留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

FY-3A中分辨率光谱成像仪图像地理定位方法

关敏 吴荣华

关敏, 吴荣华. FY-3A中分辨率光谱成像仪图像地理定位方法. 应用气象学报, 2012, 23(5): 534-542..
引用本文: 关敏, 吴荣华. FY-3A中分辨率光谱成像仪图像地理定位方法. 应用气象学报, 2012, 23(5): 534-542.
Guan Min, Wu Ronghua. Geolocation approach for FY-3A MERSI remote sensing image. J Appl Meteor Sci, 2012, 23(5): 534-542.
Citation: Guan Min, Wu Ronghua. Geolocation approach for FY-3A MERSI remote sensing image. J Appl Meteor Sci, 2012, 23(5): 534-542.

FY-3A中分辨率光谱成像仪图像地理定位方法

资助项目: 

国家自然科学基金项目 41175024

详细信息
    通信作者:

    关敏, E-mail: guanmin@cma.gov.cn

Geolocation Approach for FY-3A MERSI Remote Sensing Image

  • 摘要: 风云三号A星 (FY-3A) 中分辨率光谱成像仪 (MERSI) 采用45°镜旋转扫描,形成垂直于卫星飞行轨迹的360°连续圆周扫描方式,多元探测器并扫的技术。该研究依据这种扫描特性,给出了适用于FY-3A MERSI遥感图像地理定位的方法;定义了完善的坐标系及坐标系转换关系,根据MERSI观测几何、卫星空间位置和姿态、仪器空间位置和指向建立了探测器像元观测矢量与地面位置之间关系的模型;通过地形校正消除地形起伏带来的定位误差;在FY-3A地面应用系统中业务运行的同时,通过一定数量的地面控制点分析,将定位误差等效为遥感仪器安装误差,修正了MERSI的仪器指向角度。实验结果表明,使用该方法对MERSI遥感图像地理定位精度达到250 m像元级,满足MERSI图像的高精度定位要求。
  • 图  1  MERSI扫描几何

    Fig. 1  Overview of MERSI sensing geometry

    图  2  各坐标系之间转换关系

    Fig. 2  Transformation of coordinate systems

    图  3  MERSI地理定位流程图

    Fig. 3  Flow chart of MERSI geolocation

    图  4  中国海南省西部地区遥感图像地理定位结果

    Fig. 4  MERSI geolocation of Hainan west coastline in China

    图  5  也门南部亚丁湾地区遥感图像地理定位结果

    Fig. 5  MERSI geolocation of Gulf of Aden in South Yemen

    图  6  印度南部保克海峡地区遥感图像地理定位结果

    Fig. 6  MERSI geolocation of Palk Strait in South India

    图  7  地面控制点分布图

    Fig. 7  Global distribution of 60 ground control points (GCPs)

    表  1  各种坐标系定义

    Table  1  Definition of coordinate systems

    坐标系 原点 参考平面 x轴方向 z轴方向
    焦平面坐标系 系统光轴与焦平
    面的交点
    焦平面 沿扫描方向 与焦平面垂直指向焦
    点方向
    扫描镜坐标系 45°扫描镜与系统
    光轴的交点
    沿45°扫描镜的旋转轴
    方向
    45°扫描镜中心点指向
    星下点的方向
    望远镜坐标系 系统光轴与焦平
    面的交点
    x轴垂直于扫描镜的旋
    转轴,并且沿光线经扫
    描镜在0°扫描角时反
    射之后的扫描方向
    平行于系统光轴指向
    卫星飞行方向
    K镜坐标系 K镜的几何中心
    与系统光轴的交点
    沿K镜的旋转轴方向 与扫描镜坐标系z轴方
    向一致
    仪器坐标系 仪器质心 仪器安装平面 与卫星滚动轴指向一致 与卫星偏航轴指向一致
    卫星本体
    坐标系
    卫星质心 卫星滚动轴与俯
    仰轴所在平面
    与卫星滚动轴指向一致 与卫星偏航轴指向一致
    轨道坐标系 卫星质心 卫星轨道平面 与卫星速度方向一致 从卫星质心指向地心
    地心惯性
    坐标系
    地心 J2000.0平赤道面 指向J2000.0的平春分点 指向J2000.0的平北天极
    地心旋转
    坐标系
    地心 国际时间局
    BIH1984.0时元定
    义的协议地球赤
    道面
    指向国际时间局
    BIH1984.0时元定义的
    零子午面和协议地球
    赤道的交点
    平行于国际时间局
    BIH1984.0时元定义的
    协议地球极轴方向
    大地测量
    坐标系
    地心
    下载: 导出CSV

    表  2  利用地面控制点的误差分析

    Table  2  Ground control point residuals measured before and after updates to the sensor interior orientation parameters

