一种顾及区域尺度的遥感卫星有效覆盖仿真计算方法
【专利摘要】本发明公开了一种顾及区域尺度的遥感卫星有效覆盖仿真计算方法，首先进行遥感对地观测有效覆盖性能指标的设计，包括空间覆盖性能指标设计、时间覆盖性能指标设计和物理覆盖性能指标设计；然后综合考虑遥感卫星物理性能约束条件和气象约束条件进行不同区域尺度下的遥感卫星有效覆盖仿真计算，包括小尺度区域卫星对地观测有效覆盖仿真计算、中等尺度区域卫星对地观测有效覆盖仿真计算和大尺度区域卫星对地观测有效覆盖仿真计算。本发明使得仿真计算结果更加精确，更接近于实际，同时提高了仿真计算的效率。
【专利说明】
-种顾及区域尺度的遥感卫星有效覆盖仿真计算方法
技术领域
[0001] 本发明属于遥感对地观测效能评估领域，设及一种遥感对地观测有效覆盖指标构 成及仿真计算方法。
【背景技术】
[0002] 有效覆盖是卫星系统中经常设及到的一个概念，它反映了卫星系统切实能够探测 到目标信号的地面覆盖状态。
[0003] 导航领域的学者针对导航信号有效覆盖的范围进行了研究，准确的分析了信号覆 盖范围。无线传感器网络有效覆盖的仿真分析，为覆盖控制策略的设计提供了坚实的保障。
[0004] 在遥感对地观测领域，戴金海、贺勇军等首先提出了 "有效覆盖"运一概念，即在特 定观测任务下，能够满足一定的时间、空间和物理条件的，使遥感卫星系统确实能够探测到 目标信号的卫星对地覆盖状态。基于有效覆盖的遥感对地观测仿真计算对于遥感性能的评 估具有重要的意义，使得对于卫星观测能力的评估结果更加精确，更接近于实际行业的应 用需要。
[0005] 根据《高分二期遥感应用部口观测任务汇总》报告中对遥感卫星观测的需求(示例 如表1)，对地观测有效覆盖性能可W从空间覆盖性能、时间覆盖性能、物理覆盖性能=方面 进行度量。
[0006] 表1遥感卫星对地观测需求
[0007] Tab.!Requirements of optical remote sensing satellite for land observation
[000引
[00091
[0010]其中空间覆盖性能描述对地观测系统对目标区域的地理空间（面积)覆盖情况，时 间覆盖性能是为了确定对地观测系统对于目标区域的回归、重访等时间覆盖情况，物理覆 盖性能是为了确定对地观测系统对于目标区域的观测手段、观测光谱等物理覆盖状态。
[0011] 当前，国内外专家学者在遥感对地观测覆盖仿真计算方面已做了大量的研究。美 国STK软件的覆盖计算模块，能够计算卫星侧摆与视场角约束下的对地覆盖参数；法国 SYSTEMA能够计算卫星在不同空间环境状况下的对地覆盖情况，该软件具有空间环境的分 析功能;JAVANBARG B M等用层次分析-模糊综合评估法(AHP-FCE)评估了天基对地观测系 统效能，并研究了气候因素对于环境评估的影响。在国内，戴金海、贺勇军等设计和实现了 多卫星系统综合建模与仿真环境，给出了基于仿真的系统效能测度的求解方法和基本模 型。并设计了"池中投石法"、"油环点火法"、"逐步吸收法"等多种仿真计算方法来计算对地 覆盖参数。张倩等研究了特定区域的空域覆盖性能计算与评价方法，运些研究均取得了一 定的成果。
[0012] 然而，上述研究中的对地观测有效覆盖计算方法，其本质是基于星下点轨迹的理 想覆盖，用经验模型加入约束因子进行覆盖效率估算，进而计算有效覆盖参数，并未考虑卫 星数据存储、数据传输、电力供应和观测几何等物理约束条件，也未顾及不同区域尺度对于 有效覆盖指标参数的影响。
【发明内容】
[0013] 针对现有技术中基于理想状态下的对地观测有效覆盖计算方法所导致的传感器 地面覆盖与实际观测区域有效覆盖存在较大的差异，本发明提出了一种基于全球、全国、重 点城市（如武汉)=种不同区域尺度的有效覆盖，分析其各自的指标构成，综合考虑遥感卫 星数据存储能力、星地数据传输能力等物理性能参数和观测区域云、雨、雪等气象条件的约 束，计算遥感卫星对地观测有效覆盖性能参数的方法。
[0014] 本发明所采用的技术方案是:一种顾及区域尺度的遥感卫星有效覆盖仿真计算方 法，其特征在于，包括W下步骤：
