[发明专利]一种不同指向的高分四号影像地面分辨率计算方法和系统

说明书

一种不同指向的高分四号影像地面分辨率计算方法和系统，(1)根据高分四号影像星下点分辨率，计算探元半视场角；(2)根据获取的兴趣点的经纬度信息，计算兴趣点与卫星星下点的经度差和纬度差；(3)根据步骤(2)的经度差和纬度差，计算卫星的径向侧摆角度；(4)根据步骤(3)的径向侧摆角度和步骤(1)的探元半视场角，计算高分四号影像的径向的地面分辨率；(5)根据步骤(3)的径向侧摆角度和步骤(1)的探元半视场角，计算高分四号影像的切向的地面分辨率；(6)根据高分四号影像的径向和切向的地面分辨率，计算影像等效地面分辨率。本发明实用性强，可以根据任意兴趣点的经纬度信息直接计算出该点在高分四号影像的地面分辨率。

技术领域

本发明涉及一种不同指向的高分四号影像地面分辨率计算方法和系统，本发明属于遥感图像处理领域，具体涉及根据卫星不同指向计算高分四号影像地面分辨率，其他地球同步轨道卫星影像地面分辨率计算也可参照使用。

背景技术

高分四号卫星是中国第一颗地球同步轨道遥感卫星，定点在距地面约36000公里高度的赤道上空，通过指向控制对中国及其周边国家进行拍摄。卫星影像涵盖可见光全色、可见光多光谱和中波红外波段，其中全色和多光谱星下点分辨率优于50m，中波红外星下点分辨率优于400m。高分四号卫星对不同区域成像时探元大小和相机焦距固定不变，而卫星高度较高并且幅宽范围较大，因此物距变化较大，从而导致不同区域卫星影像的分辨率并不一致，成像区域离星下点距离越远物距越长，分辨率越低。

何红艳研究侧摆对卫星及CCD相机系统参数的影响中提出了卫星侧摆导致地面分辨率随侧摆角度增大而下降，并且径向(扫描方向)下降速度比切向(飞行方向)快。程少园研究大视场空间相机侧摆成像时几何参数分析时全面考虑了地球曲率和投射角的基础上改进了大视场空间相机几何参数的计算方法，提高了地面分辨率的计算精度。目前研究都是基于线阵推扫相机，虽然考虑了地面分辨率在二维空间(径向和切向)的变化，但仅探讨了相机在一维空间(径向)的侧摆情况。高分四号卫星的轨道特点决定了卫星成像时具备不同指向拍摄的能力，即在二维空间侧摆拍摄的能力，在径向和法向两个方向上可以同时侧摆，以往的研究成果需要近一步改进才可以计算出地面分辨率。同时考虑到高分四号卫星为面阵相机，同一时间成像的每个探元对应的地面分辨率都不一致，从这一点看，以往的研究并没有涉及。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种不同指向的高分四号影像地面分辨率计算方法，高分四号卫星是中国第一颗地球同步轨道遥感卫星，可以拍摄全球三分之一的区域，这种大范围的拍摄能力也造成了卫星影像地面分辨率随空间位置变化。高分四号卫星遥感影像星下点地面分辨率优于50m(可见光影像)和400m(中波红外影像)，而随着影像拍摄的兴趣点远离星下点，地面分辨率逐渐降低，本发明的目的在于根据空间位置变化计算高分四号卫星遥感影像的地面分辨率。可以根据经纬度信息确定二维方向的侧摆角度，从而计算出影像地面分辨率相对于星下点径向和切向的变化；同一景影像中不同像元的地面分辨率不一致，本发明可以根据经纬度信息计算出任一像元的分辨率；相比较于以侧摆角的变化探究地面分辨率的变化，本发明以经纬度的空间变化计算地面分辨率的变化更合理。

本发明解决的技术方案为：一种不同指向的高分四号影像地面分辨率计算方法，步骤如下：

(1)根据高分四号影像星下点分辨率，计算探元半视场角；

(2)根据获取的兴趣点的经纬度信息，计算兴趣点与卫星星下点的经度差和纬度差；

(3)根据步骤(2)的经度差和纬度差，计算卫星的径向侧摆角度；

(4)根据步骤(3)的径向侧摆角度和步骤(1)的探元半视场角，计算高分四号影像的径向的地面分辨率；

(5)根据步骤(3)的径向侧摆角度和步骤(1)的探元半视场角，计算高分四号影像的切向的地面分辨率；

(6)根据高分四号影像的径向和切向的地面分辨率，计算影像等效地面分辨率。