标行政区域多边形polygon、目标区域网格划分、卫星过境覆盖分析及覆盖品质综合展示。

进一步，所述构建目标行政区域多边形polygon，包括多边形经纬度点集(lat，lon)数据收集，将经纬度点集(lat，lon)数据转化为平面二维全球地图坐标系下的(x，y)数值，按照顺时针或逆时针方向将多边形(x，y)点集串成互不连通的闭合多边形polygon。

进一步，所述目标区域网格划分，包括构建目标行政区域外接矩形内网格，将目标行政区域外接矩形内网格逐一判断，筛选出属于目标行政区域内的网格。

进一步，所述卫星过境覆盖分析，包括建立全球平面底图直角坐标系，将幅宽两点投影到坐标系中，建立直线方程，通过判断与直线相交的属于目标行政区域的网格来判断卫星瞬时幅宽所扫过的网格，并通过设定阈值处理过境中断问题。

进一步，所述覆盖品质综合展示，包括覆盖重数图、过境重绘图、覆盖特性报表等，覆盖特性报表是将每颗卫星表示覆盖特性的二维数组进行实时或非实时统计分析，并将综合覆盖特性中每颗卫星在仿真区域内过境次数、起止时间、历时和累计历时以及覆盖百分比等指标 量化显示。

如图1所示，本发明的方法在实施中需要构建目标行政区域多边形polygon、目标区域网格划分、卫星过境覆盖分析和覆盖品质综合展示四个步骤。

收集目标行政区域数据可以通过数据文件或自定义两种方式来收集。数据文件即拥有区域边界的SHP文件或KML文件等，可以直接读取这些文件进行使用，也可以对这些文件的数据进行处理为所需要的数据后再进行使用。自定义方式即通过手动点取目标行政区域的所有边界点或手动输入的方式收集，并存储。构建目标行政区域多边形polygon就是将收集的经纬度点集(lat，lon)数据转化为平面二维全球地图坐标系下的(x，y)数值，按照顺时针或逆时针方向将多边形(x，y)点集串成互不连通的闭合多边形polygon。

如图3所示，目标区域网格划分，对目标行政区域外界矩形的所有网格如图2所示，进行循环判断，如果网格在目标行政区域的几个互不相连的区域任何一个内部，则设置此网格的标志为true，如果此网格均不在互不相连的区域内，则设置此网格标志为fasle。最后将设置为true的所有网格绘制出来，即为目标行政区域的网格。

如图4所示，卫星过境实时覆盖分析，通过建立全球平面底图直角坐标系，设左上角为原点(0，0)，如图5所示，将幅宽两点投影到坐标系中，建立直线方程，当直线与目标行政区域的网格相交时(从幅宽的左点到右点依次判断相交网格的标识是否为目标行政区域内的网格)，则一次过境开始，经过若干次步长后，卫星对地幅宽未覆盖任何网格则代表此次过境结束。如果是针对经纬度范围这样的目标区域，则不会出现问题，但是针对任意形状多边形的目标行政区域，则需要处理一次过境过程不连续覆盖网格的问题，此时就需要设定一个阈值，在阈值范围内不连续覆盖网格仍然认为为同一次过境。阈值的选择根据目标区域的大小以及卫星的步长。

覆盖品质综合展示利用覆盖特性表、覆盖重数图等进行可视化展示。将卫星多次过境记录覆盖特性通过覆盖特性表可视化展示出来。如图6所示，将卫星对目标行政区域多重覆盖情况通过多重覆盖图，根据颜色的不同来区分覆盖次数可视化展示出来。将历次过境覆盖情 况，通过点击过境记录，在过境覆盖图中重新绘制此次过境覆盖形式可视化展示出来。

以上示例，仅为说明本发明的技术特征和可实施例，其目的是在于使该领域的技术人员能够了解本发明的内容并具体实施。由此，凡根据本发明的构思作出的变换和修饰，均包含在本发明的权利要求范围内，依专利法提出申请。