[0015] 步骤1:遥感对地观测有效覆盖性能指标的设计，包括空间覆盖性能指标设计、时 间覆盖性能指标设计和物理覆盖性能指标设计；
[0016] 步骤2:综合考虑遥感卫星物理性能约束条件和气象约束条件，进行不同区域尺度 下的遥感卫星有效覆盖仿真计算，包括小尺度区域卫星对地观测有效覆盖仿真计算、中等 尺度区域卫星对地观测有效覆盖仿真计算和大尺度区域卫星对地观测有效覆盖仿真计算。
[0017] 作为优选，步骤1中所述空间覆盖性能指标包括累计年有效覆盖面积、有效全覆盖 概率和单天有效覆盖面积;所述时间覆盖性能指标包括有效全覆盖周期;所述物理覆盖性 能指标包括空间分辨率和谱段范围。
[0018] 作为优选，步骤2中所述小尺度区域卫星对地观测有效覆盖仿真计算，其具体实现 包括W下子步骤：
[0019] 步骤Al:拟合小尺度区域(重点城市)卫星影像数据和气象台发布的重点观测区域 云量、雨量数据，得到重点观测区域云量覆盖面积；
[0020] 步骤A2:仿真计算理想覆盖面积；
[0021 ]步骤A3:根据步骤Al和步骤A2的结果，统计计算得到遥感卫星有效覆盖性能指标。
[0022] 作为优选，步骤2中所述中尺度区域卫星对地观测有效覆盖仿真计算，其具体实现 包括W下子步骤：
[0023] 步骤BI:叠置求交待观测区域(全国）图层和卫星传感器理想覆盖条带，获得观测 区域与卫星传感器理想覆盖条带相交区域图层；
[0024] 步骤B2:叠置求交经缔度网格点图层和步骤Bl获得的图层，获得观测区域与覆盖 条带橡胶区域包含的经缔度网格点；
[0025] 步骤B3:叠置求交待观测区域图层和经缔度网格点图层，获得观测区域包含的经 缔度网格点；
[00%]步骤B4:考虑卫星数据存储能力、星地数据传输能力、卫星单圈最大观测时长、卫 星观测太阳高度角等物理约束条件和气象台站历年降雨、云量数据等气象约束条件，结合 步骤B2和步骤B3的结果，获得有效覆盖物理性能约束系数和有效覆盖气象约束系数；
[0027] 步骤B5:根据步骤B4的结果统计计算有效覆盖性能指标。
[0028] 作为优选，步骤2中所述大尺度区域卫星对地观测有效覆盖仿真计算，其具体实现 包括W下子步骤：
[0029] 步骤Cl:叠置求交全球区域图层和卫星传感器理想覆盖条带，获得全球区域与卫 星传感器理想覆盖条带相交区域图层；
[0030] 步骤C2:叠置求交经缔度网格点图层和步骤Cl获得的图层，获得全球区域与覆盖 条带橡胶区域包含的经缔度网格点；
[0031] 步骤C3:叠置求交全球区域图层和经缔度网格点图层，获得全球区域包含的经缔 度网格点；
[0032] 步骤C4:考虑卫星数据存储能力、星地数据传输能力、卫星单圈最大观测时长、卫 星观测太阳高度角等物理约束条件和全球气候带降雨及云量数据等气象约束条件，结合步 骤C2和步骤C3的结果，获得有效覆盖物理性能约束系数和有效覆盖气象约束系数；
[0033] 步骤巧:根据步骤C4的结果统计计算有效覆盖性能指标。
[0034] 本发明参考表1中遥感卫星对地观测的需求提出了基于物理约束条件和气象约束 条件的遥感卫星有效覆盖指标，系统考虑了卫星数据存储能力、星地数据传输能力、卫星单 圈最大观测时间、卫星观测太阳高度角等物理量的约束，考虑云雨雪等气象条件对于观测 区域地面覆盖的影响，并顾及不同的区域尺度给出了计算遥感卫星对地观测有效覆盖性能 参数的方法，使得仿真计算结果更加精确，更接近于实际，同时提高了仿真计算的效率。
【附图说明】
[0035] 图1本发明实施例的流程图；
[0036] 图2本发明实施例的小尺度区域对地观测有效覆盖仿真计算流程图；
[0037] 图3本发明实施例的中等尺度区域对地观测有效覆盖仿真计算流程图；
[0038] 图4本发明实施例的大尺度区域对地观测有效覆盖仿真计算流程图。
【具体实施方式】