    测量 地面控制点个数 扫描方向定位误差/m 跨轨方向定位误差/m
    平均值 标准偏差 平均值 标准偏差
    首次 60 1670 454 304 316
    更新后 60 167 343 58 327
    下载: 导出CSV
  • [1] Roy D P, Devereux B, Grainger B, et al. Parametric geometric correction of airborne thematic mapper imagery. Int J Remote Sens, 1997, 18:1865-1887. doi:  10.1080/014311697217927
    [2] 杨磊, 杨忠东.极轨气象卫星自动地标导航方法.应用气象学报, 2009, 20(3):329-336. doi:  10.11898/1001-7313.20090309
    [3] Rosborough G W, Baldwin D G, Emery W J. Precise AVHRR image navigation. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1994, 32(3): 644-657. doi:  10.1109/36.297982
    [4] Moreno J F, Melia J. A method for accurate geometric correction of NOAA AVHRR HRPT data. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1993, 31(1):204-226. doi:  10.1109/36.210461
    [5] Schowengerdt R A. Remote Sensing Models and Methods for Image Processing. San Diego: Academic Press, 1997.
    [6] Nishihama M, Wolfe R E, Solomon D, et al. MODIS Level 1A Earth Location Algorithm Theoretical Basis Document Version 3.0, SDST-092, Lab Terrestrial Phys Greenbelt, MD: NASA Goddard Space Flight Center, 1997.
    [7] 郑照军, 刘瑞霞, 刘玉洁.利用高程数据修正NOAA AVHRR轨道定位信息.应用气象学报, 2007, 18(4):417-426. doi:  10.11898/1001-7313.20070401
    [8] Novak E M.Precision rectification of spot imagery using the direct linear transformation model.Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 1996, 62(1):23-27. http://info.asprs.org/publications/pers/96journal/january/1996_jan_67-72.pdf
    [9] Wang Y N.Automated Triangulation of Linear Scanner Imagery.Proceedings of ISPRS Work Groups I/1, I/3.IV/4 on"Sensors and Mapping from Space 1999", Hanover, Germany.1999:158-162.
    [10] 张剑清, 张祖勋.高分辨率遥感影像基于仿射变换的严格几何模型.武汉大学学报:信息科学版, 2002(6):623-626. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WHCH200206001.htm
    [11] 李立刚, 彭海良, 尤红建, 尤红建, 等.基于卫星参数预测的高分辨率光学影像精确定位方法.测量技术学报, 2006, 20(4):335-339. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CSJS200604010.htm
    [12] 中国科学院上海技术物理研究所. FY-3卫星中分辨率光谱成像仪正样设计报告.上海:中国科学院上海技术物理研究所, 2005.
    [13] 刘林.人造地球卫星轨道力学.北京:高等教育出版社, 1992.
    [14] 刘基余. GPS卫星导航定位原理与方法.北京:科学出版社, 2003.
    [15] Logan T L. EOS/AM-1 Digital Elevation Model (DEM) Data sets: DEM and DEM Auxiliary Datasets in Support of the EOS/Terra Platform, JPL D-013508. Pasadena, CA: Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 1999.
    [16] 关敏, 郭强.光学像消旋系统在FY-3 MERSI图像定位中的应用.应用气象学报, 2008, 19(4): 420-427. doi:  10.11898/1001-7313.20080405
    [17] 关敏, 杨忠东.星载GPS数据及高精度轨道模型在极轨卫星轨道计算中的应用.应用气象学报, 2007, 18(6): 748-753. doi:  10.11898/1001-7313.200706114
    [18] Wolfe R E, Nishihama M, Fleig A J, et al. Achieving sub-pixel geolocation accuracy in support of MODIS land science. Remote Sensing of Environment, 2002, 83: 31-49. doi:  10.1016/S0034-4257(02)00085-8
    [19] Fleig A J, Hubanks P A, Storey J C, et al. An analysis of MODIS Earth Location Error, Version 2.0. Greenbelt, MD: NASA Goddard Space Flight Center, 1993.
    [20] 杨忠东, 关敏.风云卫星遥感数据高精度地理定位软件系统开发研究.遥感学报, 2008, 12(2): 312-321. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YGXB200802017.htm
    [21] Gesch D B, Verdin K L, Greenlee S K. New land surface digital elevation model covers the Earth. EOS Transactions, American Geophysical Union, 1999, 80(6): 69-70. doi:  10.1029/99EO00050
  • 加载中
图(7) / 表(2)
计量
  • 摘要浏览量:  3522
  • HTML全文浏览量:  1061
  • PDF下载量:  1249
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-02-09
  • 修回日期:  2012-06-12
  • 刊出日期:  2012-10-31

目录

    /

    返回文章
    返回