一种适用于东北黑土区域的天基光学观测方法及系统

技术领域

本发明涉及天基观测技术领域，尤其涉及一种适用于东北黑土区域的天基光学观测方法及系统。

背景技术

对地光谱观测卫星，常用的是推扫模式，其信噪比与仪器、大气传输模型和观测模式相关。我国东北区域纬度高，太阳高度角低，地表覆盖复杂，制约了东北黑土区域光谱观测信噪比的提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种适用于东北黑土区域的天基光学观测方法及系统，以解决现有技术中存在的东北黑土区域光谱观测信噪比的比值不高、图像质量不好的问题。

本发明具体的技术方案如下：

一种适用于东北黑土区域的天基光学观测方法，包括步骤：

步骤1，根据东北黑土区域观测范围的纬度，计算太阳高度角的范围；

步骤2，利用土壤或农作物的反演需求，计算特定光谱谱段的信噪比需求范围；

步骤3，根据信噪比，计算降地速倍数；

步骤4，根据降地速的倍数，计算在星下点观测区域的积分时间；

步骤5，根据不同观测区域卫星侧摆和幅宽情况，计算侧摆下积分时间需求，迭代计算行频和卫星机动需求。

具体地，步骤1中涉及到的计算公式为

其中，θ为观测地的太阳高度角；L

具体地，步骤2包括：步骤2.1，根据地表反射率和太阳高度角的范围，计算光谱辐射亮度；步骤2.2，根据光谱辐射亮度，计算信噪比。

具体地，步骤2.1中涉及到的计算公式为

S(r，θ)＝a

其中，r为地表反射率，其根据地物特性统计获取；θ为观测地的太阳高度角，由步骤1计算获取；a

具体地，步骤2.2中涉及到的计算公式为

其中，S为光谱辐射亮度；t为积分时间；n为噪声特性；n

具体地，步骤3中涉及到的计算公式为

x＝INT(SNR

v＝v

其中，x为降地速倍数，取整数；INT表示取整；SNR为信噪比，SNR

具体地，步骤4中涉及到的计算公式为

t＝x*a/v

其中，t为积分时间；x为降地速的倍数，取整数；a为像元尺寸；v为像面移动速度，v与星下点速度v

一种适用于东北黑土区域的天基光学观测系统，包括太阳高度角计算模块、光谱辐射亮度计算模块、降地速倍数计算模块、积分时间计算模块和迭代模块；

太阳高度角计算模块，根据东北黑土区域观测范围的纬度计算得出太阳高度角的范围；

光谱辐射亮度计算模块，利用土壤或农作物的反演需求计算得出特定光谱谱段的信噪比需求范围；

降地速倍数计算模块，根据信噪比计算得出降地速倍数；

积分时间计算模块，根据降地速的倍数计算得出在星下点观测区域的积分时间；

迭代模块，根据不同观测区域卫星侧摆和幅宽情况，计算侧摆下积分时间需求，进行迭代计算行频和卫星机动需求。

本发明的有益效果在于：

本发明针对我国东北黑土区域天基光谱观测的特点，提出了一种适用于东北黑土区域的天基光学观测方法及系统，满足了东北黑土区域观测卫星对高信噪比的需求，保证了成像的高信噪比。利用本发明，可以对卫星动态调整星下点地速与行频，形成高信噪比输出，以满足对黑土区域遥感反演的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提出的适用于东北黑土区域的天基光学观测方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本申请提出了一种适用于东北黑土区域的天基光学观测方法，包括步骤：

步骤1，根据东北黑土区域观测范围的纬度，计算太阳高度角的范围。相应的计算公式为

其中，θ为观测地的太阳高度角；L

步骤2，利用土壤或农作物的反演需求，计算特定光谱谱段的信噪比需求范围。具体地，首先根据地表反射率和太阳高度角的范围，计算光谱辐射亮度S，相应的计算公式为S(r，θ)＝a

其中，r为地表反射率，其根据地物特性统计获取；θ为观测地的太阳高度角，由步骤1计算获取；a

然后根据光谱辐射亮度S，计算信噪比SNR，相应的计算公式为

其中，S为光谱辐射亮度；t为积分时间；n为噪声特性；n

步骤3，根据信噪比，计算降地速倍数。相应的计算公式为

x＝INT(SNR

v＝v

其中，x为降地速倍数，取整数；INT表示取整；SNR为信噪比，SNR

步骤4，根据降地速的倍数，计算在星下点观测区域的积分时间。相应的计算公式为

t＝x*a/v

其中，t为积分时间；x为降地速的倍数，取整数；a为像元尺寸；v为像面移动速度，v与星下点速度v

步骤5，根据不同观测区域卫星侧摆和幅宽情况，计算侧摆下积分时间需求，迭代计算行频和卫星机动需求。

本申请还提出了一种适用于东北黑土区域的天基光学观测系统，包括太阳高度角计算模块、光谱辐射亮度计算模块、降地速倍数计算模块、积分时间计算模块和迭代模块。太阳高度角计算模块，根据东北黑土区域观测范围的纬度计算得出太阳高度角的范围；光谱辐射亮度计算模块，利用土壤或农作物的反演需求计算得出特定光谱谱段的信噪比需求范围；降地速倍数计算模块，根据信噪比计算得出降地速倍数；积分时间计算模块，根据降地速的倍数计算得出在星下点观测区域的积分时间；迭代模块，根据不同观测区域卫星侧摆和幅宽情况，计算侧摆下积分时间需求，进行迭代计算行频和卫星机动需求。

本发明的有益效果在于：

本发明针对我国东北黑土区域天基光谱观测的特点，提出了一种适用于东北黑土区域的天基光学观测方法及系统，满足了东北黑土区域观测卫星对高信噪比的需求，保证了成像的高信噪比。利用本发明，可以对卫星动态调整星下点地速与行频，形成高信噪比输出，以满足对黑土区域遥感反演的需求。