[0039] 为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发 明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0040] 请见图1、图2、图3和图4,本发明提出了一种基于全球、全国、重点观测城市（如武 汉)=种不同区域尺度的有效覆盖，分析其各自的指标构成，综合考虑遥感卫星数据存储能 力、星地数据传输能力等物理性能参数和观测区域云、雨、雪等气象条件的约束，计算遥感 卫星对地观测有效覆盖性能参数的方法，其具体实现包括W下步骤：
[0041 ]步骤1:遥感对地观测有效覆盖性能指标的设计；
[0042] 根据表1中遥感卫星对地观测的需求，从空间覆盖性能、时间覆盖性能、物理覆盖 性能=方面进行指标设计：
[0043] 空间覆盖性能描述对地观测系统对目标区域的面积覆盖情况，主要考虑W下方 面：
[0044] ①对地观测系统在一定时间段内对于观测区域的累计有效覆盖面积，该指标可设 计为:累计年有效覆盖面积。
[0045] ②对地观测系统在一定时间段内对于观测区域的累计有效覆盖面积百分比，该指 标可设计为:年覆盖面积百分比。然而，由于本发明的有效覆盖计算模型加入观测区域气象 条件的约束，而气象条件具有不确定性，故本发明用年有效全覆盖概率来替代。
[0046] ③对地观测系统在一定时间段内对于观测区域的覆盖面积;针对表1需求，该指标 可设计为:单天有效覆盖面积。
[0047] 时间覆盖性能是为了确定对地观测系统对于目标区域的时间覆盖情况，主要从W 下方面考虑:对地观测系统对于目标观测区域的有效全覆盖周期。
[0048] 物理覆盖性能是为了确定对地观测系统对于目标区域的物理覆盖状态，主要从W 下两方面考虑：
[0049] ①空间分辨率是否满足应用需求。
[0050] ②谱段范围是否满足应用需求。
[0051 ]遥感对地观测有效覆盖性能指标计算方法请见表2;
[0052]表2遥感对地观测有效覆盖性能指标
[0055] -般情况下，有效覆盖仿真计算是针对全球或者全国区域进行的，但是，随着对地
[0化3]
[0化4] 观测空间分辨率的提高，对于省级城市级别的中小尺度观测区域评估需求日益凸显。小尺 度观测区域有效覆盖仿真计算需要精确模型，而精确模型较复杂，且计算量大，并不适用于 计算大尺度区域的有效覆盖。因此，本发明根据观测区域的大小分成了小尺度、中等尺度和 大尺度区域下的有效覆盖计算。
[0056] 当观测区域为小尺度区域时，主要考虑观测区域气象约束的影响，将小尺度重点 观测区域抽象成一个点，仿真计算对地观测理想覆盖性能指标参数；当观测区域为中等尺 度区域时，需同时考虑卫星物理性能约束和观测区域气象约束，对于卫星的物理性能约束， 需考虑卫星的数据存储能力、星地数据传输能力、卫星单圈最大观测时长、卫星观测太阳高 度角等参数，对于观测区域的气象约束，可参考中国气象科学共享服务网提供的全国区域 (1度Xl度)降雨及云量数据，仿真计算有效覆盖性能指标参数；当观测区域为大尺度区域 时，需同时考虑卫星物理性能约束和观测区域气象约束，此时物理性能约束与中尺度区域 情况下考虑的相同，而气象约束条件，用1度Xl度的格网会导致数据量过大过于复杂不利 于计算，因此本发明将全球观测区域按全球气候带进行划分，综合考虑气候带类降雨及云 量信息，仿真计算有效覆盖性能指标参数。将全球观测区域分成5度X5度大尺度格网，仿真 计算对地观测理想覆盖性能指标参数。主要技术流程将在随后的【具体实施方式】中加W阐 述。
[0057] 步骤2:综合考虑遥感卫星物理性能约束条件和气象约束条件，进行不同区域尺度 下的遥感卫星有效覆盖仿真计算，包括小尺度区域卫星对地观测有效覆盖仿真计算、中等 尺度区域卫星对地观测有效覆盖仿真计算和大尺度区域卫星对地观测有效覆盖仿真计算。 [005引1)本发明所研究的考虑遥感卫星物理性能约束条件主要包括卫星数据存储能力、 星地数据传输能力、卫星单圈最大观测时长、卫星观测太阳高度角。
[0化9] 太旧高度巧计貸公式
[0060]
：1)
[0061 ] 其中，S为太阳赤绅，单为观测地地理绅度。
[0062] 根据遥感卫星对地观测过程，设计基于物理性能约束下的遥感卫星有效覆盖计算 方法如下：
