JPH10197244A - Earth shape measuring apparatus - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the shape of the earth as three-dimensional informations on a single coordinate system, and to obtain geomorphological informations on the surface of the earth. SOLUTION: This apparatus is provided with image pick-up devices 1a, 1b which point to the surface of the earth, clocks 2a, 2b, a signal processing circuit 5, antennas 4a-4f for receiving the signals of navigation satellites, and a navigation satellite signal receiver 3, and is composed of a data base 7, a navigation satellite 11, and an observation satellites which fly on an orbit capable of picking up the images of the earth surface by the image pick-up devices 1a, 1b. Besides, it has a plurality of observation satellites with image pick-up devices 1a, 1b whose directions of lines of sight and the vertical direction form angles different from each other, and has three or more antennas fixed at different positions on individual observation satellites as the antennas 4a-4f. And a set of images of the same place on the earth obtained by different satellites are matched by an earth shape analyzer, and the altitude of the earth surface is analyzed by utilizing the coordinates of the satellite positions, the directions of the lines of sight, and parallaxes obtained by analyzing navigation satellite signals received by a plurality of antennas.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は通常回転楕円体に
近似される地球や月や惑星表面の形状を実測して、単一
の座標系上の座標位置として数値化することにより地球
や月や惑星の長径、短径や偏平度合い、大陸間の距離及
び地球表面の起伏、建造物や道路等の位置等の形状を定
量化し、表面全体の地形情報を生成する地球形状計測装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention measures the shape of the surface of the earth, the moon, or the planet, which is usually approximated by a spheroid, and quantifies it as a coordinate position on a single coordinate system. The present invention relates to an earth shape measurement device that quantifies the shape of the major axis, minor axis and degree of flatness of a planet, the distance between continents and the undulation of the earth's surface, the position of buildings, roads, and the like, and generates topographical information of the entire surface. .

【０００２】[0002]

【従来の技術】図１５は従来の地球形状計測方法を説明
するための図であり、図において１２は地球、１３は回
転楕円体、４５ａは第１の北極付近の点Ａ１、４５ｂは
第２の北極付近の点Ａ２、４６ａは第１の赤道付近の点
Ｂ１、４６ｂは第２の赤道付近の点Ｂ２、４７ａは第１
の２地点間の距離Ｌ１、４７ｂは第２の２地点間の距離
Ｌ２、４８ａは第１の地球中心と２地点の成す角度θ
１、４８ｂは第２の地球中心と２地点の成す角度θ２で
あり、Ｌ１はＡ１−Ａ２間の距離、Ｌ２はＢ１−Ｂ２間
の距離、θ１は地球中心とＡ１，Ａ２の成す角、θ２は
地球中心とＢ１，Ｂ２の成す角である。初期の地球形状
測定においては地球１２を回転楕円体１３と同一と見な
して、子午線の長さを赤道から北極まで、例えば緯度一
度ごとに測ることにより地球形状を測定していた。緯度
はその地点での鉛直線と赤道面とのなす角なので、図に
おいてθ１＝θ２となる時にＬ１がＬ２よりも小さけれ
ば赤道付近の方が曲率半径が小さいことがわかる。地球
表面の一地点の緯度を知るには、その地点の天頂と赤道
との間の角度を測る。赤道の方向を測るのは難しいの
で、赤緯が既知の恒星が子午線を通過するときにその星
と天頂との間の角度、すなわち天頂距離を測定する。経
度を知るには地球１２が自転していることを利用して、
まず経度ゼロの地点を定め、ある星がその地点での子午
線を通過する時刻を測り、次にその同じ星が測定地点で
子午線を通過する時刻を知ることにより両者の差から経
度を求める。なお実際には地球１２は回転楕円体１３の
上に表面の大小規模の起伏が加わった形状をしており、
各国で地形図を作成する場合には、回転楕円体１３の寸
法値を仮定して準拠楕円体と称して地球形状の基本とし
ている。2. Description of the Related Art FIG. 15 is a view for explaining a conventional earth shape measuring method. In FIG. 15, reference numeral 12 denotes the earth, 13 denotes a spheroid, 45a denotes a point A1 near the first North Pole, and 45b denotes a second point. A2 and 46a near the north pole are points B1 and 46b near the first equator, and points B2 and 47a near the second equator are the first.
Is the distance L2 between the two points, 47b is the distance L2 between the two points, and 48a is the angle θ between the center of the first earth and the two points.
1, 48b are the angles θ2 between the second earth center and two points, L1 is the distance between A1 and A2, L2 is the distance between B1 and B2, θ1 is the angle between the earth center and A1, A2, θ2 Is the angle between the center of the earth and B1, B2. In the initial earth shape measurement, the earth 12 was regarded as the same as the spheroid 13, and the shape of the earth was measured by measuring the length of the meridian from the equator to the North Pole, for example, at each latitude. Since the latitude is the angle between the vertical line at that point and the equatorial plane, it can be seen that if L1 is smaller than L2 when θ1 = θ2, the radius of curvature near the equator is smaller. To determine the latitude of a point on the earth's surface, measure the angle between the zenith at that point and the equator. Because it is difficult to measure the direction of the equator, we measure the angle between the star and the zenith, or the zenith distance, of a star with a known declination as it passes through the meridian. To know the longitude, using the fact that the earth 12 rotates,
First, a point with zero longitude is determined, the time at which a certain star passes the meridian at that point is measured, and then the time at which the same star passes through the meridian at the measurement point is determined to determine the longitude from the difference between the two. Actually, the earth 12 has a shape in which large and small undulations of the surface are added to the spheroid 13,
When a topographic map is created in each country, the dimensional value of the spheroid 13 is assumed, and it is referred to as a reference ellipsoid, which is the basis of the earth shape.

【０００３】図１６は従来の地球形状計測装置のひとつ
である衛星三角測量装置を示す図であり、図において１
２は地球、３４は測地衛星、３５ａは第１の基準点、３
５ｂは第２の基準点、３６はカメラ、３７は測地点であ
る。FIG. 16 is a diagram showing a satellite triangulation device which is one of the conventional earth shape measuring devices.
2 is the earth, 34 is the geodetic satellite, 35a is the first reference point, 3
5b is a second reference point, 36 is a camera, and 37 is a measurement point.

【０００４】次に原理について図１７を用いて説明す
る。図１７は衛星三角測量の原理図であり、図において
１２は地球、３４は測地衛星、３８は測地衛星の軌道、
３９は距離が既知の直線、４０は距離が未知の直線、４
１は時刻ｔ１における測地衛星の位置ｓ１、４２は時刻
ｔ２における測地衛星の位置ｓ２、３５ａは第１の基準
点Ａ、３５ｂは第２の基準点Ｂ、３７は測定点Ｘであ
る。測地衛星３４は暗いながらも太陽光を反射している
のでカメラで測地衛星３４を捕らえることができる。図
示していないタイミング装置によって、背景の星の位置
と比較して観測時刻における測地衛星３４の赤経と赤緯
とを決めることができる。位置座標が既知の２地点即ち
第１の基準点Ａ３５ａと第２の基準点Ｂ３５ｂから測地
点Ｘ３７の位置を決める場合、図において測地衛星３４
がＳ１の位置において、第１の基準点Ａ３５ａ、第２の
基準点Ｂ３５ｂ、測定点Ｘ３７で同時観測をすることに
より、ＡＳ１、ＢＳ１、ＸＳ１の方向が決まる。ＡＢの
長さは既知であるから、３角形ＡＢＳ１が決まる。次に
測地衛星３４がＳ２の位置において、再度同時観測をす
れば、測地点Ｘ３７の位置はＸＳ１とＸＳ２の交点とし
て幾何学的に決まるので測地点Ｘ３７の位置座標がわか
る。この原理を繰り返し実施することにより地球表面各
地の相対位置を計測することにより地球形状を計測す
る。Next, the principle will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a diagram showing the principle of satellite triangulation, in which 12 is the earth, 34 is a geodetic satellite, 38 is the orbit of the geodetic satellite,
39 is a straight line whose distance is known, 40 is a straight line whose distance is unknown, 4
1 is the position s1 of the geodetic satellite at time t1, 42 is the position s2 of the geodetic satellite at time t2, 35a is the first reference point A, 35b is the second reference point B, and 37 is the measurement point X. Since the geodetic satellite 34 is dark but reflects sunlight, the camera can catch the geodetic satellite 34. A timing device (not shown) can determine the right ascension and declination of the geodetic satellite 34 at the observation time by comparing with the position of the background star. When determining the position of the measuring point X37 from two points whose position coordinates are known, that is, the first reference point A35a and the second reference point B35b, the geodetic satellite 34 in FIG.
Is simultaneously observed at the first reference point A35a, the second reference point B35b, and the measurement point X37 at the position of S1, so that the directions of AS1, BS1, and XS1 are determined. Since the length of AB is known, the triangle ABS1 is determined. Next, if the geodetic satellite 34 performs the simultaneous observation again at the position of S2, the position of the measuring point X37 is geometrically determined as the intersection of XS1 and XS2, so that the position coordinates of the measuring point X37 can be known. By repeating this principle, the earth shape is measured by measuring the relative positions of various parts of the earth's surface.

【０００５】図１８は従来の別の地球形状計測装置のひ
とつである空中三角測量装置を示す図である。図におい
て４３は航空機、３６はカメラ、３１は対空標識、４４
はカメラの視野範囲、１２は地球である。図において航
空機４３に搭載したカメラ３６で地表の空中写真を撮影
し、異なる位置から撮像した同一地域の複数の空中写真
の重複部分を立体視することにより標高計算をする。標
高計算においては写真の視野範囲内の相対的な高度差が
わかるだけなので、予め地上に位置座標既知の対空標識
３１を設置し、空中写真を撮像するカメラの視野範囲４
４にこの対空標識３１を撮影しておき、標高計算の基準
として使用する。FIG. 18 is a view showing an aerial triangulation apparatus which is another conventional earth shape measuring apparatus. In the figure, 43 is an aircraft, 36 is a camera, 31 is an anti-aircraft sign, 44
Is the field of view of the camera, and 12 is the earth. In the figure, an aerial photograph of the ground surface is photographed by a camera 36 mounted on an aircraft 43, and an altitude calculation is performed by stereoscopically viewing overlapping portions of a plurality of aerial photographs of the same area taken from different positions. In the altitude calculation, since only the relative height difference within the visual field range of the photograph is known, the anti-aircraft sign 31 whose position coordinates are known in advance is set on the ground, and the visual field range 4 of the camera that captures the aerial photograph.
The image of the anti-aircraft sign 31 is taken at 4 and used as a reference for calculating the altitude.

