Геодезическая привязка изображений от геостационарных спутников по контуру диска Земли и электронным картам

В отличие от изображений, получаемых с низкоорбитальных космических аппаратов наблюдения Земли, для геостационарных космических систем задача геодезической привязки изображений значительно упрощается. Это связано с тем, что геостационарные спутники «зависают» на заданных широте и долготе и осуществляют съемку одной и той же территории Земного диска, который контрастно отображается на фоне темного космоса. Это обстоятельство создает предпосылки для полной автоматизации процесса геодезической привязки. В качестве опорной координатной основы в данном случае целесообразно использовать краевые точки диска Земли, а также береговые линии морей, океанов и крупных озер, которые хорошо различимы на снимках от геостационарных спутников, характеризуются временной устойчивостью и в большинстве электронных карт (ЭК) выделены в отдельных слой.
В докладе представлена технология геодезической привязки изображений от геостационарных спутников, основу которой составляют следующие конструктивные решения.
Во-первых, на исходном изображении выделяются контурные точки диска Земли. Эти точки преобразуются в плоскость, которая перпендикулярна к линии, соединяющей центр Земли и центр масс спутника. При этом с использованием программной модели видеодатчика устраняются вносимые им искажения. Во вспомогательной плоскости контурные точки образуют в идеальном случае эллипс, а в реальных условиях фигуру, близкую к нему. В этой плоскости с использованием номинальных параметров съемки математически определяется эталонный эллипс. Далее решается задача оценки параметров реального эллипса: координат его центра, размеров полуосей и угла их наклона. На основе сопоставления этих параметров с одноименными параметрами эталонного эллипса формируются поправки к координатам и углам ориентации спутника и набор одноименных точек местности, используемых для уточнения геопривязки. Найденные параметры геодезической привязки далее используются в качестве начального приближения при последующем совмещении изображения с ЭК.
Во-вторых, на снимке и карте выделяются уникальные объекты, которые имеют характерную геометрическую форму (изломы береговых линий). На основе этих объектов формируются бинарные маски в виде фрагмента уникальной линии ЭК, расширенной с одной стороны областью с единичными элементами яркости (что соответствует суше), а с другой стороны - областью с нулевыми элементами (что соответствует водной поверхности). Затем выполняется корреляционный поиск одноименных объектов на снимке, которые наиболее близки к маске по геометрии и яркостному перепаду. При этом в результате выполнения первого этапа зоны поиска существенно уменьшаются.
В-третьих, на основе множества найденных опорных точек местности (ОТМ) устанавливается геометрическое соответствие снимка и карты.
Данная технология апробирована на информации со спутника «MeteoSat-5». Установлено, что точность геодезической привязки по контуру диска Земли и ЭК составляет порядка 0.5 - 0.7 пикселей изображения. Эта технология подготовлена к использованию в проектируемой отечественной геостационарной космической системе «Электро-Л».