[0063] ①卫星在仿真时间段内运行圈数为D，其在仿真时间段内对于目标区域每圈观测 时长t(x，y，z，w)，其中，X为卫星数据存储量约束，本发明中该约束指标可设计为:数据存储 量(G)，y为星地数据传输能力约束，本发明中该约束指标可设计为：卫星数据下传速度 (Mbps), Z为卫星单圈最大观测时长约束，本发明中该约束指标可设计为:卫星单圈最大观 测时长(S)，w为卫星理想覆盖下单圈对地观测成像时间，卫星在过境地面接收站时，可W将 数据传输到地面站。卫星理想覆盖单圈对地观测成像时间可由卫星理想覆盖仿真计算得 出，单圈数据传输时间也可通过仿真地面站对于卫星的可见性和卫星链路余量计算得出。
[0064] 卫星在成像的第一圈内对于目标区域的观测时间ti，则ti的最大值为 [00化]ti=min(x/vXs,z,wi) (2)
[0066] 其中，V为单景影像的数据量(G)，s为单景影像成像时间（S)。*1为理想覆盖下，第 一圈时，卫星对地观测成像时间。
[0067] ②若tnKx，则卫星在第二圈内观测时间最大值 [006引 t2=min[min(x-tiv+mm,x)/vXs,z,W2] (3)
[0069] 若tiv = X，则卫星在第二圈观测时间值
[0070] t2=min[min(nim,x)/vXs,z,W2) (4)
[0071] 其中，V为每张卫星影像的数据量，S为单景影像所需成像时间，m为卫星数据传输 速率，m为卫星第一圈数据传输时长，该指标可由地面站对于卫星的可见性与链路余量仿 真计算得出，W2为理想覆盖下，第二圈时，卫星对地观测成像时间。
[0072] ③W此类推，若tD-nKx，则卫星在第D圈观测时间最大值
[0073] tD=min[min(x-tD-iv+邮-迎,x)/v X S ,Z ,WD] (5)
[0074] 若tD-iv = X，则卫星在第D天观测时间最大值
[0075] tD=min[min(邮-im,x)/v X S ,Z ,WD) (6)
[0076] 其中，V为每张卫星影像的数据量，S为单景影像所需成像时间，m为卫星数据传输 速率，邮-1为卫星第D-I圈数据传输时长，WD为理想覆盖下第D圈时，卫星对地观测成像时间。
[0077] ④计算基于卫星物理性能约束下的遥感卫星单圈平均成像时间。
[007引 (7)
[0079] ⑤计算卫星物理性能约束下的遥感卫星单圈平均成像时间与理想覆盖下单圈平 均成像时间的比例系数k，即为有效覆盖物理性能约束系数。
[0080]
(8)
[0081] 其中，Wave为理想覆盖下单圈平均成像时间，可通过仿真计算获得。
[0082] 2)小尺度区域的卫星对地观测有效覆盖仿真计算
[0083] 对于小尺度区域的对地观测有效覆盖仿真计算，由于覆盖区域的面积较小，遥感 卫星可实现一次成像，故不考虑卫星数据存储能力、星地数据传输能力、卫星单圈最大观测 时长、卫星观测太阳高度角等物理约束带来的影响，主要考虑观测区域气象约束的影响。
[0084] 将小尺度重点观测区域抽象成一个点。根据气象数据库中的气象数据统计结果， 结合待观测区域的气候类型，平均和统计该地区气候规律数据；
[0085] 根据现有的卫星参数，在考虑卫星测摆的情况下，仿真计算该点理想覆盖情况下 的覆盖面积Saabc;
[0086] 根据卫星影像含云量大于20%即不予发布判定该观测区域是否达到有效覆盖。根 据卫星影像的景中屯、经缔度信息W及气象台站的地理位置经缔度信息，计算得到距离卫星 影像景中屯、最近的地面台站，由该台站发布的该点历年日降雨、云量信息W及该日卫星载 荷的实际影像数据上的云量，拟合出该气象站所统计的气象数据与遥感卫星影像数据含云 量之间的关系，利用拟合关系结果，对运类区域的有效覆盖受云量的影响可W直接由气象 台站所观测到的地面总云量数据进行计算得到云量覆盖面积SgMBC。
[0087] 利用仿真计算结果求得每次卫星过境时的气象约束系数。
[008引