【０００６】図１９は従来の別の地球形状計測装置のひ
とつを示す図である。図において６は観測衛星、９は高
度計、１２は地球である。図において観測衛星６に搭載
した高度計９で地上と観測衛星６の間の距離を測定す
る。上記高度計９としては地上に向かってレーザ光を発
信し、反射波を受信するまでの時間を測定するレーザレ
ーダが知られている。観測衛星６の軌道は解析的に把握
できるので地球表面の位置と標高が測定可能となる。FIG. 19 is a view showing another conventional earth shape measuring apparatus. In the figure, 6 is an observation satellite, 9 is an altimeter, and 12 is the earth. In the figure, a distance between the ground and the observation satellite 6 is measured by an altimeter 9 mounted on the observation satellite 6. As the altimeter 9, there is known a laser radar which transmits a laser beam toward the ground and measures a time until a reflected wave is received. Since the orbit of the observation satellite 6 can be analytically grasped, the position and altitude of the earth surface can be measured.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】扁平楕円形状が西洋梨
状に変形したような地球表面形状を定量的に把握するこ
とは地球物理の多くの現象解明に役立つ重要なテーマで
あり、また測地学においても地球表面形状を単一の座標
系上できめ細かく測定することが課題となっていた。こ
れに対して従来の地球形状計測装置では地上で測定機を
用いて計測する場合には測定機を設置した地点の位置は
高精度で測定可能であるが、それ以外の場所は計測でき
ないため、地球表面の起伏を３次元情報として定量化で
きなかった。また測定点数を増やすに応じて設備や機器
の必要数量が増加するため、地球表面全域のデータを取
得するには膨大なコストと労力がかかるという課題があ
った。また測定機設置場所確保が難しいため地球表面を
網羅するデータ量を取得するのは困難であった。また極
地域や未開地域等では計測設備が導入できないため計測
できない領域が残るという課題があった。Quantitatively grasping the earth's surface shape, such as a flat ellipse deformed like a pear, is an important theme useful for elucidating many phenomena of geophysics. However, it has been an issue to measure the surface shape of the earth in a single coordinate system in detail. On the other hand, in the conventional earth shape measurement device, when measuring with a measuring device on the ground, the position of the point where the measuring device is installed can be measured with high accuracy, but other locations can not be measured, The undulation of the earth's surface could not be quantified as three-dimensional information. In addition, since the required number of facilities and equipment increases as the number of measurement points increases, there has been a problem that enormous cost and labor are required to acquire data on the entire surface of the earth. In addition, it was difficult to obtain a data volume covering the earth's surface because it was difficult to secure a place to install a measuring instrument. In addition, there is a problem that an unmeasurable region remains in polar regions or undeveloped regions because measurement equipment cannot be introduced.

【０００８】また地上の相対距離既知の２点間距離基準
として他の１点の位置を計測する従来の三角測量では海
洋を挟むほど長距離の測定はできないため、異なる大陸
同士の２点間距離や大陸と島国間の２点間距離が測定で
きず大陸間や島国の相対位置が決定できないという課題
があった。[0008] In conventional triangulation, in which the position of another point is measured as a reference between two points whose relative distance on the ground is known, the distance cannot be measured as long as the ocean is sandwiched between the two points. And the distance between two points between the continent and the island nation cannot be measured, and the relative position between the continents and the island nation cannot be determined.

【０００９】また鉛直方向を基準とする測定方法では、
鉱床の存在等に起因する重力の偏りのために鉛直方向自
体が場所に依存して異方性をもつので安定した基準にな
らないという課題があった。In the measuring method based on the vertical direction,
Due to the bias of gravity caused by the existence of the ore deposit, there is a problem that the vertical direction itself has anisotropy depending on the place, and thus cannot be a stable standard.

【００１０】また観測衛星や航空機から空中三角測量す
る際に、撮像機の視線方向の絶対角度が測定できず、角
度変化は測定できるが基準座標系における角度が決定で
きないため、地球形状の絶対値測量ができないという課
題があった。Also, when performing aerial triangulation from an observation satellite or an aircraft, the absolute angle of the line of sight of the imaging device cannot be measured, and the angle change can be measured, but the angle in the reference coordinate system cannot be determined. There was a problem that surveying was not possible.

【００１１】また空中三角測量のように互いに異なる位
置から撮像された画像データの視差を利用した立体視に
より標高を解析する手段では、１画面内の相対的な標高
差のみを計算するため、当該画面内に位置と標高が既知
の対空標識がないと、絶対座標がわからないという課題
があった。In the means for analyzing elevation by stereoscopic vision using the parallax of image data taken from different positions, such as aerial triangulation, only the relative elevation difference within one screen is calculated. If there is no anti-aircraft sign whose position and altitude are known in the screen, there is a problem that the absolute coordinates cannot be known.

【００１２】また高度計による計測の場合、照射するビ
ームが広い場合は地表の平均的高度は計測可能だが小規
模な起伏に対応した高分解能測定はできず、逆に照射す
るビームを狭く絞ると地球表面全域のデータを取得する
ための軌道間隔が狭まり過ぎるため、適正軌道を飛行す
る衛星の実現が難しくなり、かつ衛星の寿命範囲内に地
球表面全域を網羅するのが困難なため、高精度で地表観
測を実施することができないという課題があった。In the case of measurement using an altimeter, when the beam to be irradiated is wide, the average altitude of the ground surface can be measured, but high-resolution measurement corresponding to small-scale undulations cannot be performed. The orbital interval for acquiring data on the entire surface is too narrow, making it difficult to realize a satellite in an appropriate orbit, and it is difficult to cover the entire surface of the earth within the life span of the satellite. There was a problem that it was not possible to conduct surface observations.

【００１３】また地球自転を時刻決定の基準として経度
を測定すると地球自転軸の運動に伴う自転速度の変動に
より時刻絶対精度が不十分になるという課題があった。
また衛星は秒速数ｋｍで飛翔するため時刻精度が悪いと
位置精度が高くできないという課題があった。When the longitude is measured using the earth's rotation as a reference for determining the time, there has been a problem that the absolute time accuracy becomes insufficient due to the fluctuation of the rotation speed accompanying the movement of the earth's rotation axis.
Further, since the satellite flies at a speed of several kilometers per second, there is a problem that if the time accuracy is poor, the position accuracy cannot be increased.

【００１４】また地球の楕円形状を定式化した楕円体が
複数提案されており、各国で採用している楕円体が異な
り、長半径で１ｋｍに及ぶ相違があるので、地図の相対
位置合わせをしたくても、単一座標系で位置合わせする
基準が得られないという課題があった。A plurality of ellipsoids in which the elliptical shape of the earth is formulated have been proposed. The ellipsoids used in each country are different, and there is a difference of 1 km in a long radius. Even if it is desired, there is a problem that a reference for alignment in a single coordinate system cannot be obtained.

【００１５】また地球表面全域に亘りデータ取得するの
は膨大な時間と労力を要するため実現が難しく、更に過
去のデータと比較可能な状態でデータ保管する装置がな
いため、データを複数回取得して統計処理をしたり地球
規模の経年変化現象を捉えることが難しいという課題が
あった。また測定技術の進歩に伴いデータを更新する場
合、その都度膨大なデータを取得し直す必要があり実現
性に難点があった。Further, acquiring data over the entire surface of the earth requires a huge amount of time and labor and is difficult to realize. Further, since there is no device for storing data in a state that can be compared with past data, data is acquired multiple times. There is a problem that it is difficult to perform statistical processing and catch global aging phenomena. In addition, when data is updated with the advancement of measurement technology, it is necessary to re-acquire a huge amount of data each time, and there is a difficulty in realization.

【００１６】また航空機や衛星からの測定による場合、
航空機や衛星の揺れや姿勢変動があっても関連情報が残
っていないので後で補正処理する手段がないという課題
があった。特にラインセンサを用いて画像を取得する場
合、全ての撮像タイミングにおける衛星の位置や姿勢情
報がわからないので、撮像中に衛星の姿勢変動が起こる
と画像の幾何歪が補正不能となり解消不能の誤差要因に
なるという課題があった。In the case of measurement from an aircraft or satellite,
There is a problem that there is no means for performing the correction processing later because there is no related information remaining even if the aircraft or the satellite shakes or changes in attitude. In particular, when acquiring images using a line sensor, the position and attitude information of the satellite at all imaging timings is unknown, so if the attitude of the satellite fluctuates during imaging, geometric distortion of the image cannot be corrected and cannot be eliminated. There was a problem of becoming.

【００１７】また熱帯から亜熱帯地方にかけての赤道付
近や、北極と南極付近の極地方は地球形状を把握する上
で重要な地域であるが、従来衛星画像データを立体視す
る装置では光学センサを用いていたため、雲に覆われた
地域や太陽光反射の少ない高緯度から極地方にかけては
実用に耐えるデータを取得できないという課題があっ
た。The equatorial region from the tropics to the subtropical region and the polar regions near the North Pole and the South Pole are important regions for grasping the shape of the earth. Conventionally, a device for stereoscopically viewing satellite image data uses an optical sensor. Therefore, there was a problem that data that could be used practically could not be obtained from cloudy areas or high latitudes with little sunlight reflection to polar regions.

【００１８】また立体視する上で特徴点の見つけにくい
海洋や砂漠地域の高度データを取得できないという課題
があった。Another problem is that it is not possible to obtain altitude data of an ocean or a desert area where it is difficult to find a feature point in stereoscopic viewing.

【００１９】また画像データの視差で標高絶対値を算出
するには、搭載する衛星や航空機の揺れや位置測定誤差
及び視線方向の角度誤差の影響が大きいため、算出結果
の誤差が大きすぎて実用に耐えないという課題があっ
た。In order to calculate the absolute value of the altitude based on the parallax of the image data, there is a large influence of the swaying and position measurement error of the satellite or the aircraft mounted and the angle error of the line of sight. There was a problem that I could not endure.

