一种卫星对地覆盖分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种遥感卫星覆盖分析方法，解算卫星覆盖特性时首先确定仿真区域范围，可用卫星的轨道参数及其上搭载的传感器种类和成像方式；其次将仿真区域采用几何拓扑学划分为等面积的网格；最后将卫星覆盖特性分析分为两类求解问题：规定时间段内的卫星覆盖特性分析(时间段分析)与完全覆盖所分析区域的卫星覆盖特性分析(全覆盖分析)。并通过二维可视化显示卫星覆盖特性。本发明专利技术的遥感卫星覆盖分析方法可以满足多卫星组网、高空间多时相观测，并且短时间内提供高精度的覆盖特性报告。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感器成像领域，尤指一种遥感卫星对地覆盖分析方法。
技术介绍
随着遥感数据在各领域的应用越来越广，近年来国内外遥感卫星的数量也得到了迅猛发展，如何从众多的遥感卫星中选取出快速、有效的应用资源成为了目前遥感应用的一大突出问题。快速准确的遥感卫星对地覆盖分析计算尤为重要，而传统的解析法和数值计算法多存在计算精度不高、占用计算机资源大、无法计算重叠和多星同时分析等缺点，特别是不能满足针对特定复杂多边形区域遥感卫星资源筛选的应用需求，也因此造成了时间和经济方面的巨大损失。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种基于几何拓扑与数值分析的遥感卫星对地覆盖分析方法，目的在于针对复杂多边形区域高精度、快速的求解卫星覆盖特性指标。本专利技术提出了一种卫星对地覆盖分析方法，其特征在于，所述方法基于几何拓扑与数值分析进行遥感卫星对地覆盖分析，具体包括以下步骤：(1)确定待分析覆盖区域，可用卫星的轨道参数及所述可用卫星上搭载的传感器种类和成像方式；(2)将所述待分析覆盖区域采用几何拓扑学划分为等面积的网格；(3)进行时间段分析或全覆盖分析；(4)卫星覆盖特性分析，按照仿真步长计算卫星瞬时视场与所述待分析覆盖区域的关系，确定卫星当前覆盖特性；(5)将每颗卫星的覆盖特性用二维数组的形式存储，并进行综合统计形成综合覆盖特性；(6)采用二维可视化场景进行展示，同时形成综合覆盖特性报表和图表。进一步，所述时间段分析为规定的时间段内的卫星覆盖特性分析；所述全覆盖分析为完全覆盖所述待分析覆盖区域的卫星覆盖特性分析。进一步，所述待分析覆盖区域为多边形区域，形成仿真区域。进一步，所述传感器种类和成像方式包括星载线阵CCD成像方式和星载SAR成像方式。进一步，所述星载线阵CCD成像时每一次仿真步长通过同一投影中心同时聚焦成像，所述星载SAR成像从成像方式可以分为3种基本模式，条带式、扫描时和聚束式。进一步，所述仿真步长为一相对固定的时间间隔，其决定卫星在轨飞行的仿真速度与覆盖特性分析的精度，其中，所述仿真步长与传感器轨道方向分辨率的大小以及仿真区域划分网格的大小相匹配。进一步，所述轨道参数以卫星两行星历为标准，仿真步长采用SGP4算法进行卫星轨道的预测，并确定卫星的坐标位置。进一步，所述卫星覆盖特性分析具体为：对卫星上有效传感器每一次仿真步长中沿轨道方向和垂直轨道方向的覆盖范围进行计算，由卫星的坐标位置结合传感器的成像方式确定所述仿真步长内卫星覆盖范围在地球表面的形状及边界点坐标。进一步，所述时间段分析具体为：根据给定一段仿真时间来求解多卫星组网多传感器成像覆盖特性，包括仿真区域覆盖百分比，以及每一颗卫星在仿真区域内过境的次数、起止时间、历时和累计历时等信息。进一步，所述全覆盖分析具体为：在仿真区域通过统计多颗卫星组网多传感器成像覆盖特性，直到仿真区域覆盖全部范围，计算每颗卫星在仿真区域内过境的次数、起止时间、历时和累计历时等信息。进一步，覆盖分析可视化显示通过地图投影将地球表面平铺，显示待覆盖区域及每一颗待分析卫星覆盖特性情况。进一步，每一颗卫星的有效覆盖范围用不同颜色表示；提供覆盖重叠次数的分析，并采用颜色比例尺的形式直观表示。