一种卫星对地观测中大气折射导致光线弯曲的改正方法技术

本发明专利技术属于遥感科学技术领域，公开了一种卫星对地观测中大气折射导致光线弯曲的改正方法，包括构建大气层模型，计算各个分层对应的大气折射率，计算各个分层大气折射导致目标点对应的地心角偏差，计算大气折射导致目标点对应的地心角总偏差、大气折射导致目标点的位移信息，建立卫星影像几何成像模型，计算大气折射导致光线弯曲对应的目标点地面坐标改正信息，计算大气折射导致光线弯曲对应的像点坐标改正信息。本发明专利技术解决了现有技术中高分辨率卫星影像的几何成像模型中系统误差较大的问题，能够有效提高卫星影像直接定位精度。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星对地观测中大气折射导致光线弯曲的改正方法
本专利技术涉及遥感科学
，尤其涉及一种卫星对地观测中大气折射导致光线弯曲的改正方法。
技术介绍
当地物反射的太阳光穿过大气层到达卫星传感器CCD探元时，由于大气折射导致光线的传播方向发生弯曲，从而破坏了地物点、投影中心、CCD探元三点共线的条件，使得基于共线方程的严密几何成像模型存在大气折射引起的系统误差。根据光学折射定理，大气折射产生的偏移随着视线入射角的增加而非线性迅速增大，当视线入射角为30度时，大气折射产生的位置偏移约为2m，对于成像视角动态变化的敏捷成像卫星平台，为实现高分辨率卫星影像的高精度定位，必须在成像模型里考虑大气折光改正。因此，亟需一种能够改正高分辨率卫星在成像过程中大气折射导致的光线弯曲以提高卫星影像直接定位精度的方法。
技术实现思路
本申请实施例通过提供一种卫星对地观测中大气折射导致光线弯曲的改正方法，解决了现有技术中高分辨率卫星影像的几何成像模型中系统误差较大的问题。本申请实施例提供一种卫星对地观测中大气折射导致光线弯曲的改正方法，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卫星对地观测中大气折射导致光线弯曲的改正方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、构建大气层模型，所述大气层模型包括多个不同高度的同心球面分层；/n步骤2、根据所述大气层模型，获得各个分层对应的大气折射率；/n步骤3、根据所述大气层模型、所述各个分层对应的大气折射率，获得各个分层大气折射导致目标点对应的地心角偏差；/n步骤4、根据各个分层大气折射导致目标点对应的地心角偏差，获得大气折射导致目标点对应的地心角总偏差、大气折射导致目标点的位移信息；/n步骤5、建立卫星影像几何成像模型；/n步骤6、根据所述卫星影像几何成像模型、所述大气折射导致目标点的位移信息，获得大气折射导致光线弯曲对应...

【技术特征摘要】
1.一种卫星对地观测中大气折射导致光线弯曲的改正方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、构建大气层模型，所述大气层模型包括多个不同高度的同心球面分层；
步骤2、根据所述大气层模型，获得各个分层对应的大气折射率；
步骤3、根据所述大气层模型、所述各个分层对应的大气折射率，获得各个分层大气折射导致目标点对应的地心角偏差；
步骤4、根据各个分层大气折射导致目标点对应的地心角偏差，获得大气折射导致目标点对应的地心角总偏差、大气折射导致目标点的位移信息；
步骤5、建立卫星影像几何成像模型；
步骤6、根据所述卫星影像几何成像模型、所述大气折射导致目标点的位移信息，获得大气折射导致光线弯曲对应的目标点地面坐标改正信息；
步骤7、根据所述卫星影像几何成像模型、所述大气折射导致目标点对应的地心角总偏差，获得大气折射导致光线弯曲对应的像点坐标改正信息。


2.根据权利要求1所述的卫星对地观测中大气折射导致光线弯曲的改正方法，其特征在于，所述步骤1中，将对流层和平流层划分成多个不同高度的球面分层；多个不同高度的球面分层记为k分层，k＝0、1、……、m。


3.根据权利要求1所述的卫星对地观测中大气折射导致光线弯曲的改正方法，其特征在于，所述步骤2中，针对每个分层，将该分层中心高度处的大气折射率作为该分层对应的大气折射率；
在可见光、近红外波段的大气折射率采用如下公式进行计算：



其中，n(h)表示高度h处的大气折射率，高度h的单位为米；m1(λ)和m2(λ)为波长λ的多项式函数，P(h)为气压，T(h)为温度，e(h)为湿度。


4.根据权利要求1所述的卫星对地观测中大气折射导致光线弯曲的改正方法，其特征在于，所述步骤2中，所述大气折射率采用如下公式进行计算：
n(h)＝1.0+0.000315*exp(-h/7350)(2)
其中，n(h)表示高度h处的大气折射率，高度h的单位为米。


5.根据权利要求2所述的卫星对地观测中大气折射导致光线弯曲的改正方法，其特征在于，所述步骤3中，包括以下子步骤：
步骤3.1、利用所述大气层模型，根据球面折射定理，获得每个分层对应的入射角、出射角及大气折射率之间的第一关系信息；
步骤3.2、根据三角形正弦定理，获得视线矢量在每个分层上的入射角、出射角及对应目标点高程面上的地心角之间的第二关系信息；
步骤3.3、根据所述第一关系信息、所述第二关系信息得到第一地心角信息、第二地心角信息；
步骤3.4、根据所述第一地心角信息、所述第二地心角信息得到大气折射导致目标点在对应高程面上的地心角偏差。


6.根据权利要求5所述的卫星对地观测中大气折射导致光线弯曲的改正方法，其特征在于，所述步骤3.1中，所述第一关系信息满足下式：
(R+hk)*sin(ik)*nk-1＝(R+hs)*sin(i)
sin(rk)*nk＝sin(ik)*nk-1(3)
其中，R为地球半径，hk为k分层的高度，hs为卫星飞行高度，ik为k分层的入射角，rk为k分层的出射角，nk、nk-1分别为k分层、k-1分层对应的大气折射率，i为成像视线的侧偏角；
所述步骤3.2中，所述第二关系信息满足下式：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹辉，李海鸿，陶鹏杰，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42