【００２０】そのため地球形状を単一座標系上で地球表
面全域に亘り３次元情報として定量化でき、かつ膨大な
計測データを効果的に収集、維持、管理可能な地球形状
計測装置が待望されていた。Therefore, there is a long-awaited need for an earth shape measuring apparatus capable of quantifying the earth shape as three-dimensional information over the entire surface of the earth on a single coordinate system and capable of effectively collecting, maintaining, and managing enormous amounts of measurement data. Was.

【００２１】この発明は上記のような課題を改善するた
めになされたものであり、宇宙から見た地球表面画像デ
ータを利用することにより地球表面全域を３次元情報と
して定量化できる地球形状計測装置を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an earth shape measuring apparatus capable of quantifying the entire earth surface as three-dimensional information by using earth surface image data viewed from space. I will provide a.

【００２２】また単一座標系上で各国地図を数十ｍ程度
の精度で整合した地形図を生成可能な地球形状計測装置
を提供する。Further, there is provided an earth shape measuring apparatus capable of generating a topographic map in which maps of each country are matched with an accuracy of about several tens of meters on a single coordinate system.

【００２３】また観測衛星及び撮像機の視線方向の基準
座標系に対する絶対角度を測定可能とし、地球形状の絶
対値測量が可能な地球形状計測装置を提供する。Further, the present invention provides an earth shape measuring apparatus capable of measuring an absolute angle of a line of sight of an observation satellite and an image pickup device with respect to a reference coordinate system and capable of measuring an absolute value of the earth shape.

【００２４】また地上に設備がなくても宇宙から見た画
像データだけで計測可能なので人間活動の及ばない地域
のデータもくまなく計測可能である。Further, even if there is no equipment on the ground, measurement can be performed only with image data viewed from space, so that data in an area where human activities cannot be reached can be measured.

【００２５】また一式の装置を構築すればその他の地上
設備が必要なく、しかも処理を大部分自動化できるので
膨大なデータを処理可能な地球形状計測装置を提供す
る。Further, if a set of devices is constructed, other ground equipment is not required, and the processing can be largely automated, so that an earth shape measuring device capable of processing enormous data is provided.

【００２６】また航法衛星を運用している単一の座標系
により地球表面位置座標を計測できる地球形状計測装置
を提供する。Further, the present invention provides an earth shape measuring device capable of measuring earth surface position coordinates using a single coordinate system operating a navigation satellite.

【００２７】また周波数安定度の高く相互調整された原
子時計を用いて時刻管理するので時間と場所によらず共
通の時刻基準で計測可能な地球形状計測装置を提供す
る。In addition, since the time is controlled by using atomic clocks having high frequency stability and mutually adjusted, the present invention provides an earth shape measuring apparatus capable of measuring on a common time reference regardless of time and place.

【００２８】また幾何学的特徴のみを用いて標高を解析
するので局地的な重力偏差の影響を受けない地球形状計
測装置を提供する。Also, the present invention provides an earth shape measuring device which is not affected by local gravity deviation because the altitude is analyzed using only geometric features.

【００２９】また位置座標既知の２点からの三角測量の
原理で地表を測定するので地表面の絶対座標を測定可能
な地球形状計測装置を提供する。Further, the earth surface is measured by the principle of triangulation from two points whose position coordinates are known, so that an earth shape measuring device capable of measuring the absolute coordinates of the ground surface is provided.

【００３０】また画像データ、撮像位置、角度の情報を
データベース化することにより異なる撮像機で取得した
データを地球形状解析機で処理可能となるため、複数の
衛星を利用可能となり、地球全域の膨大な観測データを
取得可能な地球形状計測装置を提供する。Further, since the data acquired by the different image pickup devices can be processed by the earth shape analyzer by making the information of the image data, the image pickup position and the angle into a database, a plurality of satellites can be used, and the enormous amount of data on the entire earth can be obtained. The present invention provides an earth shape measurement device capable of acquiring accurate observation data.

【００３１】また時刻、位置、角度の測定精度を向上
し、かつ値を校正手段を講じることで地球規模に対して
十分高い精度の地球形状計測装置を提供する。Further, the present invention provides an earth shape measuring device with sufficiently high accuracy on a global scale by improving the measurement accuracy of time, position, and angle, and taking measures for correcting the values.

【００３２】また画像データに撮像タイミングの時刻歴
を添付しており、撮像時刻における衛星位置と視線方向
情報を検証できるので、姿勢変動を補正可能な地球形状
計測装置を提供する。Further, since the time history of the imaging timing is attached to the image data, and the satellite position and the line-of-sight direction information at the imaging time can be verified, an earth shape measuring apparatus capable of correcting the attitude change is provided.

【００３３】またマイクロ波を用いた合成開口レーダに
よれば雲に覆われたり太陽光照射のない地域の画像取得
が可能なため、地球楕円形状を特徴的に示す赤道付近や
極地方の地形データを効果的に取得可能な地球形状計測
装置を提供する。Further, according to the synthetic aperture radar using microwaves, it is possible to acquire an image of an area covered with clouds or without sunlight irradiation. To provide an earth shape measuring device capable of effectively acquiring the information.

【００３４】また発射したレーザの反射波が到達するま
での時間を測定して距離を測定する高度計の測定データ
をデータベースに記録することにより海や砂漠等広範囲
に渡り特徴物がなく平坦な地域の形状を観測できるとと
もに、陸域においても広範囲の平均的標高を把握できる
ので地球概略形状を把握するのに有効な地球形状計測装
置を提供する。Also, by measuring the time required for the reflected wave of the emitted laser to arrive and measuring the distance by using an altimeter, the measured data is recorded in a database. Provided is an earth shape measuring device which is capable of observing a shape and also being capable of grasping a wide range of average altitude even in a land area, so that it is effective for grasping a rough shape of the earth.

【００３５】[0035]

【課題を解決するための手段】第１の発明による地球形
状計測装置は地球表面を指向する撮像機、時計、信号処
理回路、アンテナ、航法衛星信号受信機を具備する観測
衛星、画像データと時刻情報、及び地球形状データを記
録するデータベース、及び航法衛星とにより構成したも
のである。According to a first aspect of the present invention, there is provided an earth shape measuring apparatus which includes an image pickup device, a clock, a signal processing circuit, an antenna, an observation satellite having a navigation satellite signal receiver, an image data and a time. It is composed of a database that records information and earth shape data, and a navigation satellite.

【００３６】また観測衛星に撮像機を搭載し、撮像機の
視線方向と鉛直方向とが成す角度が互いに異なる複数の
観測衛星で取得した地球上の同一場所の画像の組を整合
させ、衛星位置座標と視線方向及び視差を利用して地球
表面の位置及び標高を解析するものである。Further, an image pickup device is mounted on the observation satellite, and a set of images at the same place on the earth acquired by a plurality of observation satellites having different angles between the line-of-sight direction and the vertical direction of the image pickup device is matched. It analyzes the position and altitude of the earth's surface using the coordinates, the gaze direction, and the parallax.

【００３７】また航法衛星の信号を受信するアンテナを
３個以上と航法衛星信号受信機を具備し、航法衛星で採
用する座標系上の位置座標を明確に測定し、３点または
それ以上のアンテナ位置座標から撮像機の視線方向を角
度データとして換算するものである。Further, the apparatus is provided with three or more antennas for receiving signals from navigation satellites and a navigation satellite signal receiver. The position coordinates on the coordinate system adopted by the navigation satellites are clearly measured, and three or more antennas are provided. The viewing direction of the image pickup device is converted as angle data from the position coordinates.

【００３８】また時刻安定度の高い時計を用いて航法衛
星と観測衛星の間で時刻管理し、かつ画像データと衛星
位置データ、視線方向の角度データを互いに時刻管理し
たものである。The time is managed between the navigation satellite and the observation satellite using a clock having high time stability, and the image data, the satellite position data, and the line-of-sight angle data are time-controlled.

【００３９】また、第２の発明による地球形状計測装置
は地球表面を指向する撮像機、時計、信号処理回路、ア
ンテナ、航法衛星信号受信機を具備する観測衛星、画像
データと時刻情報、及び地球形状データを記録するデー
タベース、及び航法衛星とにより構成し、観測衛星上に
３個設定したアンテナ３点以上の位置座標から撮像機の
視線方向を角度データとして換算することは実施の形態
１と同様であるが、上記撮像機として視線方向と鉛直方
向とが成す角度が互いに異なる複数の撮像機を有しかつ
互いに異なる撮像機で取得した地球上の同一場所の画像
の組を整合させ、衛星位置座標と視線方向及び視差を利
用して地球表面の位置及び標高を解析するものである。Further, the earth shape measuring apparatus according to the second aspect of the present invention is an observation satellite equipped with an image pickup device, a clock, a signal processing circuit, an antenna, a navigation satellite signal receiver, image data and time information, and an earth. It consists of a database for recording shape data and a navigation satellite, and converts the line-of-sight direction of the imager as angle data from the position coordinates of three or more antennas set on the observation satellite as in the first embodiment. However, the camera has a plurality of imagers having different angles formed by the line-of-sight direction and the vertical direction as the imager, and aligns a set of images at the same place on the earth acquired by the different imagers, and sets the satellite position. It analyzes the position and altitude of the earth's surface using the coordinates, the gaze direction, and the parallax.

【００４０】また、第３の発明による地球形状計測装置
は地球表面を指向する撮像機、時計、信号処理回路、ア
ンテナ、航法衛星信号受信機を具備する観測衛星、画像
データと時刻情報、及び地球形状データを記録するデー
タベース、及び航法衛星とにより構成し、観測衛星上に
３個設定したアンテナ３点以上の位置座標から撮像機の
視線方向を角度データとして換算することは実施の形態
１と同様であるが、撮像機の視線方向変更機を具備し、
視線方向と鉛直方向とが成す角度が互いに異なる位置で
取得した地球上の同一場所の画像の組を整合させ、衛星
位置座標と視線方向及び視差を利用して地球表面の標高
を解析するものである。The earth shape measuring apparatus according to the third aspect of the present invention is an observation satellite equipped with an image pickup device, a clock, a signal processing circuit, an antenna, a navigation satellite signal receiver, image data and time information, and an earth. It consists of a database for recording shape data and a navigation satellite, and converts the line-of-sight direction of the imager as angle data from the position coordinates of three or more antennas set on the observation satellite as in the first embodiment. However, it is equipped with a gaze direction changing device of the imaging device,
This is to match the set of images at the same place on the earth acquired at different angles between the line of sight and the vertical direction, and to analyze the elevation of the earth's surface using satellite position coordinates, line of sight and parallax. is there.