进一步，形成所述综合覆盖特性报表和图表具体为：将表示每颗卫星的覆盖特性的二维数组进行统计分析，并将综合覆盖特性中每颗卫星在仿真区域内过境次数、起止时间、历时和累计历时以及覆盖百分比等指标量化显示。本专利技术还提出了一种卫星对地覆盖分析系统，其特征在于，所述系统包括待分析覆盖区域空间多边形化模块，轨道参数模型模块，卫星姿态模拟器模块，传感器成像模型模块，有效覆盖几何拓扑关系分析模块，统计分析模块，覆盖分析可视化模块。进一步，所述待分析覆盖区域空间多边形化模块用于将仿真区域使用空间多边形表示，采用几何拓扑形成最小外接矩形，并按照经纬度进行网格的划分。进一步，所述轨道参数模型模块用于确定卫星某时刻的坐标、方位、速度等参数。进一步，所述卫星姿态模拟器模块用于模拟空间的仿真环境及提供传感器的位置、姿态以及星敏感器的光轴指向等信息。进一步，所述传感器成像模块用于通过平行投影的几何关系分析投影性质的转换、严格仿射变换数学模型建立基于仿射变换的传感器成像模型。进一步，所述有效覆盖几何拓扑关系分析模块用于根据传感器成像的边界点坐标确定在仿真区域被覆盖的网格，并实时更新每颗星表示覆盖特性的二维数组。进一步，所述统计分析模块用于在时间段覆盖分析和全覆盖分析中对可用卫星表示覆盖特性的二维数组进行统计，得到分析结果并进行输出，并为可视化显示和图表输出提供相应数据。进一步，所述覆盖分析可视化模块用于实现卫星轨道位置和多边形区域的绘制。附图说明图1为本专利技术轨道参数模型仿真流程图具体实施方式本专利技术提供一种卫星对地覆盖分析方法及系统，为便于本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种卫星对地覆盖分析方法，具体的，所述方法基于几何拓扑与数值分析进行遥感卫星对地覆盖分析，具体包括以下步骤：(1)确定待分析覆盖区域，可用卫星的轨道参数及所述可用卫星上搭载的传感器种类和成像方式；(2)将所述待分析覆盖区域采用几何拓扑学划分为等面积的网格；(3)进行时间段分析或全覆盖分析；(4)卫星覆盖特性分析，按照仿真步长计算卫星瞬时视场与所述待分析覆盖区域的关系，确定卫星当前覆盖特性；(5)将每颗卫星的覆盖特性用二维数组的形式存储，并进行综合统计形成综合覆盖特性；(6)采用二维可视化场景进行展示，同时形成综合覆盖特性报表和图表。进一步，所述时间段分析为规定的时间段内的卫星覆盖特性分析；所述全覆盖分析为完全覆盖所述待分析覆盖区域的卫星覆盖特性分析。进一步，所述待分析覆盖区域为多边形区域，形成仿真区域。进一步，所述传感器种类和成像方式包括星载线阵CCD成像方式和星载SAR成像方式。进一步，所述星载线阵CCD成像时每一次仿真步长通过同一投影中心同时聚焦成像，所述星载SAR成像从成像方式可以分为3种基本模式，条带式、扫描时和聚束式。进一步，所述仿真步长为一相对固定的时间间隔，其决定卫星在轨飞行的仿真速度与覆盖特性分析的精度，其中，所述仿真步长与传感器轨道方向分辨率的大小以及仿真区域划分网格的大小相匹配。进一步，所述轨道参数以卫星两行星历为标准，仿真步长采用SGP4算法进行卫星轨道的预测，并确定卫星的坐标位置。进一步，所述卫星覆盖特性分析具体为：对卫星上有效传感器每一次仿真步长中沿轨道方向和垂直轨道方向的覆盖范围进行计算，由卫星的坐标位置结合传感器的成像方式确定所述仿真步长内卫星覆盖范围在地球表面的形状及边界点坐标。进一步，所述时间段分析具体为：根据给定一段仿真时间来求解多卫星组网多传感器成像覆盖特性，包括仿真区域覆盖百分比，以及每一颗卫星在仿真区域内过境的次数、起止时间、历时和累计历时等信息。进一步，所述全覆盖分析具体为：在仿真区域通过统计多颗卫星组网多传感器成像覆盖特性，直到仿真区域覆盖全部范围，计算每颗卫星在仿真区域内过境的次数、起止时间、历时和累计历时等信息。