[发明专利]一种卫星对地观测中大气折射导致光线弯曲的改正方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及遥感科学技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，所述步骤3中，包括以下子步骤：