本發(fā)明涉及航天遙感衛(wèi)星領(lǐng)域，尤指一種遙感衛(wèi)星對(duì)地覆蓋能力分析領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著空間技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)際上遙感衛(wèi)星的數(shù)量越來(lái)越多，遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣，然而，按照“天地統(tǒng)籌、協(xié)同建設(shè)”的思想，航天遙感衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展勢(shì)必對(duì)地面系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)提出了更高的要求，建設(shè)多大規(guī)模與處理能力的地面系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)成為了亟需論證和解決的問(wèn)題。航天遙感衛(wèi)星對(duì)地覆蓋能力分析正是解決這一問(wèn)題的有效途徑和方法，在衛(wèi)星發(fā)射的前期對(duì)衛(wèi)星的覆蓋能力進(jìn)行有效的分析和評(píng)估可以預(yù)測(cè)衛(wèi)星的數(shù)據(jù)獲取規(guī)模、品種、規(guī)格和時(shí)效性，為地面系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)指標(biāo)提供充分的依據(jù)。但是，傳統(tǒng)的衛(wèi)星覆蓋能力解析法和數(shù)值計(jì)算法多存在計(jì)算精度不高、占用計(jì)算機(jī)資源大、無(wú)法計(jì)算多次過(guò)境記錄重疊及多個(gè)衛(wèi)星同時(shí)運(yùn)行對(duì)同一目標(biāo)區(qū)域覆蓋分析等缺點(diǎn)，特別是不能滿足針對(duì)特定行政區(qū)域進(jìn)行覆蓋分析的應(yīng)用需求，也因此造成了時(shí)間和經(jīng)濟(jì)方面的巨大損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有無(wú)法滿足航天遙感衛(wèi)星對(duì)用戶任務(wù)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行快速精確覆蓋分析的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種可針對(duì)任意形狀行政區(qū)域的網(wǎng)格覆蓋分析方法。該方法在全球平面地圖投影坐標(biāo)系下，利用空間數(shù)據(jù)處理技術(shù)，按照一定的尺度將目標(biāo)區(qū)域多邊形進(jìn)行劃分，形成目標(biāo)區(qū)域覆蓋分析網(wǎng)格，進(jìn)而計(jì)算衛(wèi)星任一過(guò)境時(shí)刻對(duì)地面所覆蓋的網(wǎng)格數(shù)目，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)行政區(qū)域的精確覆蓋分析，解決了傳統(tǒng)網(wǎng)格覆蓋法因數(shù)據(jù)及算法問(wèn)題只能對(duì)特定經(jīng)緯度范圍內(nèi)矩形目標(biāo)區(qū)域覆蓋分析的瓶頸和弊端。

本發(fā)明提出了一種遙感衛(wèi)星對(duì)地覆蓋能力分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.構(gòu)建目標(biāo)行政區(qū)域多邊形；

b.對(duì)所述目標(biāo)行政區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分；

c.進(jìn)行衛(wèi)星過(guò)境覆蓋能力分析；

d.覆蓋品質(zhì)綜合展示。

進(jìn)一步，其特征在于，覆蓋能力分析的對(duì)象為任意形狀多邊形行政區(qū)域。

進(jìn)一步，其特征在于，步驟a具體為：收集多邊形經(jīng)緯度點(diǎn)集(lat，lon)數(shù)據(jù)，將經(jīng)緯度點(diǎn)集(lat，lon)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為平面二維全球地圖坐標(biāo)系下的(x，y)數(shù)值，按照順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较驅(qū)⒍噙呅?x，y)點(diǎn)集串成互不連通的閉合多邊形。

進(jìn)一步，其特征在于，步驟b：構(gòu)建目標(biāo)行政區(qū)域外接矩形內(nèi)網(wǎng)格，將目標(biāo)行政區(qū)域外接矩形內(nèi)網(wǎng)格逐一判斷，篩選出屬于目標(biāo)行政區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格。

進(jìn)一步，其特征在于，步驟c具體為：建立全球平面底圖直角坐標(biāo)系，將幅寬兩點(diǎn)投影到坐標(biāo)系中，建立直線方程，通過(guò)判斷與直線相交的屬于目標(biāo)行政區(qū)域的網(wǎng)格來(lái)判斷衛(wèi)星瞬時(shí)幅寬所掃過(guò)的網(wǎng)格。

進(jìn)一步，其特征在于，判斷衛(wèi)星每次過(guò)境對(duì)目標(biāo)區(qū)域覆蓋的過(guò)程中是否連續(xù)，如不連續(xù)則設(shè)置閾值進(jìn)行處理。

