[发明专利]面向月基对地观测影像的投影极坐标几何表达方法

说明书

本发明通过分析月地关系与月基影像几何畸变的影响因素，着重考虑月下点的位置变化、地球曲率、地形起伏对大尺度半球影像的影响效应，提出面向月基对地观测影像的顾及月下点移动的投影极坐标几何表达方法。本方法致力于解决月基对地观测中半球影像的几何畸变问题，可以更好的保持月基平台对地观测影像的原始信息，并能利用少量的且不均匀的控制点进行较准确的地理编码。

技术领域

本发明涉及对地观测领域，具体涉及一种面向月基对地观测影像的投影极坐标几何表达方法。

背景技术

目前，人类正面临着一系列前所未有的全球性环境变化问题，对人类发展带来巨大挑战。因此，全球性的对地观测研究也越来越受世界各国的重视。而当前基于星——机——地平台的遥感技术仍然只能对地球上有限区域的科学现象进行短暂观测，并且重复观测周期较长。对地球上大尺度、动态问题的细致和连续观测方面，仍难以满足全球变化科学问题全球尺度观测能力的需求。针对这一问题，郭华东院士提出月基平台对地观测的新思想，利用空间观测技术开展全球变化研究，月球基地成为一个理想场所。月球是地球唯一的自然卫星，是观测地球长期存在的稳定平台，为研究全球变化等科学现象提供更为理想的观测手段，可实现大尺度、长时间连续序列的星球尺度全球变化监测。

月基对地观测能够持续地获取地球星球尺度瞬时遥感影像，然而月基观测几何的复杂性给月基影像的几何校正带来了巨大的挑战，这种复杂性表现为月下点变化、地球曲率、地形起伏引起的半球尺度影像不同区域的几何形变差异，以及半球影像中大面积云、海覆盖引起的控制点稀疏和分布不均匀。在此情况下，将传统的针对卫星遥感图像的几何表达方法直接应用到月基半球影像，会引起观测信息的冗余或者缺失，并严重影响几何校正的精度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开一种面向月基对地观测影像的投影极坐标几何表达方法，包括以下步骤：定义月基对地观测影像投影极坐标系；建立所述月基对地观测影像投影极坐标和月基影像空间直角坐标系之间的转换关系；建立基于不同地球参考模型约束下的所述月基影像空间直角坐标系与地表地理坐标系之间的关系。

本发明的面向月基对地观测影像的投影极坐标几何表达方法中，所述月基对地观测影像投影极坐标系定义如下：

定义空间坐标系的原点O为坐标系的极点；

月下点o是月球上的布设的传感器与地球中心连线与地球表面的交点；

投影面S为垂直于月下点与地中心点连线oO且过空间坐标系原点的平面；

以月下点o指向地球北极点N的方向ON在平面S的投影方向为坐标系极轴0度方向；

对椭球面一点P，其弧长长度用l表示；

P点在S平面的投影点P′距极点O的长度OP′用ρ表示，则ρ为P点的极径，θ表示OP′到OA的角度，则θ为点P的极角。

本发明的面向月基对地观测影像的投影极坐标几何表达方法中，所述极角θ在大于等于0°小于360°的范围内。

本发明的面向月基对地观测影像的投影极坐标几何表达方法中，在所述建立所述月基对地观测影像投影极坐标和月基影像空间直角坐标系之间的转换关系步骤中，

月基观测地球表面上的任一点用空间直角坐标系(X,Y,Z)表示，则该点用投影极坐标系(ρ，θ)表达如下：

S：X·X₀+Y·Y₀+Z·Z₀＝0 (2)