进一步，覆盖分析可视化显示通过地图投影将地球表面平铺，显示待覆盖区域及每一颗待分析卫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星对地覆盖分析方法，其特征在于，所述方法基于几何拓扑与数值分析进行遥感卫星对地覆盖分析，具体包括以下步骤：(1)确定待分析覆盖区域，可用卫星的轨道参数及所述可用卫星上搭载的传感器种类和成像方式；(2)将所述待分析覆盖区域采用几何拓扑学划分为等面积的网格；(3)进行时间段分析或全覆盖分析；(4)卫星覆盖特性分析，按照仿真步长计算卫星瞬时视场与所述待分析覆盖区域的关系，确定卫星当前覆盖特性；(5)将每颗卫星的覆盖特性用二维数组的形式存储，并进行综合统计形成综合覆盖特性；(6)采用二维可视化场景进行展示，同时形成综合覆盖特性报表和图表。

【技术特征摘要】
1.一种卫星对地覆盖分析方法，其特征在于，所述方法基于几何拓扑与数值分析进行遥感卫星对地覆盖分析，具体包括以下步骤：(1)确定待分析覆盖区域，可用卫星的轨道参数及所述可用卫星上搭载的传感器种类和成像方式；(2)将所述待分析覆盖区域采用几何拓扑学划分为等面积的网格；(3)进行时间段分析或全覆盖分析；(4)卫星覆盖特性分析，按照仿真步长计算卫星瞬时视场与所述待分析覆盖区域的关系，确定卫星当前覆盖特性；(5)将每颗卫星的覆盖特性用二维数组的形式存储，并进行综合统计形成综合覆盖特性；(6)采用二维可视化场景进行展示，同时形成综合覆盖特性报表和图表。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时间段分析为规定的时间段内的卫星覆盖特性分析；所述全覆盖分析为完全覆盖所述待分析覆盖区域的卫星覆盖特性分析。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待分析覆盖区域为多边形区域，形成仿真区域。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感器种类和成像方式包括星载线阵CCD成像方式和星载SAR成像方式。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述星载线阵CCD成像时每一次仿真步长通过同一投影中心同时聚焦成像，所述星载SAR成像从成像方式可以分为3种基本模式，条带式、扫描式和聚束式。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述仿真步长为一相对固定的时间间隔，其决定卫星在轨飞行的仿真速度与覆盖特性分析的精度，其中，所述仿真步长与传感器轨道方向分辨率的大小以及仿真区域划分网格的大小相匹配。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轨道参数以卫星两行星历为标准，仿真步长采用SGP4算法进行卫星轨道的预测，并确定卫星的坐标位置。8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述卫星覆盖特
\t性分析具体为：对卫星上有效传感器每一次仿真步长中沿轨道方向和垂直轨道方向的覆盖范围进行计算，由卫星的坐标位置结合传感器的成像方式确定所述仿真步长内卫星覆盖范围在地球表面的形状及边界点坐标。9.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述时间段分析具体为：根据给定一段仿真时间来求解多卫星组网多传感器成像覆盖特性，包括仿真区域覆盖百分比，以及每一颗卫星在仿真区域内过境的次数、起止时间、历时和累计历时等信息。10.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾行发，余涛，林英豪，胡新礼，王更科，李娟，吴晓洋，
申请(专利权)人：中国科学院遥感与数字地球研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11