[发明专利]一种基于图像特征的卫星侧摆角获取方法

说明书

技术领域

本发明属于遥感图像处理领域，涉及一种根据遥感图像的成像时间和遥感图像中高大建筑物的特征计算遥感数据采集时卫星侧摆角度的方法。

背景技术

目前遥感卫星大多数采用太阳同步回归轨道，太阳同步回归轨道的回归特性可以保证卫星经过若干天后星下点位置重合。然而，太阳同步回归轨道通常回归周期较长，高分辨率遥感卫星的回归周期一般都在40至100天内不等。遥感卫星的机动性能可以提高卫星数据获取的时效性，这就需要打破常规的星下点拍摄模式，对卫星整星或者卫星上搭载的相机进行侧摆。根据现有遥感卫星的轨道设计，在卫星侧摆条件下重访同一地点的时间在3天至6天不等，由此可以大大提高数据获取的可能性。

侧摆成像在快速获取数据的同时也降低了遥感图像的质量，尤其在侧摆角度较大时对图像质量的影响更加明显。由于相机探元的孔径和焦距是固定的，随着侧摆角度的增大，地面像元的分辨率随之降低，并且背离星下点的像元分辨率降低速度更快。同时，卫星侧摆将导致卫星飞行水平和垂直方向地面像元的分辨率不一致，导致图像发生畸变。因此，获取遥感数据采集时的卫星侧摆角度对评价遥感图像的质量具有至关重要的意义。

通常，卫星侧摆信息可以从星历数据获取。卫星星历数据中包含有卫星的姿态信息，卫星采用整星侧摆成像时的滚动角即是卫星侧摆角。但是对于遥感卫星数据用户而言，卫星的星历数据不公开，因此很难获取卫星的侧摆角度，并且目前也没有基于遥感图像数据计算卫星侧摆角度的相关方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种在无法获取星历数据的条件下，利用遥感卫星的成像机理和太阳光照的几何关系，通过高大建筑物的图像阴影和地面投影差获取图像成像时卫星侧摆角度的方法，可以为后续图像质量的评判提供可靠的依据。

本发明的技术解决方案是：一种基于图像特征的卫星侧摆角获取方法，包括如下步骤：

(1)获取遥感图像的成像日期；

(2)在遥感图像上选取典型地物，确定典型地物的经纬度信息，其中经度记为Lon，纬度记为Lat；

(3)根据卫星的轨道参数，获取典型地物所在纬度的成像地方时其中T_UTC为卫星经过典型地物所在纬度的协调世界时；

(4)根据步骤(3)得到的T_local计算出太阳时角T_angle＝(12-T_local)*15；

(5)计算成像日期当天的太阳赤纬δ_，

δ＝arcsin(0.39795cos(0.98563(N-173)))

其中N为自当年1月1日开始计算的日数；

(6)根据太阳赤纬δ、太阳时角T_angle、典型地物的纬度Lat计算得到太阳高度角H＝arcsin(sinLatsinδ+cosLatcosδcosT_angle)；

(7)测量遥感图像上典型地物阴影的长度L_shadow，再根据太阳高度角H计算出典型地物的高度Height＝L_shadowtanH；

(8)测量遥感图像上典型地物的投影差L_project，再根据地物高度Height计算得到卫星成像时的侧摆角度

所述的步骤(3)中的T_UTC通过STK软件利用卫星的标称轨道计算得到。所述步骤(7)中的L_shadow通过ArcGIS软件测量得到。所述步骤(8)中的L_project通过ArcGIS软件测量得到。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)利用本发明获取卫星侧摆角度计算时所需要的数据(包括成像日期、图像中的阴影和投影差)仅来自图像，此类数据容易获取，而无需了解卫星在太空中运行的姿态信息，为遥感数据用户提供了一种仅从图像上的地物特征即能获取卫星侧摆角度的途径，方法简便。

(2)本发明利用遥感卫星的成像机理和太阳光照的几何关系即可计算出卫星侧摆角度，计算过程简单，可快速的获取卫星的侧摆角度。

附图说明

图1为本发明方法的流程框图；

图2为本发明太阳光照和卫星侧摆拍摄原理示意图。

具体实施方式