【００４１】また、第４の発明による地球形状計測装置
は地球表面を指向する撮像機、時計、信号処理回路、ア
ンテナ、航法衛星信号受信機を具備する観測衛星、画像
データと時刻情報、及び地球形状データを記録するデー
タベース、及び航法衛星とにより構成し、観測衛星上に
３個設定したアンテナ３点以上の位置座標から撮像機の
視線方向を角度データとして換算することは実施の形態
１と同様であるが、観測衛星の姿勢を変更する姿勢変更
機を具備し、視線方向と鉛直方向とが成す角度が互いに
異なる姿勢で取得した地球上の同一場所の画像の組を整
合させ、衛星位置座標と視線方向及び視差を利用して地
球表面の標高を解析するものである。The earth shape measuring apparatus according to the fourth aspect of the present invention is an observation satellite equipped with an image pickup device, a clock, a signal processing circuit, an antenna, a navigation satellite signal receiver, image data and time information, and an earth pointing at the earth surface. It consists of a database for recording shape data and a navigation satellite, and converts the line-of-sight direction of the imager as angle data from the position coordinates of three or more antennas set on the observation satellite as in the first embodiment. However, it is equipped with an attitude changer that changes the attitude of the observation satellite, aligns the set of images at the same place on the earth acquired at different angles between the line of sight and the vertical direction, and sets the satellite position coordinates And the altitude of the earth's surface is analyzed using the gaze direction and the parallax.

【００４２】また、第５の発明による地球形状計測装置
は撮像機としてイメージングレーダを用いたものであ
る。The earth shape measuring apparatus according to the fifth invention uses an imaging radar as an imaging device.

【００４３】また、第６の発明による地球形状計測装置
は高度計を具備したものである。The earth shape measuring apparatus according to the sixth invention comprises an altimeter.

【００４４】また、第７の発明による地球形状計測装置
は信号処理部において全ての撮像タイミングの時刻を画
像データに付加して地上に伝送し、画像データと共にデ
ータベースに記録したものである。In the earth shape measuring apparatus according to the seventh aspect of the present invention, the time of all the imaging timings is added to the image data in the signal processing section, transmitted to the ground, and recorded in a database together with the image data.

【００４５】また、第８の発明による地球形状計測装置
は地球表面に予め航法衛星により位置座標計測済みの対
空標識を設置し、地球形状データベースに位置座標を記
録したものである。An earth shape measuring apparatus according to an eighth aspect of the present invention has an anti-aircraft sign whose position coordinates have been measured by a navigation satellite in advance on the surface of the earth and records the position coordinates in an earth shape database.

【００４６】また、第９の発明による地球形状計測装置
は観測衛星が計算機を具備し、軌道上でアンテナ３点の
位置座標から撮像機の視線方向を角度データとして換算
するものである。The terrestrial shape measuring apparatus according to the ninth aspect of the present invention has a computer equipped with an observation satellite, and converts the line-of-sight direction of the image pickup device into angle data from the position coordinates of three antennas in orbit.

【００４７】[0047]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１を示す構
成図であり、図において１ａは地球表面を指向する第１
の撮像機、１ｂは撮像機の視線方向と鉛直方向とが成す
角度が第１の撮像機１ａと異なる第２の撮像機、２ａは
第１の時計、２ｂは上記第１の時計２ｂと時刻合わせし
た第２の時計、３は航法衛星信号受信機、４ａは航法衛
星の信号を受信する第１のアンテナ、４ｂは第２のアン
テナ、４ｃは第３のアンテナ、４ｄは第４のアンテナ、
４ｅは第５のアンテナ、４ｆは第６のアンテナ、５は信
号処理回路、６ａは上記第１の撮像機１ａで地球表面を
撮像可能な軌道を飛行する第１の観測衛星、６ｂは上記
第２の撮像機１ｂで地球表面を撮像可能な軌道を飛行す
る第２の観測衛星、７は地球表面位置座標データ、画像
データ及び観測衛星の位置データと角度データを時刻情
報と共に記録するデータベース、１０は地上局、１１は
航法衛星、１２は地球であり、上記第１の観測衛星６ａ
は第１の撮像機１ａ、第１の時計２ａ、航法衛星信号受
信機３、第１のアンテナ４ａ、第２のアンテナ４ｂ、第
３のアンテナ４ｃ、信号処理回路５を搭載し、また第２
の観測衛星６ｂは第２の撮像機１ｂ、第２の時計２ｂ、
航法衛星信号受信機３、第５のアンテナ４ｄ、第６のア
ンテナ４ｅ、第７のアンテナ４ｆ、信号処理回路５を搭
載している。Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. In FIG.
Is an image pickup device, 1b is a second image pickup device in which the angle between the line of sight of the image pickup device and the vertical direction is different from that of the first image pickup device 1a, 2a is a first clock, 2b is a time relative to the first clock 2b. A second clock, 3 is a navigation satellite signal receiver, 4a is a first antenna for receiving navigation satellite signals, 4b is a second antenna, 4c is a third antenna, 4d is a fourth antenna,
4e is a fifth antenna, 4f is a sixth antenna, 5 is a signal processing circuit, 6a is a first observation satellite that flies in an orbit capable of imaging the earth's surface with the first imaging device 1a, and 6b is the fifth observation satellite. A second observation satellite which flies in an orbit capable of imaging the earth's surface with the second imager 1b, a database 10 for recording earth surface position coordinate data, image data, position data and angle data of the observation satellite together with time information, 10 Is a ground station, 11 is a navigation satellite, 12 is the earth, and the first observation satellite 6a
Is equipped with a first imaging device 1a, a first clock 2a, a navigation satellite signal receiver 3, a first antenna 4a, a second antenna 4b, a third antenna 4c, a signal processing circuit 5, and a second
Observation satellite 6b has a second imager 1b, a second clock 2b,
A navigation satellite signal receiver 3, a fifth antenna 4d, a sixth antenna 4e, a seventh antenna 4f, and a signal processing circuit 5 are mounted.

【００４８】図において第１の観測衛星６ａの中で、第
１の撮像機１ａは第１の時計２ａの発生する撮像タイミ
ング信号に応じて地球１２の表面を撮像し、画像データ
を信号処理回路５に送信する。また第１の時計２ａは撮
像タイミング信号を発生した時刻情報を信号処理回路５
に送信する。一方航法衛星信号受信機３は第１の時計２
ａの発生するタイミング信号に応じて第１のアンテナ４
ａ、第２のアンテナ４ｂ、第３のアンテナ４ｃによりそ
れぞれその時刻の衛星の位置情報を航法衛星１１から受
信して信号処理回路５に送信する。信号処理回路５では
受信した時刻情報、画像データ、位置データに識別情報
等の付帯情報を付加した後に地上に伝送可能なフォーマ
ットに処理し、図示されていない送信機を介して地上局
１０に伝送する。図示していないデータ中継衛星を介し
ても伝送可能であることはいうまでもない。なお第１の
時計２ａで生成するタイミング信号は撮像タイミングと
位置情報取得タイミングの２通りであるが、相互の時刻
が正確に記録されていれば互いに同期している必要はな
く、それぞれの時刻情報が信号処理回路５において対応
する画像データまたは位置データと共に記録される。ま
た撮像タイミングは画像取得を開始するタイミングと撮
像を繰り返すインターバルに基づき第１の時計２ａにお
いて設定される。また位置情報取得タイミングは地球表
面位置座標を解析する際に要求される位置精度を満足す
るのに十分な頻度で第１の時計２ａにおいて設定され
る。In the figure, in a first observation satellite 6a, a first imaging device 1a images the surface of the earth 12 in accordance with an imaging timing signal generated by a first clock 2a, and processes the image data into a signal processing circuit. Send to 5. Further, the first clock 2 a outputs the time information at which the imaging timing signal is generated to the signal processing circuit 5.
Send to On the other hand, the navigation satellite signal receiver 3 is the first clock 2
a first antenna 4 in accordance with the timing signal
a, the second antenna 4b and the third antenna 4c respectively receive the satellite position information at that time from the navigation satellite 11 and transmit it to the signal processing circuit 5. The signal processing circuit 5 adds additional information such as identification information to the received time information, image data, and position data, then processes the received data into a format that can be transmitted to the ground, and transmits the processed data to the ground station 10 via a transmitter (not shown). I do. Needless to say, the data can be transmitted via a data relay satellite (not shown). Note that the timing signal generated by the first clock 2a is of two types, i.e., the imaging timing and the position information acquisition timing. However, if the mutual times are accurately recorded, there is no need to synchronize with each other. Are recorded in the signal processing circuit 5 together with the corresponding image data or position data. The imaging timing is set in the first clock 2a based on the timing of starting the image acquisition and the interval at which the imaging is repeated. The position information acquisition timing is set in the first clock 2a with a frequency sufficient to satisfy the position accuracy required when analyzing the earth surface position coordinates.

【００４９】第２の観測衛星６ｂの中でも同様にして第
２の時計２ｂの時刻情報、第２の撮像機１ｂの画像デー
タ、位置データ及び付帯情報を地上に送信する。次に地
上局１０では図示していない受信機で伝送された情報を
受信し、データベースに記録する。データベース７では
画像データ、位置データ、角度データ及び付帯情報を記
録管理する。この際角度データは、観測衛星６に搭載さ
れた３箇所のアンテナの存在する３点の位置座標に基づ
き３点の存在する平面の法線方向ベクトルを求めて算出
する。また第１の撮像機１ａで取得した画像データと第
２の撮像機１ｂで取得した画像データの中から地球上の
同一場所の画像データの組を抽出し、地球形状解析機で
画像データの組の中の対応する場所の位置合わせをして
整合させ、衛星位置座標と視線方向及び視差を利用して
地球表面の標高を解析し、地球表面位置座標として数値
化した結果を識別情報等の付帯情報を付加した後にデー
タベースに記録する。Similarly, among the second observation satellites 6b, the time information of the second clock 2b, the image data of the second image pickup device 1b, the position data and the supplementary information are transmitted to the ground. Next, the ground station 10 receives the information transmitted by the receiver (not shown) and records it in a database. The database 7 records and manages image data, position data, angle data, and incidental information. At this time, the angle data is calculated by obtaining the normal direction vector of the plane on which the three points are present, based on the position coordinates of the three points on which the three antennas mounted on the observation satellite 6 are present. Further, a set of image data at the same place on the earth is extracted from the image data obtained by the first image pickup device 1a and the image data obtained by the second image pickup device 1b, and the set of image data is set by the earth shape analyzer. Align and match the corresponding places in, analyze the altitude of the earth's surface using satellite position coordinates, line-of-sight directions and parallax, and digitize the results as earth surface position coordinates and attach the identification information etc. After adding the information, it is recorded in the database.

