一种改进的成像卫星传感器观测能力度量方法技术

本发明专利技术提供一种改进的成像卫星传感器观测能力度量方法，步骤如下：获取多个具有观测任务的成像卫星传感器，建立成像卫星传感器组合；获取成像卫星传感器组合中某一成像卫星传感器的属性参数，计算该成像卫星传感器的静态能力评价值；根据观测任务的属性参数、成像卫星传感器到达观测任务可视区域的时刻、在观测任务区域内的有效覆盖面积、获取影像时影像地区的预估云层覆盖率计算动态能力评价值；确定静态能力和动态能力的权值大小，结合静态能力评价值和动态能力评价值通过加权计算得到综合评价值；分别计算成像卫星传感器组合中的其他成像卫星传感器的综合评价值，根据计算得到的综合评价值的大小，对成像卫星传感器的观测能力进行排序。

An Improved Method for Measuring the Observing Capability of Imaging Satellite Sensors

【技术实现步骤摘要】
一种改进的成像卫星传感器观测能力度量方法
本专利技术涉及智慧地球对地观测
，尤其涉及一种改进的成像卫星传感器观测能力度量方法。
技术介绍
洪涝是全球发生最频繁且最严重的灾害之一，面对破坏性极大的洪涝灾害，传统的基于地面调查和航空监测的洪涝制图方法耗时长、价格昂贵，并且难以应用于恶劣的天气。相比之下，卫星传感器所具有的重访周期较短、覆盖范围广、时效性强，并且不会受地面监测环境影响等一系列优势使其在洪涝灾害发生时发挥的巨大作用逐渐体现出来。随着航天技术的发展，天上的在轨卫星逐渐增加。为了合理的利用卫星传感器资源对灾害进行监测，对卫星传感器针对具体任务要求具有的观测能力进行度量评估变得非常重要。目前对传感器观测能力方面的研究主要从其固有参数或完成任务获得影像的效果进行评估，这些方法依赖于遥感影像或复杂的计算。专利CN103093098B中提出了一种卫星光学传感器动态观测能力的定量评价方法，该方法从任务适应性的角度对光学传感器的观测能力进行评价，但该方法忽略了传感器的静态能力和动态能力对于观测结果的综合影响以及其影响程度，此外该方法主要面向于光学传感器，缺乏雷达传感器的评估，很难适应洪涝灾害观测任务。因此，需要一种能针对具体的洪涝水体观测任务需求对传感器的观测能力进行综合度量的模型，在其执行任务前对其能力进行预先评估。这样，在面对大量的卫星传感器资源面前，就能实现对传感器观测能力评估的短时间计算，并对现有的传感器观测能力进行排序，以此辅助决策者选择更适合的传感器完成观测任务。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种改进的成像卫星传感器观测能力度量方法，本专利技术提供的方法能够结合洪涝不同阶段的水体监测任务对传感器各方面能力的需求大小，对成像卫星传感器进行先验的度量评估。本专利技术提供一种改进的成像卫星传感器观测能力度量方法，包括以下步骤：步骤S101，获取多个具有观测任务的成像卫星传感器，建立成像卫星传感器组合；步骤S102，获取成像卫星传感器组合中某一成像卫星传感器的属性参数，根据这些属性参数计算该成像卫星传感器的静态能力评价值；步骤S103，获取观测任务的属性参数、步骤S102中的成像卫星传感器到达观测任务可视区域的时刻、在观测任务区域内的有效覆盖面积、获取影像时影像地区的预估云层覆盖率，根据观测任务的属性参数、成像卫星传感器到达观测任务可视区域的时刻、在观测任务区域内的有效覆盖面积、获取影像时影像地区的预估云层覆盖率计算成像卫星传感器的动态能力评价值；步骤S104，确定成像卫星传感器的静态能力和动态能力的权值大小，结合静态能力评价值和动态能力评价值计算得到成像卫星传感器的综合评价值；步骤S105，重复步骤S102-S104，分别计算成像卫星传感器组合中的其他成像卫星传感器的综合评价值，根据计算得到的综合评价值的大小，对成像卫星传感器的观测能力进行排序。进一步地，步骤S102中，所述成像卫星传感器为成像卫星光学传感器时，获取的成像卫星光学传感器的属性参数包括空间分辨率、辐射分辨率和光谱分辨率；利用空间分辨率、辐射分辨率和光谱分辨率计算成像卫星光学传感器的静态能力评价值的过程为：假设N个成像卫星光学传感器建立的成像卫星光学传感器组合为{B1、B2、...BN，N∈R}，R表示自然数，则对于成像卫星光学传感器组合中的任一成像卫星光学传感器Bi，首先根据成像卫星光学传感器Bi的空间分辨率计算空间分辨率优异度，所述空间分辨率优异度的计算公式为：式中，Sispatial为成像卫星光学传感器Bi的空间分辨率优异度；Stask为观测任务要求的空间分辨率；Si为成像卫星光学传感器Bi的空间分辨率。