一種適用于東北黑土區域的天基光學觀測方法及系統技術方案

本發明專利技術公開了一種適用于東北黑土區域的天基光學觀測方法及系統，涉及天基觀測技術領域

【技術實現步驟摘要】
一種適用于東北黑土區域的天基光學觀測方法及系統


[0001]本專利技術涉及天基觀測
，尤其涉及一種適用于東北黑土區域的天基光學觀測方法及系統
。

技術介紹

[0002]對地光譜觀測衛星，常用的是推掃模式，其信噪比與儀器
、
大氣傳輸模型和觀測模式相關
。
我國東北區域緯度高，太陽高度角低，地表覆蓋復雜，制約了東北黑土區域光譜觀測信噪比的提高
。

技術實現思路

[0003]有鑒于此，本專利技術提出一種適用于東北黑土區域的天基光學觀測方法及系統，以解決現有技術中存在的東北黑土區域光譜觀測信噪比的比值不高
、
圖像質量不好的問題
。
[0004]本專利技術具體的技術方案如下：
[0005]一種適用于東北黑土區域的天基光學觀測方法，包括步驟：
[0006]步驟1，根據東北黑土區域觀測范圍的緯度，計算太陽高度角的范圍；
[0007]步驟2，利用土壤或農作物的反演需求，計算特定光譜譜段的信噪比需求范圍；
[0008]步驟3，根據信噪比，計算降地速倍數；
[0009]步驟4，根據降地速的倍數，計算在星下點觀測區域的積分時間；
[0010]步驟5，根據不同觀測區域衛星側擺和幅寬情況，計算側擺下積分時間需求，迭代計算行頻和衛星機動需求
。
[0011]具體地，步驟1中涉及到的計算公式為
[0012][0013]其中，
θ
為觀測地的太陽高度角；r/>L1為東北黑土區域低緯度；
L2為東北黑土區域高緯度；
[L1,L2]表征了東北黑土區域的緯度范圍；為測量區域的緯度值；
δ
為太陽赤緯；
τ
為觀測區域的地方時角
。
[0014]具體地，步驟2包括：步驟
2.1
，根據地表反射率和太陽高度角的范圍，計算光譜輻射亮度；步驟
2.2
，根據光譜輻射亮度，計算信噪比
。
[0015]具體地，步驟
2.1
中涉及到的計算公式為
[0016]S(r
，
θ
)
＝
a0+a1*r+a2*r2+a3*r3+b1*
θ
+b2*
θ2+b3*
θ3[0017]其中，
r
為地表反射率，其根據地物特性統計獲取；
θ
為觀測地的太陽高度角，由步驟1計算獲取；
a0、a1、a2、a3、b1、b2、b3為擬合系數，利用大氣輻射傳輸程序
MODTRAN4
對不同太陽高度角下，不同反射率的地面目標到達大氣層頂的光譜輻射亮度進行估算獲取
。
[0018]具體地，步驟
2.2
中涉及到的計算公式為
[0019][0020]其中，
S
為光譜輻射亮度；
t
為積分時間；
n
為噪聲特性；
n1為光子散粒噪聲；
n2為暗電
流噪聲；
n3為固定圖形噪聲；
n4為復位噪聲；
n5為電路讀出噪聲；
n6為量化噪聲
。
[0021]具體地，步驟3中涉及到的計算公式為
[0022]x
＝
INT(SNR
min
(S
，
n)*v/a)
[0023]v
＝
v
G
*f/H
[0024]其中，
x
為降地速倍數，取整數；
INT
表示取整；
SNR
為信噪比，
SNR
min
為滿足最小分類特性需求的信噪比；
S
為光譜輻射亮度；
n
為噪聲特性；
v
為像面移動速度，
v
與星下點速度
v
G
、
相機光學系統的焦距
f、
軌道高度
H
相關；
a
為像元尺寸
。
[0025]具體地，步驟4中涉及到的計算公式為
[0026]t
＝
x*a/v
[0027]其中，
t
為積分時間；
x
為降地速的倍數，取整數；
a
為像元尺寸；
v
為像面移動速度，
v
與星下點速度
v
G
、
相機光學系統的焦距
f、
軌道高度
H
相關
。
[0028]一種適用于東北黑土區域的天基光學觀測系統，包括太陽高度角計算模塊
、
光譜輻射亮度計算模塊
、
降地速倍數計算模塊
、
積分時間計算模塊和迭代模塊；
[0029]太陽高度角計算模塊，根據東北黑土區域觀測范圍的緯度計算得出太陽高度角的范圍；