【００５０】次に原理について図２を用いて説明する。
図２は地球の形状とこの発明の実施の形態１における衛
星軌道の模式図であり、図において６ａは第１の観測衛
星、６ｂは第２の観測衛星、１１は航法衛星、１２は地
球、１３は回転楕円体、１４ａは第１の撮像機の視線、
１４ｂは第２の撮像機の視線、１５ａは第１の観測衛星
の軌道、１５ｂは第２の観測衛星の軌道、１６は航法衛
星の軌道である。本発明ではこの回転楕円体１３を地球
形状計測の基準にせず、また地球重力を測定の基準にせ
ず地球１２の形状を測定するために、地球外部の位置で
ある宇宙からの三角測量により地球形状計測を行う。観
測衛星や航法衛星自体が地球重力の影響により軌道決定
されているが、航法衛星は軌道高度２０００ｋｍ程度の
高い高度を飛翔しているので元々重力の偏りの影響が小
さく、更に例えば米国のグローバルポジショニング装置
のように十分に影響補正処理を施された装置では、地球
重力変動の影響を受けずに位置座標を確定することがで
きる。従って例えばグローバルポジショニング装置で採
用しているＷｏｒｌｄ Ｇｅｏｄｅｔｉｃ Ｓｙｓｔｅ
ｍ８４と呼ばれる測地座標系を用いて、地球形状を単一
座標系の上で測定し、位置座標を決定することが可能に
なる。第１の観測衛星６ａと第２の観測衛星６ｂの位置
座標は複数の航法衛星１１の信号に基づき航法衛星１１
で採用する座標系上の位置座標が決定する。位置精度を
向上する具体例については後述する。なお衛星の位置座
標は軌道方向に沿って時々刻々変わるので、時刻合わせ
した精度の高い時計を用いて時刻管理することが不可欠
になる。そこで時計としては水晶時計のような原子時計
を基準発振源とすることで十分精度の高い時刻管理を実
施する。なお第１の観測衛星の軌道１５ａと第２の観測
衛星の軌道１５ｂは同一である必要はなく、例えば軌道
高度や軌道傾斜角が異なっていてもよい。Next, the principle will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a schematic diagram of the shape of the earth and the satellite orbit in Embodiment 1 of the present invention. In the figure, 6a is the first observation satellite, 6b is the second observation satellite, 11 is the navigation satellite, 12 is the earth, 13 is a spheroid, 14a is the line of sight of the first imaging device,
14b is the line of sight of the second imager, 15a is the orbit of the first observation satellite, 15b is the orbit of the second observation satellite, and 16 is the orbit of the navigation satellite. In the present invention, in order to measure the shape of the earth 12 without using the spheroid 13 as a reference for measuring the earth shape and without using the earth gravity as a reference for measuring the earth shape, the shape of the earth 12 is measured by triangulation from a space outside the earth. Perform measurement. The orbits of observation satellites and navigation satellites are determined by the influence of the earth's gravity. However, since navigation satellites fly at a high altitude of about 2000 km, the influence of gravity bias is originally small, and for example, global positioning in the United States In a device such as a device that has been sufficiently subjected to the effect correction processing, the position coordinates can be determined without being affected by the change in the earth's gravity. Therefore, for example, the World Geodetic System used in the global positioning device
Using a geodetic coordinate system called m84, it becomes possible to measure the shape of the earth on a single coordinate system and determine position coordinates. The position coordinates of the first observation satellite 6a and the second observation satellite 6b are determined based on signals from the plurality of navigation satellites 11.
The position coordinates on the coordinate system adopted in are determined. A specific example for improving the position accuracy will be described later. Since the position coordinates of the satellite change every moment along the orbital direction, it is indispensable to manage the time using a highly accurate clock whose time has been set. Therefore, sufficiently accurate time management is performed by using an atomic clock such as a quartz clock as a reference oscillation source. The orbit 15a of the first observation satellite and the orbit 15b of the second observation satellite do not need to be the same. For example, the orbit altitude and the orbit inclination angle may be different.

【００５１】次に画像立体視による標高抽出の原理につ
いて図３を用いて説明する。図３は撮像機としてライン
センサを用いた光学センサを用いた場合の、立体視の視
差に基づく標高抽出の原理を示す図である。図において
１２は地球、１４ａは第１の撮像機の視線、１４ｂは第
２の撮像機の視線、１７ａは第１の観測衛星の位置Ａ、
１７ｂは第２の観測衛星の位置Ｂ、１８は視線の交点
Ｃ、１９はＣ上の地表の観測対象点Ｄ、２０ａはＤを通
る第１の撮像機の視線との平行線、２０ｂはＤを通る第
２の撮像機の視線との平行線、２１ａは第１の撮像機の
画像内のＤの位置、２１ｂは第２の撮像機の画像内のＤ
の位置である。第１の観測衛星の位置Ａ１７ａと第２の
観測衛星の位置Ｂ１７ｂは航法衛星を用いて決定し、角
度θ１とθ２は同一の観測衛星上に具備する３個以上の
アンテナで受信した航法衛星からのデータを用いてアン
テナ位置座標の相対関係を解析して決定する。そこで第
１の撮像機の視線１４ａと第２の撮像機の視線１４ｂの
両視線の交点Ｃ１８が決まるので、点Ａ、Ｂ、Ｃが含ま
れる平面上で考えた場合、Ｃの座標位置が決定し、直線
ＡＢと点Ｃとの距離Ｈも決定する。仮に地表の観測対象
点Ｄの標高と点Ｃの標高差ｈが０であれば、点Ｄは第１
の撮像機の視線１４ａと第２の撮像機の視線１４ｂの交
点Ｃと一致するので、画像に投影される点Ｄの位置は点
Ａ及び点Ｂと一致するのに対して、実際にｈが０でない
場合は画像に投影される点Ｄの位置はＤを通る第１の撮
像機の視線との平行線２０ａとＤを通る第２の撮像機の
視線との平行線２０ｂを通って、それぞれ第１の撮像機
の画像内のＤの位置Ｅ２１ａ、第２の撮像機の画像内の
Ｄの位置Ｆ２１ｂに撮像されることになる。画像中のＡ
Ｅ間距離ｘ１とＡＦ間距離ｘ２が対地換算距離相当の視
差であり、ｈ＝ｘ１／ｔａｎθ１＋ｘ２／ｔａｎθ２と
して標高ｈを算出できる。なおラインセンサを用いた光
学センサでは視野方向を一定にしたまま衛星進行に応じ
て撮像場所が変わるため、距離ＡＥとＡＦの距離から標
高ｈを算出したが、空中写真による立体視の場合には図
におけるＡＣとＡＤの角度差から標高を算出可能とな
る。なお図３では平面幾何学として説明したが、３次元
幾何学においても同様の考え方で立体視による標高抽出
が可能である。上記の如く衛星位置データと視線方向の
角度データであれば、標高算出の基準となる点Ｃ１８の
位置座標が決定でき、一続きの画像内おいて実際に点Ｄ
が撮像されている場所の視差に基づきＤの標高を求める
のが本方式の特徴であり、本発明では観測衛星６に搭載
された３箇所のアンテナの存在する３点以上のアンテナ
取付点の相対位置関係を予め地上で測定しておき、任意
の３点の位置座標及び３点の存在する平面の法線方向ベ
クトルを算出して求めた角度データを採用することによ
り標高抽出を可能としている。また４点以上のアンテナ
の情報を利用する場合には、航法衛星信号の受信感度の
劣るデータを削除してもよいし、データを平均化処理等
の統計処理を施して精度向上することも可能となる。Next, the principle of altitude extraction by image stereoscopic vision will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing the principle of altitude extraction based on the parallax of stereoscopic vision when an optical sensor using a line sensor is used as an imaging device. In the figure, 12 is the earth, 14a is the line of sight of the first imager, 14b is the line of sight of the second imager, 17a is the position A of the first observation satellite,
17b is the position B of the second observation satellite, 18 is the intersection point C of the line of sight, 19 is the observation target point D on the ground surface on C, 20a is the parallel line with the line of sight of the first imaging device passing through D, and 20b is D , A line parallel to the line of sight of the second imager, 21a is the position of D in the image of the first imager, 21b is D in the image of the second imager.
Position. The position A17a of the first observation satellite and the position B17b of the second observation satellite are determined using navigation satellites, and the angles θ1 and θ2 are determined from navigation satellites received by three or more antennas provided on the same observation satellite. Is used to analyze and determine the relative relationship between the antenna position coordinates. Then, since the intersection C18 of the two lines of sight of the line of sight 14a of the first imager and the line of sight 14b of the second imager is determined, the coordinate position of C is determined when considering on a plane including points A, B, and C. Then, the distance H between the straight line AB and the point C is also determined. If the height difference h between the elevation of the observation target point D on the ground surface and the point C is 0, the point D is the first
Since the point of intersection C between the line of sight 14a of the imager and the line of sight 14b of the second imager coincides, the position of point D projected on the image coincides with points A and B, whereas h is actually If not 0, the position of the point D projected on the image passes through a parallel line 20a with the line of sight of the first imager passing through D and a parallel line 20b with the line of sight of the second imager passing through D, respectively. The image is taken at the position E21a of D in the image of the first image pickup device and at the position F21b of D in the image of the second image pickup device. A in the image
The distance between E x1 and the distance between AFs x2 are parallaxes equivalent to the ground equivalent distance, and the altitude h can be calculated as h = x1 / tan θ1 + x2 / tan θ2. In the case of an optical sensor using a line sensor, since the imaging location changes in accordance with the progress of the satellite while keeping the view direction constant, the altitude h was calculated from the distances of the distances AE and AF. The altitude can be calculated from the angle difference between AC and AD in the figure. Note that, in FIG. 3, the plane geometry has been described. However, in the three-dimensional geometry, the elevation can be extracted by stereoscopic vision in the same way. With the satellite position data and the line-of-sight direction angle data as described above, the position coordinates of the point C18, which is the reference for altitude calculation, can be determined, and the point D is actually determined in a continuous image.
The feature of this method is that the elevation of D is obtained based on the parallax of the place where is imaged. In the present invention, the relative positions of three or more antenna mounting points where three antennas mounted on the observation satellite 6 are present are present. The positional relationship is measured in advance on the ground, and the altitude can be extracted by using the angle data obtained by calculating the position coordinates of any three points and the normal direction vector of the plane on which the three points exist. When using information from four or more antennas, data with poor reception sensitivity for navigation satellite signals may be deleted, or data may be subjected to statistical processing such as averaging processing to improve accuracy. Becomes

【００５２】次にデータベースの具体例について図４を
用いて説明する。図４はデータベースの構造例を示す図
であり、図において７はデータベース、２２は画像デー
タ、２３は画像ヘッダ、２７は各画素データ、２４は画
像データブロック、２６は位置データブロック、２９は
角度データブロック、２８はヘッダ、３０は衛星位置デ
ータ、３３は角度データをそれぞれ示す。Next, a specific example of the database will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of the structure of a database. In the figure, 7 is a database, 22 is image data, 23 is an image header, 27 is each pixel data, 24 is an image data block, 26 is a position data block, and 29 is an angle. A data block, 28 indicates a header, 30 indicates satellite position data, and 33 indicates angle data.

