[發明專利]一種提高地球同步軌道衛星對地觀測影像幾何校正精度的方法

有效

• 申請號: 202110559022.1
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113469896B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 李爽;姚靜;羅光杰;諸云強;申朝永
• 申請（專利權）人: 貴州師范學院
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/73;G06F16/29
• 代理公司: 佛山粵進知識產權代理事務所(普通合伙) 44463
• 代理人: 張敏

1.一種提高地球同步軌道衛星對地觀測影像幾何校正精度的方法，其特征在于，包括：

根據地球同步軌道衛星的軌道數據預先計算出逐像素中心位置的經度和緯度，并存儲于柵格數據文件中；

將高分辨率數字高程數據作為幾何精校正基準數據，在地球同步軌道衛星掃描區域內，沿海岸線生成高密度的地標點；

通過開源科學計算庫讀取地球同步軌道衛星原始遙感影像數據，并輸出為地理空間數據GeoTIFF格式；

根據開源科學計算庫將所獲取的柵格數據文件信息和相關地理投影信息，以地理空間元數據的方式更新到存儲有衛星影像的GeoTIFF文件中；

通過地理空間數據作為遙感影像重投影的基本信息，完成地球同步軌道衛星遙感影像的幾何校正；

還包括：通過傅里葉變換，將生成的地球同步軌道衛星遙感影像數據和基準數據，從空間域轉換到頻率域空間，計算其在傅里葉頻率域空間的互功率譜；

通過反向傅里葉變換得到地球同步軌道降臨遙感影像和基準數據在方向行和列的位移；

每一地標點在方向上的位移計算完成后，進一步計算遙感影像的平均位移，將位移像素浮點型個數轉換成影像坐標值，完成地球同步軌道衛星遙感影像的幾何二次精校正；

還包括，根據地球同步軌道衛星的軌道數據預先計算出逐像素中心位置的經度和緯度，制備經緯度格網；

將地球同步軌道衛星遙感影像進行逐像素空間定位；

根據提前設置的空間范圍對數據集進行切割，去除地球同步軌道衛星遙感影像變形部分；

在目標數據集的元數據中更新正確的地圖投影信息。

2.根據權利要求1所述的一種提高地球同步軌道衛星對地觀測影像幾何校正精度的方法，其特征在于，通過開源科學計算庫讀取地球同步軌道衛星原始遙感影像數據，并輸出為地理空間數據GeoTIFF格式，具體包括：

通過開源科學計算庫進行數據讀取，將地球同步軌道衛星遙感影像的波段數據轉換為開源科學計算庫Numpy數組；

采用Numpy的高級索引功能，將特定波段的原始數值轉換為大氣頂反射率和大氣頂亮溫數據；

使用開源科學計算庫將轉換好的大氣頂反射率和大氣頂亮溫亮溫的波段數據存儲為地理信息系統和遙感通用的GeoTiff格式。

3.根據權利要求1所述的一種提高地球同步軌道衛星對地觀測影像幾何校正精度的方法，其特征在于，根據地球同步軌道衛星的軌道數據計算遙感影像逐像素中心位置的經度和緯度，具體包括：

S101：將遙感影像的行列數轉換成；

計算公式如下：

式中COFF、CFAC和LOFF、LFAC分別為地球同步軌道衛星遙感影像逐像素的列偏移量、列比例因子和行偏移量、行比例因子；

根據S101計算出的，計算中間變量；

計算逐像元中心點的經緯度。

4.根據權利要求3所述的一種提高地球同步軌道衛星對地觀測影像幾何校正精度的方法，其特征在于，根據計算出的，計算中間變量；

計算公式如下：

式中，為地球長半軸6378.137 km，eb為地球短半軸6356.7523 km，h為地心到衛星質心的距離42164 km。

5.根據權利要求4所述的一種提高地球同步軌道衛星對地觀測影像幾何校正精度的方法，其特征在于，計算逐像元中心點的經緯度，計算公式如下：

式中，為衛星星下點所在經度。

6.根據權利要求4所述的一種提高地球同步軌道衛星對地觀測影像幾何校正精度的方法，其特征在于，將遙感影像和參考空間數據，經傅里葉變換后得到幅度信息和相位譜信息；

式中，為遙感影像和參考空間數據的地理坐標值，為轉換到頻率域的頻率相位信息；

其中，參考空間數據通常直接采用高精度的數字高程數據（DEM）或將大比例尺海岸線數據柵格化后用作空間參考；

當遙感影像與參考空間數據幅度值相同，即

，

兩者在頻率域存相位差異，即

通過計算遙感影像與參考空間數據的互功率譜，得到相位差：

式中，為地球同步軌道衛星遙感影像和參考數據的相位差為時的互功率譜密度函數，簡稱互功率密度；

通過反向傅里葉變換得到地球同步軌道衛星遙感影像和參考數據在方向的位移；

每一地標點在方向上的位移計算完成后，進一步計算遙感影像的平均位移，

將位移像素浮點型個數轉換成影像坐標值，完成地球同步軌道衛星遙感影像的幾何精校正。