[發明專利]基于衛星圖像數據的臨邊像素點的地球切線高度估計方法

在審

• 申請號: 201510072869.1
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104715143A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 董曉剛;武敬力;賈雨生;李霞;王俊
• 申請（專利權）人: 北京環境特性研究所
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京君恒知識產權代理事務所(普通合伙) 11466
• 代理人: 黃啟行;張璐

技術領域

本發明涉及大氣紅外輻射技術，特別涉及一種基于衛星圖像數據估計臨邊像素點的地球切線高度的方法。

背景技術

大氣層既是地球氣候與環境的主要載體和活動舞臺,又是空間天氣與環境的重要組成部分。大氣層下連地球海洋及生物圈,上接太陽活動重大影響區域磁層和電離層,上下發生著重要的相互作用。對大氣層進行遙感探測從而發現和理解其中的整體行為和相互作用,一直是地球和空間科學界共同的追求目標。

根據星載探測器、探測目標(地球表面或大氣)和信號源(太陽輻射、地球/大氣輻射等)位置的幾何關系來進行劃分，衛星探測一般有三種主要探測方式：下視對地觀測、掩星(掩日/月)觀測和臨邊觀測。其中，臨邊觀測方式是一種新的觀測方式，它既具有天底觀測方式(即下視對地觀測)的高空間覆蓋范圍，又同時具有掩星觀測方式的高垂直分辨率，并且能夠有效避開復雜地表和對流層云和雨等強信號的干擾。因此，開展臨邊大氣紅外臨邊輻射特性研究，了解其光譜與垂直分布規律,對于大氣成分的監測等具有重要意義。

傳統的測量臨邊高度的方法一般是利用星光折射角獲得。當星光穿過地球附近大氣層時，星光會被折射，利用星敏感器的觀測結果和星表可以計算得到星光折射角；再通過大氣層對稱假設和光的傳輸路徑大氣的透過率模型以及星與觀測點之間幾何關系，可以計算得到切線高度。但是，上述的計算過程中受到可觀測星的位置限制和大氣透過率模型的限制。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種基于衛星圖像數據獲得臨邊像素點的地球切線高度的方法，從而可以有效地提高計算遙感數據中每個地球臨邊像素所處的地球切線高度的準確度。

本發明的技術方案具體是這樣實現的：

一種基于衛星圖像數據獲得臨邊像素點的地球切線高度的方法，該方法包括：

獲取衛星位置信息；

從衛星遙感數據中獲取臨邊像素點探測器的指向信息；

根據衛星位置信息和臨邊像素點探測器的指向信息，計算臨邊像素點的位置；

計算臨邊像素點的切線高度。

較佳的，所述獲取衛星位置信息包括：

從預報星歷或精密星歷中讀取所需的衛星位置信息。

較佳的，所述獲取衛星位置信息包括：

根據衛星軌道根數計算探測器成像時刻對應的平近點角；

根據衛星軌道根數和探測器成像時刻對應的平近點角，計算探測器成像時刻對應的偏近點角；

根據衛星軌道根數和探測器成像時刻對應的偏近點角，計算衛星在地球中心慣性系中的位置矢量。

較佳的，所述衛星軌道根數中包括：

歷元時刻t₀、軌道半長軸a₀、歷元時刻t₀對應的平近點角m₀、軌道偏心率e₀、軌道傾角i₀、升交點赤經Ω₀和近地點幅角ω₀。

較佳的，根據如下的公式計算探測器成像時刻對應的平近點角m_j：

m_j＝m₀+(GM/a₀³)^1/2(t_j-t₀)??????(1)

其中，GM為地球引力常數，t_j為探測器成像時刻。

較佳的，所述計算探測器成像時刻對應的偏近點角包括：

令E_j⁽⁰⁾＝m_j；；

根據公式：E_j⁽ⁿ⁺¹⁾＝E_j⁽ⁿ⁾–(E_j⁽ⁿ⁾-e₀*sin?E_j⁽ⁿ⁾-m_j)/(1-e₀*cos?E_j⁽ⁿ⁾)進行反復迭代，直到滿足條件：|E_j⁽ⁿ⁺¹⁾-E_j⁽ⁿ⁾|≤σ(σ＝1e-6)；