技術摘記

1999/10/10 福爾摩沙二號衛星在中繼軌道(Parking Orbit)運行時ISUAL的觀測區域軌跡模擬 - 三、影像儀的觀測視界(Field of View)在地表上的投影

建立於 2010-12-13, 週一
三、影像儀的觀測視界(Field of View)在地表上的投影

由儀器的規格可知﹐影像儀的視界為6°×34°﹐影像儀中CCD的感測像素(pixel)為512×80。當衛星在軌道上運行時﹐任一瞬間﹐影像儀看到觀測區域(從40公里~150公里的高空)在地表上的投影﹐可以用圖四來加以說明。


圖四、影像儀的觀測區域在地表上的投影


假設影像儀架設的觀測中心線和垂直地心的垂直線夾角為﹐而我們所設定的觀測區域的邊界為40~150公里的高空。因此﹐我們以高度40公里(地球半徑加上40公里)的圓球來當作求取觀測區域的基準﹐並計算CCD中的每個像素(512×80個像素)的向量和基準圓球的交點。在這些像素所延伸出的向量中﹐我們可以分成三類(參考圖五)﹕第一類是和基準圓球沒有交點﹐也就是說﹐此一部分的像素是觀測到高於40公里的空間(圖五中角度為 q3 的線)。第二類是和基準圓球有二個交點﹐也就是說此一部分的感測像素可以觀測到地表至高度40公里的空間(圖五中角度為 q2 的線)。第三類是和基準圓球只有一個交點﹐這表示此一部分的像素會看到地面的影像﹐另一個交點會被地球擋住(圖五中角度為 q1 的線)。當觀測視角較小時﹐有一部分的地表影像會進入CCD中﹐因此﹐CCD的感測像素只能觀測到較接近衛星的一部分空間。當然﹐如果採用較大的觀測視角﹐使得影像儀視界的最下緣和衛星至地心垂直線的角度﹐大於衛星和地球間切線的夾角時﹐就不會有第三類的延伸向量產生。

在求得和基準圓的所有交點之後﹐將其投影到地表﹐並找出投影區域的邊緣﹐這個投影區可以稱之為觀測區域。換言之﹐在此一瞬間﹐衛星上的影像儀所觀測到的影像﹐是發生此一觀測區域之上空40~150公里間的大氣之中。


圖五、 CCD像素向量和基準圓的交點示意圖

 

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