【００５３】上記データベース７は画像データブロック
２４、位置データブロック２６、角度データブロック２
９を具備しており、観測衛星から受信したデータが記録
される。また画像データ２２は画像ヘッダ２３、ヘッダ
２８、各画素データ２７により構成され一続きの画像に
関する情報群を示している。ヘッダ２８には時刻情報が
含まれているのでヘッダ２８を参照すれば各画素データ
２７と位置データ３０及び角度データ３３の対応がつ
く。この際位置データと角度データの取得頻度は観測衛
星の振動具合や標高解析精度の要求レベルによって任意
に設定可能なので、必ずしも画像データと位置データ及
び角度データがヘッダ２８を介して１対１対応する必要
はない。The database 7 includes an image data block 24, a position data block 26, and an angle data block 2.
9 for recording data received from observation satellites. The image data 22 is composed of an image header 23, a header 28, and each pixel data 27, and indicates an information group regarding a continuous image. Since the header 28 includes time information, the pixel data 27 is associated with the position data 30 and the angle data 33 by referring to the header 28. At this time, the acquisition frequency of the position data and the angle data can be arbitrarily set according to the vibration condition of the observation satellite and the required level of the altitude analysis accuracy. Therefore, the image data always corresponds to the position data and the angle data one-to-one via the header 28. No need.

【００５４】次に航法衛星を用いて基準座標系における
観測衛星の絶対位置座標を精度よく決定する方法例につ
いて図５を用いて説明する。図５は複数の航法衛星デー
タを利用して位置精度を向上する方法例を示す図であ
り、図において６は観測衛星、１１ａは第１の航法衛
星、１１ｂは第２の航法衛星、１１ｃは第３の航法衛
星、１１ｄは第４の航法衛星、１０は地上局、１２は地
球をそれぞれ示す。図２を用い説明したのと同様にして
４台の異なる航法衛星１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ
からの信号を受信する。更に航法衛星からの信号が伝搬
してくる間の電離層による影響等をなくすために、地上
局１０の位置座標は予め精度よく測定しておくことが可
能なので、特定時刻における観測衛星６と地上局１０の
位置を航法衛星１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄからの
信号により計測し、地上局の位置座標を基準として差分
により観測衛星６の位置座標を求めれば、基準座標系に
おける観測衛星の位置を精度よく測定可能となる。地上
局１０の位置座標は測地衛星を用いた測定を実施するこ
とにより精度よく測定可能である。Next, an example of a method of accurately determining the absolute position coordinates of the observation satellite in the reference coordinate system using the navigation satellite will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing an example of a method for improving the position accuracy by using a plurality of navigation satellite data, in which 6 is an observation satellite, 11a is a first navigation satellite, 11b is a second navigation satellite, and 11c is A third navigation satellite, 11d is a fourth navigation satellite, 10 is a ground station, and 12 is the earth. Four different navigation satellites 11a, 11b, 11c, 11d in the same manner as described with reference to FIG.
Receive the signal from. Further, the position coordinates of the ground station 10 can be accurately measured in advance in order to eliminate the influence of the ionosphere while the signal from the navigation satellite is propagating. The position of the observation satellite 6 in the reference coordinate system can be accurately determined by measuring the position of the observation satellite 10 based on the signals from the navigation satellites 11a, 11b, 11c, and 11d, and calculating the position coordinates of the observation satellite 6 based on the position coordinates of the ground station. It becomes possible to measure well. The position coordinates of the ground station 10 can be accurately measured by performing measurement using a geodetic satellite.

【００５５】次に航法衛星を用いて観測衛星の位置を精
度よく決定する例について図５を用いて説明する。図５
は複数の航法衛星データを利用して位置精度を向上する
方法例を示す図であり、図において６は観測衛星、１１
ａは第１の航法衛星、１１ｂは第２の航法衛星、１１ｃ
は第３の航法衛星、１１ｄは第４の航法衛星、１０は地
上局、１２は地球をそれぞれ示す。航法衛星１１の位置
は正確に決定されるので、宇宙空間の観測衛星６の位置
を決定するためには３台の異なる航法衛星１１ａ、１１
ｂ、１１ｃからの航法信号を受信して距離がわかればよ
い。更に航法衛星からの信号を受信するまでの信号伝搬
時間おくれによる誤差の影響をなくすために航法衛星１
１ｄからの信号を受信すれば、各航法衛星の軌道がわか
っているので時刻毎の航法衛星の相対位置がわかり、位
置精度がよくなる。更に航法衛星からの信号が伝搬して
くる間の電離層による影響等をなくすために、地上局１
０の位置座標は予め精度よく測定しておくことが可能な
ので、特定時刻における観測衛星６と地上局１０の位置
を航法衛星１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄからの信号
により計測し、地上局の位置座標を基準として差分によ
り観測衛星６の位置座標を求めれば、更に位置精度がよ
くなる。Next, an example in which the position of an observation satellite is accurately determined by using a navigation satellite will be described with reference to FIG. FIG.
Is a diagram showing an example of a method for improving the position accuracy by using a plurality of navigation satellite data.
a is the first navigation satellite, 11b is the second navigation satellite, 11c
Denotes a third navigation satellite, 11d denotes a fourth navigation satellite, 10 denotes a ground station, and 12 denotes the earth. Since the position of the navigation satellite 11 is accurately determined, three different navigation satellites 11a, 11a are required to determine the position of the observation satellite 6 in outer space.
It is sufficient to receive the navigation signals from b and 11c and determine the distance. Further, in order to eliminate the influence of an error due to a delay in signal propagation time until a signal from the navigation satellite is received, the navigation satellite 1
If the signal from 1d is received, since the orbit of each navigation satellite is known, the relative position of the navigation satellite at each time is known, and the position accuracy is improved. In order to eliminate the influence of the ionosphere while the signals from the navigation satellites are propagating, the ground station 1
Since the position coordinates of 0 can be measured accurately in advance, the positions of the observation satellite 6 and the ground station 10 at a specific time are measured by signals from the navigation satellites 11a, 11b, 11c, and 11d, and the position of the ground station is determined. If the position coordinates of the observation satellite 6 are obtained from the difference based on the coordinates, the position accuracy is further improved.

【００５６】実施の形態２．図６はこの発明の実施の形
態２を示す構成図であり、図において１ａは地球表面を
指向する第１の撮像機、１ｂは撮像機の視線方向と鉛直
方向とが成す角度が上記第１の撮像機１ａと異なる第２
の撮像機、２は時計、３は航法衛星信号受信機、４ａは
航法衛星の信号を受信する第１のアンテナ、４ｂは第２
のアンテナ、４ｃは第３のアンテナ、４ｄは第４のアン
テナ、４ｅは第５のアンテナ、４ｆは第６のアンテナ、
５は信号処理回路、６は上記撮像機１で地球表面をくま
なく撮像可能な軌道を飛行する観測衛星、７は画像デー
タ及び観測衛星の位置と角度データを時刻情報と共に記
録するデータベース、１０は地上局、１１は航法衛星、
１２は地球である。Embodiment 2 FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. In the drawing, 1a is a first image pickup device pointing to the earth's surface, 1b is an angle between the line of sight of the image pickup device and the vertical direction. The second different from the image pickup device 1a
2 is a clock, 3 is a navigation satellite signal receiver, 4a is a first antenna for receiving navigation satellite signals, and 4b is a second antenna.
, 4c is a third antenna, 4d is a fourth antenna, 4e is a fifth antenna, 4f is a sixth antenna,
5 is a signal processing circuit, 6 is an observation satellite that flies in an orbit capable of imaging the entire earth surface with the imager 1, 7 is a database that records image data and position and angle data of the observation satellite together with time information, 10 is Ground station, 11 is a navigation satellite,
12 is the earth.

