机载多光谱扫描仪用于工业温排水监测的技术方法

摘要

本发明公开了一种机载多光谱扫描仪用于工业温排水监测的技术方法，它是利用扫描型机载遥感影像数据和同步测量DGPS/IMU(又称为POS系统)组合导航数据量化监测沿海工业基地温排水的方法。本发明集成应用POS系统数据、实验室辐射定标数据、机上高低温黑体数据，海面遥感影像数据，完成辐射校正、几何校正、航带拼接和制图，有效发挥了航空遥感技术的高分辨率和高精度潜力，能够监测温排水根据潮汐变化的扩散规律。本发明的技术应用对于核电等电力企业及沿海工业基地的规划和发展具有重要意义。

主权项

1.一种机载多光谱扫描仪用于工业温排水监测的技术方法，其特征在于它包括下列步骤：(1)获取扫描型机载传感器影像和DGPS/IMU组合导航数据；(2)结合实验室辐射定标结果利用高低温黑体辐射源测量数据进行辐射校正；(3)提取与影像数据行对应的位置和姿态数据，根据由POS系统的导航角，计算像空间坐标系到地面坐标系的旋转矩阵MIMatrx：MIMatrx＝MEMatrix×EGMatrix×GIMatrix×ICMatrix×CIMatrix.其中，CIMatrix为像空间坐标系旋转到传感器坐标系的旋转矩阵，ICMatrix为传感器坐标系旋转到IMU坐标系的旋转矩阵，GIMatrix为IMU坐标系旋转到局部地理坐标系的旋转矩阵，EGMatrix为局部地理坐标系旋转到地心坐标系的旋转矩阵，MEMatrix为地心坐标系旋转到地面坐标系的旋转矩阵；(4)以沿轨方向为y轴，以穿轨方向为x轴，以扫描行中心为原点建立像空间坐标系，根据扫描型传感器影像中心的共线方程进行几何粗纠正，得到地面点坐标，共线方程式为：其中，(X_s，Y_s，Z_s)是投影中心在地面坐标系中的坐标，λ为摄影比例尺，θ为主光轴方向与像点摄影方向的夹角，fsinθ，0，-fcosθ是像点的像空间坐标，M为像空间坐标系到地面坐标系的旋转矩阵，对于扫描型传感器y＝0，(X，Y，Z)是像点对应的地面点坐标；(5)对原始影像采用直接插值法，利用计算的地面点坐标，构建纠正影 像的范围，遍历原图像每一个像素点(i，j)，其地面坐标为(x，y)，对应纠正影像的位置(x-x_min，y-y_min)，令m＝x-x_min，n＝y-y_min，其中，m₀≤m≤m₀+1，n₀≤n≤n₀+1，将各点灰度值按权分配给周围四个像素点，权值取距离的倒数，则∑DN(m₀，n₀)＝∑DN(m₀，n₀)+(m₀-m+1)×(n₀-n+1)×DN(i，j)∑P(m₀，n₀)＝∑P(m₀，n₀)+(m₀-m+1)×(n₀-n+1)，∑DN(m₀，n₀+1)＝∑DN(m₀，n₀+1)+(n-n₀)×(m₀-m+1)×DN(i，j)∑P(m₀，n₀+1)＝∑P(m₀，n₀+1)+(n-n₀)×(m₀-m+1)，∑DN(m₀+1，n₀)＝∑DN(m₀+1，n₀)+(m-m₀)×(n₀-n+1)×DN(i，j)∑P(m₀+1，n₀)＝∑P(m₀+1，n₀)+(m-m₀)×(n₀-n+1)，∑DN(m₀+1，n₀+1)＝∑DN(m₀+1，n₀+1)+(m-m₀)×(n-n₀)×DN(i，j)∑P(m₀+1，n₀+1)＝∑P(m₀+1，n₀+1)+(m-m₀)×(n-n₀)，判断新图像每一个像素，若P(i，j)≠0，则该点像素值DN′(i，j)＝∑DN(i，j)/∑P(i，j)；(6)基于地面点坐标的影像拼接；(7)用海面实测温度对校正后数据进行标定，以外围均匀海温为本底，以能反映潮汐变化规律为标准，以温度升高0.5度为区间制作温度场分布图。