北京二号卫星的融合复原产品的高质量生产

北京二号 融合复原

1 背景

北京二号星座是北京二十一世纪宇视蓝图公司购买的英国萨里大学的三颗小卫星的数据使用权。
该星座在国外称为DMC3，设计和运行基本上是英方负责，因此是英国和欧洲的技术，并非国产卫星，质量也相对国产卫星强不少。

这个卫星项目是纯商业化运行，发射也是用印度的火箭发射的，成本相对比较低。

2 基本指标

三颗卫星形成的星座，其轨道相互成120度。

星下点成像分辨率0.8米，但是相对于高分二号的0.8米清晰度高一些。这是因为北京二号的PAN数据无损压缩，而且数据位深应该是12位或者13位（数据集最大值超过4096）。而高分二号的PAN数据是有损压缩，而且数据的位深是10位（最大值1024）。
北京二号成像幅宽25公里，和高分二号单个相机相若（但是高分二号有两个并排的相机实际幅宽45公里）。

从卫星的结构图上可以看到卫星只有一个大的镜头，因此MS和PAN是在同一个相机内成像的，所以几何偏离肯定会比较小。

3 配准

分别获得三个轨道的卫星样本：
卫星1的样本8景，
卫星2的样本5景，
卫星3的样本4景。

北京二号成像精度较好，MS和PAN的偏离比高分二号小很多，各景基本都小于0.5像素（MS的像素3.2米）。
把两者之间偏移量0~1像素之间映射到偏离图的0~255灰度级别，可以直观分析卫星图像的内部的变形。
因为北京二号的MS各波段之间的偏离较小，所以没有像高分二号的偏离图那样做成彩色的。
从三个卫星的偏差图（MS和PAN的偏移）可以很容易看出，卫星的MS传感器的CCD是四片组成。

卫星1

这颗卫星有些明显的横向条纹

卫星2

这一个轨道中有很多云

卫星3

4 融合复原

通过相关性分析可以得出PAN的波谱范围只包括RGB，不包括近红外。更直接的是看到植被区域的PAN是暗而不是亮的（近红外成分）。

这和其他多数高分卫星有差别，其他卫星的PAN中近红外部分都占很大比重。这么设计既有好处也有坏处。
坏处是PAN的信息对近红外的帮助不大，非RGB而在近红外显著的地物特征无法在复原融合后得到准确表达。
好处是大多数时候用户需要的还是高分辨率的可见光的图像，因此把PAN控制在可见光的区域对于这个目标的实现更为容易。

因为偏移比较小，基本上都低于0.5像元，因此是否设置几何校正环节的差别较小，要仔细才能看出差异。

联系方式

陈甫 副研究员
中国科学院遥感与数字地球研究所
chenfu@radi.ac.cn
13811147935