基于數(shù)字地球的遙感衛(wèi)星對(duì)地成像仿真研究.pdf

1、近年來(lái)，國(guó)民生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)遙感圖像的依賴越來(lái)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(guó)防、科研以及我們的日常生活帶來(lái)了極大的便利。使用計(jì)算機(jī)模擬遙感衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌跡和成像過(guò)程，仿真衛(wèi)星在任意時(shí)間以及不同環(huán)境下的對(duì)地觀測(cè)成像結(jié)果，對(duì)于分析遙感衛(wèi)星在軌性能和評(píng)估遙感成像質(zhì)量具有重要的實(shí)際性意義。本文以O(shè)penSceneGraph（OSG）為場(chǎng)景仿真工具，以數(shù)字地球?yàn)檐浖纹脚_(tái)，結(jié)合衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)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(duì)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(jì)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(diǎn)，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(shí)間空間關(guān)系，從衛(wèi)星運(yùn)行的二體問(wèn)題出發(fā)，求解了衛(wèi)星任意時(shí)刻軌道坐標(biāo)和星下點(diǎn)軌跡，總結(jié)了遙感衛(wèi)星軌道的總體指標(biāo)。⑵研究衛(wèi)星成像涉及到的時(shí)間和坐標(biāo)系統(tǒng)。比較了恒星時(shí)、世界時(shí)和原

3、子時(shí)等時(shí)間系統(tǒng)的差異，分析了天文學(xué)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(biāo)系和地理坐標(biāo)系、軌道坐標(biāo)系、衛(wèi)星本體坐標(biāo)系和當(dāng)?shù)厮阶鴺?biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，以及地理直角坐標(biāo)系和地理經(jīng)緯度坐標(biāo)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(yīng)。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(duì)遙感成像過(guò)程中由于衛(wèi)星顫振和運(yùn)動(dòng)造成的像移效應(yīng)、大氣衰減和湍流效應(yīng)以及成像系統(tǒng)的光學(xué)

4、系統(tǒng)效應(yīng)和探測(cè)器效應(yīng)等進(jìn)行了分析和總結(jié)。⑷研究了OSG數(shù)字地球場(chǎng)景建模方法。從OSG場(chǎng)景渲染理論出發(fā)，分析了OSG場(chǎng)景仿真模塊結(jié)構(gòu)和組織特點(diǎn)，總結(jié)了OSG的安裝、編譯和配置方法。通過(guò)使用OSG相關(guān)擴(kuò)展工具建立了數(shù)字地球三維球體與底層紋理，在 OSG場(chǎng)景中實(shí)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(yáng)光照的模擬。⑸研究了遙感衛(wèi)星對(duì)地成像仿真方法。使用衛(wèi)星工具箱 STK對(duì)遙感衛(wèi)星運(yùn)行進(jìn)行了仿真，使用 C++語(yǔ)言在 MFC開發(fā)環(huán)