[0089]其中SiMBC表示第i次卫星过境时理想覆盖情况下的覆盖面积，SiMB坛表示第i次卫 星过境时由气象台站所观测到的地面总云量数据得到的云量覆盖面积，n表示一年内有效 覆盖的总次数。
[0090] 计算气象约束系数
[0091]
[0092] 其中ki表示第i次卫星过境时的气象约束系数，n表示一年内有效覆盖的总次数。
[0093] 考虑气象约束条件，计算遥感卫星有效覆盖性能指标：
[0094] ①累计年有效覆盖面积
[0095]
[0096] 其中k是气象约束系数，SiMBG表示第i次卫星过境时理想覆盖情况下的覆盖面积， n表示一年内有效覆盖的总次数。
[0097] 单天有效覆盖面积
[0098
[0099] 其中k是气象约束系数，SiMBG表示第i次卫星过境时理想覆盖情况下的覆盖面积， n表示一年内有效覆盖的总次数。
[0100] 3)中等尺度区域的卫星对地观测有效覆盖仿真计算
[0101] 对于全国中等尺度区域的对地观测有效覆盖仿真计算，需同时考虑卫星物理性能 约束和观测区域气象约束。按步骤2计算得到有效覆盖物理性能约束系数k。
[0102] 本发明中气象约束分析与计算过程中主要考虑的气象因素为云量和雨雪。结合遥 感对地观测覆盖模型，计算对地观测有效覆盖性能指标，进而评估对地观测卫星有效覆盖 性能。
[0103] 依据气象台站历年留存的大量气象数据，统计得到对地观测需求区域的气象规 律;并运用云、雨影响下的遥感卫星有效覆盖计算方法，结合遥感对地观测区域理想覆盖情 况，进一步计算观测区域气候约束下的遥感卫星有效覆盖结果。
[0104] 根据经验模型可知，当日降雨量大于5mm时，卫星将无法获取地面观测数据，即无 法实现对地面的有效覆盖，当日云量大于20 %时，卫星不满足影像发布指标，我们认为，亦 无法实现对于地面的有效覆盖。故若仅考虑气象因素对于遥感卫星有效覆盖的影响，设计 基于气象约束下的遥感卫星有效覆盖计算方法如下：
[0105] 首先将观测区域按照中国气象科学共享服务网提供的全国区域降雨及云量数据 集网格大小的标准划分成m个等间距的网格（1度Xl度），即GW-l，GW-2，...GW-m，对于某一 个区域网格如GW-I，根据卫星传感器覆盖仿真计算结果，该网格区域在一年内每个月被覆 盖的次数分别为m、n2、n3……rm次，由气象模型信息，假定其在各年中每个月内的降雨及云 量是恒定的，则该网格区域在各月中每次理想覆盖过境时能被观测到的概率为P1、P2、 P3……P12,其中，P1、P2、P3……P12为根据多年气象数据分析统计的平均概率，该格网在一年 内每次理想覆盖过境平均能被观测到的概率为PCW-I
[0106] ,13 )
[0107]计算网裕区域在某个月内至少能被观测到一次的概率
[010 引 庇孤-1=1-(1-巧)"' (14)
[0109] 其中，i = l，2,3,……12。
[0110] 同理，计算网格区域GW-I在一年内至少能被观测到一次的概率
[0111]
(15)
[0112]计算观测区域在一年内至少能被观测到一次的概率
[0 …]
(16)
[0114] 计算气象条件约束下的遥感卫星平均成像概率P，即为气象约束系数
[0115] (17)
[0116] 其中，PGW-I为网格点i 一年内每次理想覆盖过境平均能被观测到的概率，m为观测 区域格网点数目。
[0117] 考虑物理约束条件和气象约束条件，计算遥感卫星有效覆盖性能指标：
[0118] 化夏化巧动悪盖而庶S。一
[0119] (18)
[0120] 其中，Sacc为理想覆盖累积覆盖面积，m为观测区域格网点数目，PGW-功各格网点在 一年内每次理想覆盖过境平均能被观测到的概率，ti为卫星每圈的观测时间，Wi为卫星理想 覆盖下单圈对地观测成像时间。
[0121] ②年有效全覆盖概率plGWlOO%
[0122 (19)
[0123] 其中，Plcw-I为各格网点在一年内至少能被观测到一次的概率。
[0124] ③单天有效覆盖面积Seff
[0125] <20