進(jìn)一步，其特征在于，步驟d為：利用了覆蓋重?cái)?shù)圖、過(guò)境重繪圖進(jìn)行可視化展示。

進(jìn)一步，其特征在于，所述覆蓋重?cái)?shù)圖用來(lái)區(qū)分目標(biāo)行政區(qū)域內(nèi)不同部分的覆蓋次數(shù)，所述過(guò)境重繪圖用來(lái)重繪歷次過(guò)境。

本發(fā)明的基于行政區(qū)域遙感衛(wèi)星對(duì)地覆蓋分析方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、打破了傳統(tǒng)網(wǎng)格點(diǎn)覆蓋法只能分析某矩形經(jīng)緯度范圍內(nèi)覆蓋特性的局限性，可以對(duì)任意行政區(qū)域覆蓋特性進(jìn)行分析，應(yīng)用范圍和適用情況更加廣泛。

2、通過(guò)地圖投影建立全球平面底圖直角坐標(biāo)系，將幅寬兩點(diǎn)投影到坐標(biāo)系中，建立直線方程，通過(guò)判斷與直線相交的網(wǎng)格來(lái)進(jìn)行覆蓋的判斷，將復(fù)雜的經(jīng)緯度值轉(zhuǎn)化為了平面直角坐標(biāo)系下的行列號(hào)，計(jì)算和判斷更加方便快捷，提高了覆蓋分析的速度和效率。

3、多種途徑的目標(biāo)區(qū)域覆蓋特性可視化呈現(xiàn)，比傳統(tǒng)單一的總體 覆蓋比更加直觀。

4、報(bào)表生成，覆蓋特性報(bào)表的生成為地面系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)者提供依據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1基于行政區(qū)域的遙感衛(wèi)星對(duì)地覆蓋分析流程圖

圖2目標(biāo)行政區(qū)域外接矩形網(wǎng)格圖(以中國(guó)行政區(qū)域?yàn)槔?

圖3為目標(biāo)行政區(qū)域網(wǎng)格圖(以中國(guó)行政區(qū)域?yàn)槔?

圖4衛(wèi)星過(guò)境實(shí)時(shí)覆蓋顯示圖

圖5衛(wèi)星過(guò)境瞬時(shí)覆蓋判斷圖

圖6覆蓋重?cái)?shù)圖

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的面向行政區(qū)域的航天遙感衛(wèi)星對(duì)地覆蓋能力分析方法包括構(gòu)建目標(biāo)行政區(qū)域多邊形polygon、目標(biāo)區(qū)域網(wǎng)格劃分、衛(wèi)星過(guò)境覆蓋分析及覆蓋品質(zhì)綜合展示。

進(jìn)一步，所述構(gòu)建目標(biāo)行政區(qū)域多邊形polygon，包括多邊形經(jīng)緯度點(diǎn)集(lat，lon)數(shù)據(jù)收集，將經(jīng)緯度點(diǎn)集(lat，lon)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為平面二維全球地圖坐標(biāo)系下的(x，y)數(shù)值，按照順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较驅(qū)⒍噙呅?x，y)點(diǎn)集串成互不連通的閉合多邊形polygon。

進(jìn)一步，所述目標(biāo)區(qū)域網(wǎng)格劃分，包括構(gòu)建目標(biāo)行政區(qū)域外接矩形內(nèi)網(wǎng)格，將目標(biāo)行政區(qū)域外接矩形內(nèi)網(wǎng)格逐一判斷，篩選出屬于目標(biāo)行政區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格。

進(jìn)一步，所述衛(wèi)星過(guò)境覆蓋分析，包括建立全球平面底圖直角坐標(biāo)系，將幅寬兩點(diǎn)投影到坐標(biāo)系中，建立直線方程，通過(guò)判斷與直線相交的屬于目標(biāo)行政區(qū)域的網(wǎng)格來(lái)判斷衛(wèi)星瞬時(shí)幅寬所掃過(guò)的網(wǎng)格，并通過(guò)設(shè)定閾值處理過(guò)境中斷問(wèn)題。

進(jìn)一步，所述覆蓋品質(zhì)綜合展示，包括覆蓋重?cái)?shù)圖、過(guò)境重繪圖、覆蓋特性報(bào)表等，覆蓋特性報(bào)表是將每顆衛(wèi)星表示覆蓋特性的二維數(shù)組進(jìn)行實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析，并將綜合覆蓋特性中每顆衛(wèi)星在仿真區(qū)域內(nèi)過(guò)境次數(shù)、起止時(shí)間、歷時(shí)和累計(jì)歷時(shí)以及覆蓋百分比等指標(biāo) 量化顯示。