然后根据成像卫星光学传感器Bi的辐射分辨率计算辐射分辨率优异度，所述辐射分辨率优异度的计算公式为：式中，Siradiation为成像卫星光学传感器Bi的辐射分辨率优异度；Ti为成像卫星光学传感器Bi的辐射分辨率位数；Smax为成像卫星光学传感器组合{B1、B2、...BN，N∈R}中辐射分辨率最优的传感器的辐射分辨率位数；再根据成像卫星光学传感器Bi的波段数目确定光谱分辨率优异度Sispectral：建立光谱分辨率优异度Sispectral与波段数目的评价标准，根据评价标准确定光谱分辨率优异度Sispectral的值；再根据层次分析法确定空间分辨率相符度Sispatial、辐射分辨率优异度Siradiation、光谱分辨率优异度Sispectral的权重大小，然后进行加权计算即得到成像卫星光学传感器Bi的静态能力评价值Sti，层次分析法的具体过程为：确定指标的权重标度：采用“1～9标度法”确定指标的权重标度；构造判断矩阵：根据空间分辨率、辐射分辨率、光谱分辨率的两两相对重要程度建立判断矩阵Ai；检验判断矩阵Ai的一致性，若判断矩阵Ai通过一致性检验，则计算判断矩阵Ai的最大特征值对应的特征向量P1、P2、P3并进行归一化处理；若判断矩阵Ai未通过一致性检验，则调整或重新构建判断矩阵；归一化后的特征向量P1、P2、P3即为空间分辨率相符度、辐射分辨率优异度和光谱分辨率优异度三个因子的权重，则静态能力评价值Sti的计算公式为：Sti＝P1*Sispatial+P2*Siradiation+P3*Sispectral。进一步地，步骤S102中，所述成像卫星传感器为成像卫星微波传感器时，获取的成像卫星微波传感器的属性参数包括空间分辨率、辐射分辨率和极化方式；利用空间分辨率、辐射分辨率和极化方式计算成像卫星微波传感器的静态能力评价值的过程为：假设P个成像卫星微波传感器建立的成像卫星微波传感器组合为{M1、M2、...MP，P∈R}，R表示自然数，则对于成像卫星微波传感器组合中的任一成像卫星微波传感器Mj，首先根据成像卫星微波传感器Mj的空间分辨率计算空间分辨率优异度，所述空间分辨率优异度的计算公式为：式中，Qjspatial为成像卫星微波传感器Mj的空间分辨率优异度；Stask为观测任务要求的空间分辨率；Qj为成像卫星微波传感器Mj的空间分辨率。然后根据成像卫星微波传感器Mj的辐射分辨率计算辐射分辨率优异度，所述辐射分辨率优异度的计算公式为：式中，Qjradiation为成像卫星微波传感器Mj的辐射分辨率优异度；Qj为成像卫星微波传感器Mj的辐射分辨率位数；Qmax为成像卫星微波传感器组合{M1、M2、...MP，P∈R}中辐射分辨率最优的传感器的辐射分辨率位数；再根据成像卫星微波传感器Mj的极化方式确定极化方式优异度Spolarization：建立极化方式优异度Spolarization与极化方式的评价标准，根据评价标准确定极化方式优异度Spolarization的值；再根据层次分析法确定空间分辨率相符度Qjspatial、辐射分辨率优异度Qjradiation、极化方式优异度Spolarization的权重大小，然后进行加权计算即得到成像卫星微波传感器Mj的静态能力评价值Qtj，层次分析法的具体过程为：确定指标的权重标度：采用“1～9标度法”确定指标的权重标度；构造判断矩阵：根据空间分辨率、辐射分辨率、极化方式的两两相对重要程度建立判断矩阵Dj；检验判断矩阵Dj的一致性，若判断矩阵Dj通过一致性检验，则计算判断矩阵Dj的最大特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进的成像卫星传感器观测能力度量方法，其特征在于，包括以下步骤：S101，获取多个具有观测任务的成像卫星传感器，建立成像卫星传感器组合；S102，获取所述成像卫星传感器组合中某一成像卫星传感器的属性参数，根据这些属性参数计算该成像卫星传感器的静态能力评价值；S103，根据观测任务的属性参数、步骤S102中的成像卫星传感器到达观测任务可视区域的时刻、在观测任务区域内的有效覆盖面积、获取影像时影像地区的预估云层覆盖率计算成像卫星传感器的动态能力评价值；S104，确定成像卫星传感器的静态能力和动态能力的权值大小，结合静态能力评价值和动态能力评价值通过加权计算得到成像卫星传感器的综合评价值；S105，重复步骤S102‑S104，分别计算成像卫星传感器组合中的其他成像卫星传感器的综合评价值，根据计算得到的综合评价值的大小，对成像卫星传感器组合中的成像卫星传感器的观测能力进行排序。