【００５７】図において第１の観測衛星６の中で、第１
の撮像機１ａ及び第２の撮像機１ｂは時計２の発生する
撮像タイミング信号に応じて地球１２の表面を撮像し、
画像データを信号処理回路５に送信する。また時計２は
撮像タイミング信号を発生した時刻情報を信号処理回路
５に送信する。航法衛星信号受信機３は時計２の発生す
るタイミング信号に応じて第１のアンテナ４ａ、第２の
アンテナ４ｂ、第３のアンテナ４ｃによりそれぞれその
時刻の衛星の位置情報を航法衛星１１から受信して信号
処理回路５に送信する。信号処理回路５では受信した時
刻情報、画像データ、位置データ、角度データに識別情
報等の付帯情報を付加した後に地上に伝送可能なフォー
マットに処理し、図示されていない送信機を介して地上
局１０に伝送する。この際角度データは、観測衛星６に
搭載された３箇所のアンテナの存在する３点以上の位置
座標に基づき３点の存在する平面の法線方向ベクトルを
求めて算出する。伝送後の処理については実施の形態１
と同様である。In the figure, among the first observation satellites 6, the first
Imager 1a and the second imager 1b take an image of the surface of the earth 12 in response to an imaging timing signal generated by the clock 2,
The image data is transmitted to the signal processing circuit 5. In addition, the clock 2 transmits time information at which the imaging timing signal is generated to the signal processing circuit 5. The navigation satellite signal receiver 3 receives the position information of the satellite at that time from the navigation satellite 11 by the first antenna 4a, the second antenna 4b, and the third antenna 4c according to the timing signal generated by the clock 2. To the signal processing circuit 5. The signal processing circuit 5 adds additional information such as identification information to the received time information, image data, position data, and angle data, and then processes the received data into a format that can be transmitted to the ground. Transmit to 10. At this time, the angle data is calculated by obtaining the normal direction vector of the plane on which the three points are present, based on the position coordinates of three or more points where the three antennas mounted on the observation satellite 6 are present. Embodiment 1 for processing after transmission
Is the same as

【００５８】実施の形態３．図７はこの発明の実施の形
態３を示す構成図であり、図において１は地球表面を指
向する撮像機、２は時計、３は航法衛星信号受信機、４
ａは航法衛星の信号を受信する第１のアンテナ、４ｂは
第２のアンテナ、４ｃは第３のアンテナ、４ｄは第４の
アンテナ、４ｅは第５のアンテナ、４ｆは第６のアンテ
ナ、５は信号処理回路、６は上記撮像機１で地球表面を
くまなく撮像可能な軌道を飛行する観測衛星、７は画像
データ及び観測衛星の位置データと角度データを時刻情
報と共に記録するデータベース、１０は地上局、１１は
航法衛星、１２は地球、２８は視野方向変更機であり、
視野方向変更機２８としては衛星進行方向と直交する軸
回りに回動する駆動機構により撮像機全体を回動させる
ことにより視野方向と鉛直方向とが成す角度を変更可能
となる。また視野方向変更用の反射鏡付きの回動機構を
撮像機の視野方向に設置しても同様に視野方向変更可能
となる。上記視野方向変更機２８を動作して地球上の同
一場所を複数回撮像すれば互いに異なる方向から見た同
一場所の画像データの組ができるので、実施形態１と同
様にして地球形状を解析可能となる。その他の動作は実
施形態１と同様である。Embodiment 3 FIG. FIG. 7 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an image pickup device pointing to the earth's surface, 2 denotes a clock, 3 denotes a navigation satellite signal receiver,
a is a first antenna for receiving navigation satellite signals, 4b is a second antenna, 4c is a third antenna, 4d is a fourth antenna, 4e is a fifth antenna, 4f is a sixth antenna, Is a signal processing circuit, 6 is an observation satellite that flies in an orbit capable of imaging the entire surface of the earth with the imager 1, 7 is a database that records image data and position data and angle data of the observation satellite together with time information, and 10 is A ground station, 11 is a navigation satellite, 12 is the earth, 28 is a line-of-sight changing device,
As the view direction changing device 28, the angle formed between the view direction and the vertical direction can be changed by rotating the entire image pickup device by a driving mechanism that rotates around an axis orthogonal to the satellite traveling direction. Even if a rotating mechanism with a reflecting mirror for changing the viewing direction is installed in the viewing direction of the image pickup device, the viewing direction can be similarly changed. If the same place on the earth is imaged a plurality of times by operating the view direction changing device 28, a set of image data of the same place viewed from different directions can be formed. Therefore, the shape of the earth can be analyzed in the same manner as in the first embodiment. Becomes Other operations are the same as in the first embodiment.

【００５９】図８はこの発明の実施の形態４を示す構成
図であり、図において１は地球表面を指向する撮像機、
２は時計、３は航法衛星信号受信機、４ａは航法衛星の
信号を受信する第１のアンテナ、４ｂは第２のアンテ
ナ、４ｃは第３のアンテナ、４ｄは第４のアンテナ、４
ｅは第５のアンテナ、４ｆは第６のアンテナ、５は信号
処理回路、６は上記撮像機１で地球表面をくまなく撮像
可能な軌道を飛行する観測衛星、７は画像データ及び観
測衛星の位置データと角度データを時刻情報と共に記録
するデータベース、１０は地上局、１１は航法衛星、１
２は地球、４１は観測衛星６の姿勢を変更する姿勢変更
機であり、姿勢変更機４１としてはスラスタを噴射する
方式やモーメンタムホイールの回転速度を変更する方式
などが可能であり、観測衛星６の姿勢が変更された結果
として撮像機１の視線方向と鉛直方向とが成す角度を変
更可能となる。上記姿勢変更機４１を動作して地球上の
同一場所を複数回撮像すれば互いに異なる方向から見た
同一場所の画像データの組ができるので、実施形態１と
同様にして地球形状を解析可能となる。その他の動作は
実施形態１と同様である。FIG. 8 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention. In FIG.
2 is a clock, 3 is a navigation satellite signal receiver, 4a is a first antenna for receiving navigation satellite signals, 4b is a second antenna, 4c is a third antenna, 4d is a fourth antenna, 4d
e is a fifth antenna, 4f is a sixth antenna, 5 is a signal processing circuit, 6 is an observation satellite that flies in an orbit capable of imaging the entire earth surface with the image pickup device 1, and 7 is image data and observation satellites. A database for recording position data and angle data together with time information, 10 is a ground station, 11 is a navigation satellite, 1
Reference numeral 2 denotes the earth, 41 denotes an attitude changer for changing the attitude of the observation satellite 6, and as the attitude changer 41, a method for injecting a thruster or a method for changing the rotation speed of the momentum wheel is possible. As a result of the change of the posture, the angle between the line of sight of the image pickup device 1 and the vertical direction can be changed. If the same position on the earth is imaged a plurality of times by operating the attitude changer 41, a set of image data of the same place viewed from different directions can be formed, so that the earth shape can be analyzed in the same manner as in the first embodiment. Become. Other operations are the same as in the first embodiment.

【００６０】実施の形態５．図９はこの発明の実施の形
態５を示す構成図であり、図において２は時計、３は航
法衛星信号受信機、４ａは航法衛星の信号を受信する第
１のアンテナ、４ｂは第２のアンテナ、４ｃは第３のア
ンテナ、４ｄは第４のアンテナ、４ｅは第５のアンテ
ナ、４ｆは第６のアンテナ、５は信号処理回路、６は観
測衛星、７はデータベース、１０は地上局、１１は航法
衛星、１２は地球、８は地球表面を指向するイメージン
グレーダであり、上記イメージングレーダ８として例え
ば合成開口レーダを利用すれば、光学的な撮像機と同様
に精密な地球表面画像を取得可能となるので、異なる複
数の方向から取得した地球上同一場所の画像を組み合わ
せれば立体視用のペア画像が取得できる。合成開口レー
ダの画像にはスペックルノイズと呼ばれるランダム性の
ノイズが含まれるので、一続きの画像を取得する際に同
一地点を撮像するルック数を複数回にしておく。次に地
球形状解析機８の初期補正において同一地点の画像を平
均処理すればスペックルノイズ除去が可能となり、画像
の濃淡の誤差除去ができる。また合成開口レーダの画像
ではフォアショートニングと呼ばれる歪が発生するので
補正処理を施すことによりイメージングレーダ８に固有
の幾何学的補正を実施する。更に光学的に撮像した画像
と同様に画像の濃淡の特徴に応じて複数の画像で対応す
る場所の対応点を整合させる処理ができるので、立体視
による標高抽出が可能であり、実施形態１と同様にして
地球形状を解析可能となる。その他の動作は実施形態１
と同様である。また同一の観測衛星６上に異なる方向を
指向するイメージングレーダ８を搭載して実施形態２と
同様の動作が可能である。更にイメージングレーダ８に
衛星進行方向に対する視野方向変更機能を付加すること
により、実施形態３と同様の動作が可能である。更に観
測衛星６に姿勢変更機能を付加することにより、実施形
態４と同様の動作が可能である。また立体視による視差
ではなく、複数の画像データを干渉させてインターフェ
ログラムを生成することにより、一続きの画像内の相対
的高度差を計測することも可能であり、データ検証用等
の補助データとして使用可能である。Embodiment 5 FIG. FIG. 9 is a block diagram showing a fifth embodiment of the present invention, in which 2 is a clock, 3 is a navigation satellite signal receiver, 4a is a first antenna for receiving navigation satellite signals, and 4b is a second antenna. Antennas, 4c is a third antenna, 4d is a fourth antenna, 4e is a fifth antenna, 4f is a sixth antenna, 5 is a signal processing circuit, 6 is an observation satellite, 7 is a database, 10 is a ground station, Numeral 11 denotes a navigation satellite, numeral 12 denotes the earth, numeral 8 denotes an imaging radar pointing at the earth's surface. If, for example, a synthetic aperture radar is used as the imaging radar 8, a precise earth surface image is obtained in the same manner as an optical imager. Since it becomes possible, a pair of images for stereoscopic vision can be acquired by combining images at the same place on the earth acquired from a plurality of different directions. Since the image of the synthetic aperture radar includes random noise called speckle noise, the number of looks for capturing the same point is set to a plurality of times when acquiring a series of images. Next, by averaging the images at the same point in the initial correction of the earth shape analyzer 8, the speckle noise can be removed and the error of the density of the image can be removed. Further, since distortion called fore shortening occurs in the image of the synthetic aperture radar, a correction process is performed to perform a geometric correction unique to the imaging radar 8. Further, as in the case of an optically captured image, a process of matching corresponding points at corresponding locations in a plurality of images can be performed in accordance with the density characteristics of the image, so that elevation can be extracted by stereoscopic vision. Similarly, the shape of the earth can be analyzed. Other operations are described in the first embodiment.
Is the same as Further, the same operation as that of the second embodiment can be performed by mounting the imaging radar 8 pointing in different directions on the same observation satellite 6. Further, the same operation as in the third embodiment can be performed by adding a function of changing the direction of view with respect to the satellite traveling direction to the imaging radar 8. Further, by adding the attitude changing function to the observation satellite 6, the same operation as in the fourth embodiment can be performed. It is also possible to measure the relative height difference in a series of images by generating an interferogram by interfering with a plurality of image data instead of parallax based on stereoscopic vision. It can be used as data.

