[發明專利]基于像元矩陣的地理要素多尺度四維立體觀測方法及系統

在審

• 申請號: 202110998306.0
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113776585A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 董立新;陳林;徐娜
• 申請（專利權）人: 國家衛星氣象中心（國家空間天氣監測預警中心）
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王宇楊

本發明公開了基于像元矩陣的地理要素多尺度四維立體觀測的方法及系統，方法包括：通過預先布設的匹配衛星像元的地面觀測樣點矩陣進行地面自動觀測得到第一圖像數據；采用飛機群組網對地面觀測樣點矩陣所在的立體區域進行立體觀測得到第二圖像數據；采用探空平漂觀測立體區域得到第三圖像數據；對立體區域的待測土壤進行預設深度的垂直觀測得到第四圖像數據；根據第一圖像數據、第二圖像數據、第三圖像數據、第四圖像數據以及第五圖像數據確定地理要素數據。本發明通過地面觀測、飛機群組網立體觀測、探空平漂觀測、土壤觀測以及塔臺觀測，實現了對不同地物類型進行“空?天?地?時”四維立體多尺度觀測。

技術領域

本發明涉及環境監測領域，具體涉及基于像元矩陣的地理要素多尺度四維立體觀測的方法及系統。

背景技術

自人類第一顆人造衛星發射成功以來，對地觀測已成為重要的航天活動。通過近50年的發展，全球對地觀測系統能夠提供宏觀、準確、綜合、多樣的地表與大氣信息數據，改變了人們對地球系統的認知方式。其中，多分辨率多尺度的衛星遙感成為全球對地觀測系統中的核心技術，對人們把握地球資源與環境、應對全球氣候變化以及災害預報等重大問題具有重要意義。目前，以遙感像元與氣候格網數據為主的產品，在氣象、水利、資源、農業、土地、林業、海洋、城市等領域都有廣泛和重要的應用。研究與業務人員希望了解遙感像元與氣候格網數據產品的真實精度，同時期待獲取高精度的格網數據產品。因此，針對遙感像元與氣候格網數據產品的地面真實性檢驗試驗具有重要的基礎科學意義。

目前的站點觀測網絡，在同一中低分辨率像元尺度范圍內只包含一個站點，無法具有足夠的代表性用于遙感產品的驗證。同時無法與衛星像元/氣候格網數據匹配。

綜上，目前亟需一種基于像元矩陣的地理要素多尺度四維立體觀測的方法，用于解決上述現有技術存在的問題。

發明內容

由于現有方法存在上述問題，本發明提供基于像元矩陣的地理要素多尺度四維立體觀測的方法及系統。

第一方面，本發明提供了基于像元矩陣的地理要素多尺度四維立體觀測的方法，包括：

通過預先布設的匹配衛星像元的地面觀測樣點矩陣進行地面自動觀測得到第一圖像數據；所述地面觀測樣點矩陣包含內部地面觀測樣點以及外部地面觀測樣點；所述外部地面觀測樣點包圍所述內部地面觀測樣點；

采用飛機群組網對所述地面觀測樣點矩陣所在的立體區域進行立體觀測得到第二圖像數據；

采用探空平漂觀測所述立體區域得到第三圖像數據；

對所述立體區域的待測土壤進行預設深度的垂直觀測得到第四圖像數據；

采用塔臺對所述立體區域進行植被冠層觀測得到第五圖像數據；

根據所述第一圖像數據、所述第二圖像數據、所述第三圖像數據、所述第四圖像數據以及所述第五圖像數據確定地理要素數據；所述第一圖像數據、所述第二圖像數據、所述第三圖像數據、所述第四圖像數據以及所述第五圖像數據的觀測時間為同一時間。

進一步地，在所述通過預先布設的匹配衛星像元的地面觀測樣點矩陣進行地面自動觀測得到第一圖像數據之前，還包括：

獲取待匹配衛星像元或格網的尺度；所述尺度由所述待匹配衛星像元或格網的分辨率確定；所述尺度包含第一尺度以及第二尺度；其中，第一尺度大于第二尺度；

根據所述第一尺度確定所述外部地面觀測樣點各個相鄰樣點之間的第一間距；

根據所述第二尺度確定所述內部地面觀測樣點各個相鄰樣點之間的第二間距；

根據所述第一間距以及所述第二間距布設所述地面觀測樣點矩陣。

進一步地，所述采用飛機群組網對所述地面觀測樣點矩陣所在的立體區域進行立體觀測得到第二圖像數據，包括：