[0030]光譜輻射亮度計算模塊，利用土壤或農作物的反演需求計算得出特定光譜譜段的信噪比需求范圍；
[0031]降地速倍數計算模塊，根據信噪比計算得出降地速倍數；
[0032]積分時間計算模塊，根據降地速的倍數計算得出在星下點觀測區域的積分時間；
[0033]迭代模塊，根據不同觀測區域衛星側擺和幅寬情況，計算側擺下積分時間需求，進行迭代計算行頻和衛星機動需求
。
[0034]本專利技術的有益效果在于：
[0035]本專利技術針對我國東北黑土區域天基光譜觀測的特點，提出了一種適用于東北黑土區域的天基光學觀測方法及系統，滿足了東北黑土區域觀測衛星對高信噪比的需求，保證了成像的高信噪比
。
利用本專利技術，可以對衛星動態調整星下點地速與行頻，形成高信噪比輸出，以滿足對黑土區域遙感反演的需求
。
附圖說明
[0036]為了更清楚地說明本申請實施例中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖
。
[0037]圖1為本申請提出的適用于東北黑土區域的天基光學觀測方法的流程示意圖
。
具體實施方式
[0038]為了使本專利技術所要解決的技術問題
、
技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明
。
應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術
。
[0039]本申請提出了一種適用于東北黑土區域的天基光學觀測方法，包括步驟：
[0040]步驟1，根據東北黑土區域觀測范圍的緯度，計算太本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.
一種適用于東北黑土區域的天基光學觀測方法，其特征在于，包括步驟：步驟1，根據東北黑土區域觀測范圍的緯度，計算太陽高度角的范圍；步驟2，利用土壤或農作物的反演需求，計算特定光譜譜段的信噪比需求范圍；步驟3，根據信噪比，計算降地速倍數；步驟4，根據降地速的倍數，計算在星下點觀測區域的積分時間；步驟5，根據不同觀測區域衛星側擺和幅寬情況，計算側擺下積分時間需求，迭代計算行頻和衛星機動需求
。2.
根據權利要求1所述的天基光學觀測方法，其特征在于，所述步驟1中涉及到的計算公式為其中，
θ
為觀測地的太陽高度角；
L1為東北黑土區域低緯度；
L2為東北黑土區域高緯度；
[L1,L2]
表征了東北黑土區域的緯度范圍；為測量區域的緯度值；
δ
為太陽赤緯；
τ
為觀測區域的地方時角
。3.
根據權利要求1所述的天基光學觀測方法，其特征在于，所述步驟2包括：步驟
2.1
，根據地表反射率和太陽高度角的范圍，計算光譜輻射亮度；步驟
2.2
，根據光譜輻射亮度，計算信噪比
。4.
根據權利要求3所述的天基光學觀測方法，其特征在于，所述步驟
2.1
中涉及到的計算公式為
S(r,0)
＝
a0+a1*r+a2*r2+a3*r3+b1*
θ
+b2*
θ2+b3*
θ3其中，
r
為地表反射率，其根據地物特性統計獲取；
θ
為觀測地的太陽高度角，由步驟1計算獲取；
a0、a1、a2、a3、b1、b2、b3為擬合系數，利用大氣輻射傳輸程序
MODTRAN4
對不同太陽高度角下，不同反射率的地面目標到達大氣層頂的光譜輻射亮度進行估算獲取
。5.
根據權利要求3所述的天基光學觀測方法，其特征在于，所述步驟
2.2
中涉及到的計算公式為其中，
S
為光譜輻射亮度；
t
為積分時間；
n
為噪聲特性；
n1為光子散粒噪聲；
n2為暗電流噪聲；
n3為固定圖形噪聲；
n4為復位噪聲；
n5為電路讀出噪聲；

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉國華，高爽，田龍飛，胡登輝，楊若宸，程邢磊，龐益國，李澤鑫，
申請(專利權)人：上海微小衛星工程中心，
類型：發明
國別省市：