[01%]其中，S为理想覆盖单天覆盖面积，m为观测区域格网点数目，PGW-I为各格网点在一 年内每次理想覆盖过境平均能被观测到的概率，ti为卫星每圈的观测时间，Wi为卫星理想覆 盖下单圈对地观测成像时间。
[0127]④有效全覆盖周期teff
[012 引
。1)
[0129] 其中，tper为理想覆盖全覆盖周期，m为观测区域格网点数目，PGW-功各格网点在一 年内每次理想覆盖过境平均能被观测到的概率，ti为卫星每圈的观测时间，Wi为卫星理想覆 盖下单圈对地观测成像时间。
[0130] 4)大尺度区域的卫星对地观测有效覆盖仿真计算
[0131] 对于全球大尺度区域的对地观测有效覆盖仿真计算，需同时考虑卫星物理性能约 束和观测区域气象约束。按步骤2计算得到有效覆盖物理性能约束系数k。
[0132] 而气象约束条件，用1度X 1度的格网划分会导致计算量过大而影响计算效率，因 此我们将全球观测区域按全球气候带进行划分，综合考虑气候带降雨及云量信息，构建大 尺度区域下影响有效覆盖的气象模型。将全球观测区域分成5度X5度大尺度格网，运用网 格点统计法，进行空间叠置分析，仿真计算对地观测理想覆盖性能指标参数。
[0133] 首先将观测区域划分成m个等间距的网格(5度X5度），即GW-l，GW-2，...GW-m，对 于某一个区域网格如GW-I，根据卫星传感器覆盖仿真计算结果，该网格区域在一年内每个 月被覆盖的次数分别为m、n2、n3……rm次，由气象模型信息，假定其在各年中每个月内的降 雨及云量是恒定的，则该网格区域在各月中每次理想覆盖过境时能被观测到的概率为P1、 P2、P3......P12,其中，Pl、P2、P3......P12为根据多年气象数据分析统计的平均概率，该格网在一 年内每次理想覆盖过境平均能被观测到的概率为PCW-I
[0134]
(22>
[0135] 计算网格区域在某个月内至少能被观测到一次的概率
[0136]
(23)
[0137] 其中，i = l，2,3,……12。
[0138] 同理，计算网格区域GW-I在一年内至少能被观测到一次的概率
[01 例
(24)
[0140]计算观测区域在一年内至少能被观测到一次的概率 [014。
（游)
[0142]计算气象条件约束下的遥感卫星平均成像概率P，即为气象约束系数
[0143； (26)
[0144] 其中，PGW-I为网格点i 一年内每次理想覆盖过境平均能被观测到的概率，m为观测 区域格网点数目。
[0145] 考虑物理约束条件和气象约束，计算遥感卫星有效覆盖性能指标。
[0146] ①累计年有效覆盖面积Sacf
[0147] 指7)
[014引其中，Sacc为理想覆盖累积覆盖面积，m为观测区域格网点数目，PGW-功各格网点在 一年内每次理想覆盖过境平均能被观测到的概率，ti为卫星每圈的观测时间，Wi为卫星理想 覆盖下单圈对地观测成像时间。
[0149] ③年有效令悪盖概率dIgwioo%
[0150] (28)
[0151] 其中，plGW-i为各格网点在一年内至少能被观测到一次的概率。
[0152] ③单天有效覆盖面积Seff
[0153' (29)
[0154]其中，S为理想覆盖单天覆盖面积，m为观测区域格网点数目PGW-I为各格网点在一 年内每次理想覆盖过境平均能被观测到的概率，ti为卫星每圈的观测时间，Wi为卫星理想覆 盖下单圈对地观测成像时间。
[01W]其中，p2cw-i为各格网点在一年内至少能被观测到两次的概率。
[0156] ④有效全覆盖周期teff
[0157]
C 30)：
[0158] 其中，tper为理想覆盖全覆盖周期，m为观测区域格网点数目，PGW-I为各格网点在一 年内每次理想覆盖过境平均能被观测到的概率，ti为卫星每圈的观测时间，Wi为卫星理想覆 盖下单圈对地观测成像时间。
[0159] 应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