【技术特征摘要】
1.一种改进的成像卫星传感器观测能力度量方法，其特征在于，包括以下步骤：S101，获取多个具有观测任务的成像卫星传感器，建立成像卫星传感器组合；S102，获取所述成像卫星传感器组合中某一成像卫星传感器的属性参数，根据这些属性参数计算该成像卫星传感器的静态能力评价值；S103，根据观测任务的属性参数、步骤S102中的成像卫星传感器到达观测任务可视区域的时刻、在观测任务区域内的有效覆盖面积、获取影像时影像地区的预估云层覆盖率计算成像卫星传感器的动态能力评价值；S104，确定成像卫星传感器的静态能力和动态能力的权值大小，结合静态能力评价值和动态能力评价值通过加权计算得到成像卫星传感器的综合评价值；S105，重复步骤S102-S104，分别计算成像卫星传感器组合中的其他成像卫星传感器的综合评价值，根据计算得到的综合评价值的大小，对成像卫星传感器组合中的成像卫星传感器的观测能力进行排序。2.根据权利要求1所述的改进的成像卫星传感器观测能力度量方法，其特征在于，步骤S102中，所述成像卫星传感器为成像卫星光学传感器时，获取的成像卫星光学传感器的属性参数包括空间分辨率、辐射分辨率和光谱分辨率；利用空间分辨率、辐射分辨率和光谱分辨率计算成像卫星光学传感器的静态能力评价值的过程为：假设N个成像卫星光学传感器建立的成像卫星光学传感器组合为{B1、B2、…BN，N∈R}，R表示自然数，则对于成像卫星光学传感器组合中的任一成像卫星光学传感器Bi，根据成像卫星光学传感器Bi的空间分辨率计算空间分辨率优异度，所述空间分辨率优异度的计算公式为：式中，Sispatial为成像卫星光学传感器Bi的空间分辨率优异度；Stask为观测任务要求的空间分辨率；Si为成像卫星光学传感器Bi的空间分辨率；根据成像卫星光学传感器Bi的辐射分辨率计算辐射分辨率优异度，所述辐射分辨率优异度的计算公式为：式中，Siradiation为成像卫星光学传感器Bi的辐射分辨率优异度；Ti为成像卫星光学传感器Bi的辐射分辨率位数；Smax为成像卫星光学传感器组合{B1、B2、...BN，N∈R}中辐射分辨率最优的传感器的辐射分辨率位数；根据成像卫星光学传感器Bi的波段数目确定光谱分辨率优异度Sispectral：建立光谱分辨率优异度Sispectral与波段数目的评价标准，根据评价标准确定光谱分辨率优异度Sispectral的值；根据层次分析法确定空间分辨率相符度、辐射分辨率优异度、光谱分辨率优异度的权重大小，然后进行加权计算即得到成像卫星光学传感器Bi的静态能力评价值，成像卫星光学传感器Bi的静态能力评价值的计算公式为：Sti＝P1*Sispatial+P2*Siradiation+P3*Sispectra式中，Sti为成像卫星光学传感器Bi的静态能力评价值；P1为成像卫星光学传感器Bi的空间分辨率相符度的权重；P2为成像卫星光学传感器Bi的辐射分辨率优异度的权重；P3为成像卫星光学传感器Bi的光谱分辨率优异度的权重。3.根据权利要求1所述的改进的成像卫星传感器观测能力度量方法，其特征在于，步骤S102中，所述成像卫星传感器为成像卫星微波传感器时，获取的成像卫星微波传感器的属性参数包括空间分辨率、辐射分辨率和极化方式；利用空间分辨率、辐射分辨率和极化方式计算成像卫星微波传感器的静态能力评价值...

【专利技术属性】
技术研发人员：晁怡，许辉，胡楚丽，陈能成，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42