[發明專利]靜止氣象衛星成像儀的地球固定網格映射方法

有效

• 申請號: 201810622165.0
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108828623B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 呂旺;董瑤海;宋效正;沈毅力;周徐斌;陳文強
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95;G06T7/11;G06T7/149;G06T7/73
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明公開了一種靜止氣象衛星成像儀的地球固定網格映射方法，包括如下步驟：步驟一、將地球表面特征物體映射到標稱理想情況下靜止氣象衛星成像儀所成的圖像中，將映射點作為地球固定網格；步驟二、通過比對實際遙感圖像與固定網格的差異，作為L1級圖像輸出的參考基準，評價成像儀圖像定位精度，分析成像儀內部光路變形特性和外部安裝誤差，分析衛星當前軌道位置；所述的標稱理想情況包括如下描述：衛星位于赤道平面與定點經度半圈平面交線上、與地心距離為42164.172公里；成像儀光學基準坐標系的Z軸指向地心，X軸位于瞬時真赤道面內指向當地東方；成像儀內部光路準直，不存在畸變和失配。本發明可以提高靜止氣象衛星地面應用系統的數據處理效率和精度。

技術領域

本發明涉及靜止遙感衛星成像儀地球固定網格映射方法，具體涉及一種靜止氣象衛星成像儀的地球固定網格映射方法。

背景技術

靜止遙感衛星利用掃描式成像儀感知地球表面物體的輻射信息，可以用于地圖測繪、天氣診斷、災害監測，以及生成其他定性、定量遙感產品。這需要成像儀遙感圖像對應的絕對地理位置定位準確，相鄰圖像的相對位置關系配準精確。但衛星平臺和遙感儀器受到天體力學、空間力學環境、熱環境變化等因素的影響，衛星會存在軌道漂移和姿態指向偏差，成像儀會產生幾何變形和失配，影響遙感圖像的定位與配準精度。因此，靜止遙感衛星的定量產品需要有一個固定基準，作為補償校正成像儀視線、定量對比評估圖像結果的參考依據。地球固定網格是靜止氣象衛星成像儀L1級數據的基準，美國、歐洲等均制定了關于固定網格的規范文件。但均由于歷史的原因存在一定局限性，不能適應新一代靜止遙感衛星成像儀生成圖像的需求。

氣象衛星協調組(Coordination Group of Meteorological Satellites，縮寫為CGMS)在其2013年發布的《通信傳輸數據全球規范》(LRIT/HRIT Global Specification)[1]中描述了地理坐標與衛星掃描角之間的投影關系。其固定網格描述為成像儀掃描角坐標；地表特征目標選用了海岸線；計算地表目標在地心地固系中的位置時采用WGS84橢球模型代表地球表面。

歐洲氣象衛星組織2015年公布了正在研制的MTG衛星主載荷FCI的數據集用戶指南[2]。其中，對地理坐標投影的描述與文獻[1]一致。

美國Harris公司2015年公布了美國新一代靜止氣象衛星GOES-R的主載荷ABI的產品定義與用戶手冊[3]。文中描述了地理坐標到固定網格南北/東西角之間的映射關系。其固定網格描述為成像儀掃描角坐標；地表特征目標選用了海岸線；計算地表目標在地心地固系中的位置時采用WGS84橢球模型代表地球表面。

針對中國風云二號靜止氣象衛星成像儀圖像定位的論文[4]中描述了地球表面物體與自旋衛星掃描成像的對應關系，但未給出固定網格的定義和推導過程。

文獻[5]中采用定義衛星、地球和成像儀相關坐標系的方法描述地球表面物體與三軸穩定靜止氣象衛星成像儀坐標之間的關系，并在這種關系的基礎上分析了各種姿態誤差對成像結果的影響，以及基于卡爾曼濾波對誤差進行處理的方法。

綜上，當前各國對靜止氣象衛星固定網格存在的缺陷主要包括以下幾點：1)固定網格的地表特征目標僅選用海岸線，未選擇內陸湖泊輪廓線。以至于在內陸地區缺少遙感圖像參考或評價的特征目標。2)在計算投影關系時未考慮地表目標海拔高度，而是采用WGS84橢球模型代表地球表面。這將使某些高海拔地區目標的圖像與其對應的網格投影存在偏差，對固定網格精度的影響最大可達4個像元。3)按照早期自旋衛星成像儀工作方式建立成像儀視線模型，不能更好的適應新一代靜止氣象衛星的帶有兩面掃描鏡成像儀的成像特性。4)未建立從成像儀掃描鏡轉角到圖像坐標的投影關系，也未建立從地理坐標到圖像坐標的投影關系。以至于L1級數據產品仍需要進行角度坐標到圖像坐標的轉換處理。

發明內容

針對現有靜止遙感衛星成像儀地球固定網格的缺陷，本發明提出了一種靜止氣象衛星成像儀的地球固定網格映射方法，可以提高靜止氣象衛星地面應用系統的數據處理效率和精度，