[0160] 应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本 发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权 利要求所保护的范围情况下，还可W做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发 明的请求保护范围应W所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种顾及区域尺度的遥感卫星有效覆盖仿真计算方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1:遥感对地观测有效覆盖性能指标的设计，包括空间覆盖性能指标设计、时间覆 盖性能指标设计和物理覆盖性能指标设计； 步骤2:综合考虑遥感卫星物理性能约束条件和气象约束条件，进行不同区域尺度下的 遥感卫星有效覆盖仿真计算，包括小尺度区域卫星对地观测有效覆盖仿真计算、中等尺度 区域卫星对地观测有效覆盖仿真计算和大尺度区域卫星对地观测有效覆盖仿真计算。2. 根据权利要求1所述的顾及区域尺度的遥感卫星有效覆盖仿真计算方法，其特征在 于:步骤1中所述空间覆盖性能指标包括累计年有效覆盖面积、有效全覆盖概率和单天有效 覆盖面积;所述时间覆盖性能指标包括有效全覆盖周期;所述物理覆盖性能指标包括空间 分辨率和谱段范围。3. 根据权利要求1所述的顾及区域尺度的遥感卫星有效覆盖仿真计算方法，其特征在 于，步骤2中所述小尺度区域卫星对地观测有效覆盖仿真计算，其具体实现包括以下子步 骤： 步骤Al:拟合观测城市区域卫星影像数据和气象台发布的观测城市区域云量、雨量数 据，得到观测城市区域云量覆盖面积； 步骤A2:仿真计算理想覆盖面积； 步骤A3:根据步骤Al和步骤A2的结果，统计计算得到遥感卫星有效覆盖性能指标。4. 根据权利要求1所述的顾及区域尺度的遥感卫星有效覆盖仿真计算方法，其特征在 于，步骤2中所述中尺度区域卫星对地观测有效覆盖仿真计算，其具体实现包括以下子步 骤： 步骤BI:叠置求交全国区域图层和卫星传感器理想覆盖条带，获得观测区域与卫星传 感器理想覆盖条带相交区域图层； 步骤B2:叠置求交经炜度网格点图层和步骤Bl获得的图层，获得全国区域与覆盖条带 橡胶区域包含的经炜度网格点； 步骤B3:叠置求交全国区域图层和经炜度网格点图层，获得观测区域包含的经炜度网 格点； 步骤M:综合考虑遥感卫星物理性能约束条件和气象约束条件，结合步骤B2和步骤B3 的结果，获得有效覆盖物理性能约束系数和有效覆盖气象约束系数;所述遥感卫星物理性 能约束条件包括卫星数据存储能力、星地数据传输能力、卫星单圈最大观测时长、卫星观测 太阳高度角，所述气象约束条件包括气象台站历年降雨、云量数据； 步骤B5:根据步骤B4的结果统计计算有效覆盖性能指标。5. 根据权利要求1所述的顾及区域尺度的遥感卫星有效覆盖仿真计算方法，其特征在 于，步骤2中所述大尺度区域卫星对地观测有效覆盖仿真计算，其具体实现包括以下子步 骤： 步骤Cl:叠置求交全球区域图层和卫星传感器理想覆盖条带，获得全球区域与卫星传 感器理想覆盖条带相交区域图层； 步骤C2:叠置求交经炜度网格点图层和步骤Cl获得的图层，获得全球区域与覆盖条带 橡胶区域包含的经炜度网格点； 步骤C3:叠置求交全球区域图层和经炜度网格点图层，获得全球区域包含的经炜度网 格点； 步骤C4:综合考虑遥感卫星物理性能约束条件和气象约束条件，结合步骤C2和步骤C3 的结果，获得有效覆盖物理性能约束系数和有效覆盖气象约束系数;所述遥感卫星物理性 能约束条件包括卫星数据存储能力、星地数据传输能力、卫星单圈最大观测时长、卫星观测 太阳高度角，所述气象约束条件包括气象台站历年降雨、云量数据； 步骤C5:根据步骤C4的结果统计计算有效覆盖性能指标。
【文档编号】G06F17/50GK105956225SQ201610243055
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月19日
【发明人】巫兆聪, 巫远, 林志勇, 张熠, 杨帆, 高飞
【申请人】武汉大学