基于數(shù)字地球的遙感衛(wèi)星對地成像仿真研究.pdf

1、近年來，國民生產(chǎn)活動對遙感圖像的依賴越來越明顯，遙感衛(wèi)星克服了人類眼睛的觀察距離和視野限制，使我們能夠從外太空的角度審視地球，給國防、科研以及我們的日常生活帶來了極大的便利。使用計算機模擬遙感衛(wèi)星的運動軌跡和成像過程，仿真衛(wèi)星在任意時間以及不同環(huán)境下的對地觀測成像結(jié)果，對于分析遙感衛(wèi)星在軌性能和評估遙感成像質(zhì)量具有重要的實際性意義。本文以OpenSceneGraph（OSG）為場景仿真工具，以數(shù)字地球為軟件支撐平臺，結(jié)合衛(wèi)星軌道動力學理

2、論和衛(wèi)星成像仿真理論，搭建了OSG數(shù)字地球衛(wèi)星對地成像仿真系統(tǒng)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究遙感衛(wèi)星軌道模型和計算方法。分析了遙感衛(wèi)星軌道參數(shù)及參數(shù)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，剖析了一般遙感衛(wèi)星軌道及部分特殊軌道特點，總結(jié)出一些常見的遙感衛(wèi)星軌道參數(shù)。依據(jù)衛(wèi)星的軌道參數(shù)及時間空間關(guān)系，從衛(wèi)星運行的二體問題出發(fā)，求解了衛(wèi)星任意時刻軌道坐標和星下點軌跡，總結(jié)了遙感衛(wèi)星軌道的總體指標。⑵研究衛(wèi)星成像涉及到的時間和坐標系統(tǒng)。比較了恒星時、世界時和原

3、子時等時間系統(tǒng)的差異，分析了天文學中儒略日和公歷的轉(zhuǎn)換關(guān)系，研究了衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)的具體含義?？偨Y(jié)了地球慣性坐標系和地理坐標系、軌道坐標系、衛(wèi)星本體坐標系和當?shù)厮阶鴺讼档霓D(zhuǎn)換關(guān)系，以及地理直角坐標系和地理經(jīng)緯度坐標系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。⑶研究了遙感衛(wèi)星成像傳感器模型和效應。分析了遙感衛(wèi)星成像中，基于共線方程的傳感器模型和基于仿射變換的傳感器模型及各自的適用條件。對遙感成像過程中由于衛(wèi)星顫振和運動造成的像移效應、大氣衰減和湍流效應以及成像系統(tǒng)的光學

4、系統(tǒng)效應和探測器效應等進行了分析和總結(jié)。⑷研究了OSG數(shù)字地球場景建模方法。從OSG場景渲染理論出發(fā)，分析了OSG場景仿真模塊結(jié)構(gòu)和組織特點，總結(jié)了OSG的安裝、編譯和配置方法。通過使用OSG相關(guān)擴展工具建立了數(shù)字地球三維球體與底層紋理，在 OSG場景中實現(xiàn)了地球局部高清影像與高程的加載，以及地理信息的顯示和太陽光照的模擬。⑸研究了遙感衛(wèi)星對地成像仿真方法。使用衛(wèi)星工具箱 STK對遙感衛(wèi)星運行進行了仿真，使用 C++語言在 MFC開發(fā)環(huán)