如圖1所示，本發(fā)明的方法在實(shí)施中需要構(gòu)建目標(biāo)行政區(qū)域多邊形polygon、目標(biāo)區(qū)域網(wǎng)格劃分、衛(wèi)星過(guò)境覆蓋分析和覆蓋品質(zhì)綜合展示四個(gè)步驟。

收集目標(biāo)行政區(qū)域數(shù)據(jù)可以通過(guò)數(shù)據(jù)文件或自定義兩種方式來(lái)收集。數(shù)據(jù)文件即擁有區(qū)域邊界的SHP文件或KML文件等，可以直接讀取這些文件進(jìn)行使用，也可以對(duì)這些文件的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理為所需要的數(shù)據(jù)后再進(jìn)行使用。自定義方式即通過(guò)手動(dòng)點(diǎn)取目標(biāo)行政區(qū)域的所有邊界點(diǎn)或手動(dòng)輸入的方式收集，并存儲(chǔ)。構(gòu)建目標(biāo)行政區(qū)域多邊形polygon就是將收集的經(jīng)緯度點(diǎn)集(lat，lon)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為平面二維全球地圖坐標(biāo)系下的(x，y)數(shù)值，按照順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较驅(qū)⒍噙呅?x，y)點(diǎn)集串成互不連通的閉合多邊形polygon。

如圖3所示，目標(biāo)區(qū)域網(wǎng)格劃分，對(duì)目標(biāo)行政區(qū)域外界矩形的所有網(wǎng)格如圖2所示，進(jìn)行循環(huán)判斷，如果網(wǎng)格在目標(biāo)行政區(qū)域的幾個(gè)互不相連的區(qū)域任何一個(gè)內(nèi)部，則設(shè)置此網(wǎng)格的標(biāo)志為true，如果此網(wǎng)格均不在互不相連的區(qū)域內(nèi)，則設(shè)置此網(wǎng)格標(biāo)志為fasle。最后將設(shè)置為true的所有網(wǎng)格繪制出來(lái)，即為目標(biāo)行政區(qū)域的網(wǎng)格。

如圖4所示，衛(wèi)星過(guò)境實(shí)時(shí)覆蓋分析，通過(guò)建立全球平面底圖直角坐標(biāo)系，設(shè)左上角為原點(diǎn)(0，0)，如圖5所示，將幅寬兩點(diǎn)投影到坐標(biāo)系中，建立直線方程，當(dāng)直線與目標(biāo)行政區(qū)域的網(wǎng)格相交時(shí)(從幅寬的左點(diǎn)到右點(diǎn)依次判斷相交網(wǎng)格的標(biāo)識(shí)是否為目標(biāo)行政區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格)，則一次過(guò)境開(kāi)始，經(jīng)過(guò)若干次步長(zhǎng)后，衛(wèi)星對(duì)地幅寬未覆蓋任何網(wǎng)格則代表此次過(guò)境結(jié)束。如果是針對(duì)經(jīng)緯度范圍這樣的目標(biāo)區(qū)域，則不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，但是針對(duì)任意形狀多邊形的目標(biāo)行政區(qū)域，則需要處理一次過(guò)境過(guò)程不連續(xù)覆蓋網(wǎng)格的問(wèn)題，此時(shí)就需要設(shè)定一個(gè)閾值，在閾值范圍內(nèi)不連續(xù)覆蓋網(wǎng)格仍然認(rèn)為為同一次過(guò)境。閾值的選擇根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的大小以及衛(wèi)星的步長(zhǎng)。

覆蓋品質(zhì)綜合展示利用覆蓋特性表、覆蓋重?cái)?shù)圖等進(jìn)行可視化展示。將衛(wèi)星多次過(guò)境記錄覆蓋特性通過(guò)覆蓋特性表可視化展示出來(lái)。如圖6所示，將衛(wèi)星對(duì)目標(biāo)行政區(qū)域多重覆蓋情況通過(guò)多重覆蓋圖，根據(jù)顏色的不同來(lái)區(qū)分覆蓋次數(shù)可視化展示出來(lái)。將歷次過(guò)境覆蓋情 況，通過(guò)點(diǎn)擊過(guò)境記錄，在過(guò)境覆蓋圖中重新繪制此次過(guò)境覆蓋形式可視化展示出來(lái)。

以上示例，僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)特征和可實(shí)施例，其目的是在于使該領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并具體實(shí)施。由此，凡根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出的變換和修飾，均包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)，依專(zhuān)利法提出申請(qǐng)。