【００６１】実施の形態６．図１０はこの発明の実施の
形態６を示す構成図であり、図において１は撮像機、２
は時計、３は航法衛星信号受信機、４ａは航法衛星の信
号を受信する第１のアンテナ、４ｂは第２のアンテナ、
４ｃは第３のアンテナ、４ｄは第４のアンテナ、４ｅは
第５のアンテナ、４ｆは第６のアンテナ、５は信号処理
回路、６は観測衛星、７はデータベース、１０は地上
局、１１は航法衛星、１２は地球、９は地球鉛直方向を
指向する高度計であり、高度計９としては例えばレーザ
光を地表に向けて発射し、地表からの反射光を検知する
までの時間差を測定して高度を計測するレーザレーダを
利用する。上記高度計９は時計２の発生する計測タイミ
ング信号に応じて地表までの高度を計測し、データを信
号処理回路５に伝送する。なお照射するビーム幅を観測
衛星６の隣接軌道間隔と同等に設定すれば地球表面をく
まなくデータ取得できる。衛星進行方向については衛星
進行距離が隣接軌道間隔と同等になる時間間隔でデータ
取得すれば、データを重複なく取得できる。またこの時
間間隔よりデータ取得頻度を上げて同一場所のデータ取
得回数を増やせばリサンプリングにより衛星進行方向の
分解能を高くできる。信号処理回路５では高度データを
計測したタイミング毎に時刻データを付加した上で画像
データと同様に地上に伝送する。衛星位置データと高度
計の指向方向角度データは実施形態１と同様にデータベ
ース７に記録し、時刻を参照して高度データと位置デー
タを対応付け、地球表面の座標とその高度を解析し、デ
ータベース７に記録する。なお観測衛星６に搭載された
３箇所のアンテナの存在する３点の位置座標に基づき３
点の存在する平面の法線方向ベクトルを求めて角度デー
タを算出するのは実施の形態１と同様である。データベ
ースにおけるデータの使用方法としては、起伏のある陸
域では実施形態１、２、３、４による立体視で解析した
位置座標データの方が分解能が高いので高度計９による
データは補助的な扱いとなる。一方陸域で広い範囲に亘
り平坦な場所や海洋においては実施形態１、２、３、４
による立体視ではペア画像の中の同一場所を対応させる
整合処理が難しくなり誤差要因が大きくなるため高度計
９によるデータを優先的に使用する。ひと続きの画像内
部に陸域と海洋域の混在する場所では実施形態１、２、
３、４による立体視によるデータを優先し、海洋域と陸
域の境界領域データにおいて実施形態１、２、３、４に
よる立体視データと高度計９のデータの不整合がないこ
とを検証するのに利用する。なおデータベース７には陸
域データを含めて高度計９のデータを保存するので、高
度情報概略値のみ知りたい場合に参照しても役立つ。Embodiment 6 FIG. FIG. 10 is a block diagram showing a sixth embodiment of the present invention.
Is a clock, 3 is a navigation satellite signal receiver, 4a is a first antenna for receiving navigation satellite signals, 4b is a second antenna,
4c is a third antenna, 4d is a fourth antenna, 4e is a fifth antenna, 4f is a sixth antenna, 5 is a signal processing circuit, 6 is an observation satellite, 7 is a database, 10 is a ground station, and 11 is a ground station. A navigation satellite, 12 is the earth, 9 is an altimeter pointing in the vertical direction of the earth. As the altimeter 9, for example, a laser beam is emitted toward the surface of the earth, and a time difference until the reflected light from the surface of the earth is detected is measured. Use a laser radar to measure The altimeter 9 measures the altitude to the surface of the earth according to the measurement timing signal generated by the clock 2 and transmits data to the signal processing circuit 5. If the beam width to be irradiated is set to be equal to the interval between adjacent orbits of the observation satellite 6, data can be obtained throughout the earth surface. If data is acquired at a time interval at which the satellite travel distance becomes equal to the interval between adjacent orbits, data can be acquired without duplication. If the frequency of data acquisition is increased from this time interval to increase the number of data acquisitions at the same location, the resampling can increase the resolution in the satellite traveling direction. The signal processing circuit 5 adds time data at each timing when the altitude data is measured, and transmits the data to the ground in the same manner as the image data. The satellite position data and the directional angle data of the altimeter are recorded in the database 7 in the same manner as in the first embodiment, the altitude data is associated with the position data by referring to the time, the coordinates of the earth surface and the altitude are analyzed, and the database 7 is analyzed. To record. In addition, based on the position coordinates of three points where three antennas mounted on the observation satellite 6 exist,
The calculation of the angle data by obtaining the normal direction vector of the plane where the point exists is the same as in the first embodiment. As a method of using the data in the database, in the undulating land area, the position coordinate data analyzed by the stereoscopic vision according to the first, second, third, and fourth embodiments has a higher resolution. Become. On the other hand, in the flat place and the ocean over a wide area on land, the first, second, third, and fourth embodiments are used.
In the stereoscopic viewing by the method, it is difficult to perform a matching process for associating the same place in the paired image, and an error factor is increased. Therefore, the data from the altimeter 9 is preferentially used. In a place where land and ocean are mixed in a series of images, Embodiments 1, 2,
The priority is given to the data obtained by the stereoscopic vision according to the third and fourth aspects, and it is verified that there is no inconsistency between the stereoscopic data according to the first, second, third and fourth aspects and the data of the altimeter 9 in the boundary area data between the marine and land areas. Use for Since the data of the altimeter 9 including the land area data is stored in the database 7, it is useful to refer to the information when only the approximate value of the altitude information is required.

【００６２】実施の形態７．図１１はこの発明の実施の
形態７による画像データを示す構成図であり、ラインセ
ンサ方式の撮像機を例にとり時刻情報を付加する方法を
示している。図において２２は画像データ、２３は画像
ヘッダ、２４はラインデータ、２５はラインヘッダ、２
６は同一撮像タイミングのデータ、２７は各画素データ
をそれぞれ示す。ラインセンサによる撮像機では衛星進
行方向に対して直行する横一列に複数の画素が並び、横
１列の各画素データを同一撮像タイミングで取得する。
撮像を規定時間間隔で繰り返すと時間進行に応じて衛星
位置が前進するので進行方向の画像が取得でき、２次元
の画像データとなる。画像データ２２の構成として画像
ヘッダと各画素データを具備するのは従来の技術と同様
である。本発明においては新たに同一タイミングで取得
した各画素データ２７の集合を同一撮像タイミングのデ
ータとし、ラインヘッダ２５を付加してラインデータ２
６を構成している。更に画像ヘッダには画像取得年／月
／日だけでなく、撮像を開始した時刻を詳細に記述す
る。例えば４０マイクロ秒毎に撮像する撮像機の場合１
マイクロ秒の単位まで時刻を記述する。また各ラインヘ
ッダとして時刻の下３桁程度の数字を記録する。時刻は
単調増加する変数なので桁数の繰り上がりが発生しても
正確な時刻を見失うことはない。図１１の例では１９９
９年７月９日１０時２０分０．０００９０１秒に撮像を
開始し、約４０マイクロ秒毎に撮像する例であるが、時
刻情報を付加するためにデータ量が膨大になっては問題
なので、撮像開始時刻は画像ヘッダに記録し、ラインヘ
ッダにはマイクロ秒オーダの３桁の数字のみ記録した例
である。４列目の撮像時刻は１０２４マイクロ秒である
が、上１桁を省略しても時刻を見失うことはない。但し
衛星位置データと視線方向の角度データは必ずしも画像
データの撮像と同じ頻度で取得する必要はない。また画
像ヘッダやラインヘッダに、従来の技術で記録されてい
た付帯情報やデータフォーマットを識別する情報及び誤
り訂正信号等を記録してもよいのはいうまでもない。Embodiment 7 FIG. 11 is a configuration diagram showing image data according to Embodiment 7 of the present invention, and shows a method of adding time information using a line sensor type image pickup device as an example. In the figure, 22 is image data, 23 is an image header, 24 is line data, 25 is a line header, 2
Reference numeral 6 denotes data at the same imaging timing, and reference numeral 27 denotes each pixel data. In an imager using a line sensor, a plurality of pixels are arranged in one horizontal line orthogonal to the satellite traveling direction, and each pixel data in one horizontal line is acquired at the same imaging timing.
When the imaging is repeated at a specified time interval, the satellite position advances in accordance with the time progress, so that an image in the traveling direction can be acquired, and the data becomes two-dimensional image data. The configuration of the image data 22 includes an image header and each pixel data as in the conventional technology. In the present invention, a set of pixel data 27 newly acquired at the same timing is set as data at the same imaging timing, and a line header 25 is added to the line data 2
6. Further, in the image header, not only the image acquisition year / month / day but also the time when the imaging was started is described in detail. For example, in the case of an imaging device that performs imaging every 40 microseconds 1
Write the time in microsecond units. In addition, the last three digits of the time are recorded as each line header. Since the time is a variable that monotonically increases, the correct time is not lost even if the number of digits increases. In the example of FIG.
This is an example in which imaging is started at 10: 20: 0.000901 on July 9, 1997, and imaging is performed about every 40 microseconds. However, it is a problem if the data amount becomes enormous to add time information. In this example, the imaging start time is recorded in the image header, and only the three-digit number on the order of microseconds is recorded in the line header. Although the imaging time in the fourth column is 1024 microseconds, the time is not lost even if the first digit is omitted. However, the satellite position data and the line-of-sight angle data need not always be acquired at the same frequency as the image data is captured. Needless to say, additional information, information for identifying a data format, an error correction signal, and the like recorded by the conventional technique may be recorded in the image header or the line header.

【００６３】実施の形態８．図１２はこの発明の実施の
形態８による対空標識の例を示す図であり、図において
１ａは第１の撮像機、１ｂは第２の撮像機、６は観測衛
星、３１ａは第１の対空標識、３１ｂは第２の対空標
識、３１ｃは第３の対空標識、３１ｄは第４の対空標
識、３１ｅは第５の対空標識、３２ａは第１の対空標識
群、３２ｂは第２の対空標識群であり、全ての対空標識
３１は航法衛星により計測した位置座標を地球形状デー
タベースに記録済みである。上記対空標識３１は撮像機
１の地表分解能に対して数倍程度の大きさの円や直線、
斜線で描いた幾何学形状とし撮像した画像を見れば中心
位置が識別可能となっている。更に上記対空標識群３２
は上記対空標識３１を複数個並べた幾何学形状であり、
図１２の例では第１の対空標識３１ａを基準として、第
２の対空標識３１ｂと第３の対空標識３１ｃが衛星進行
方向と直行方向に並んでおり、第２の対空標識３１ｂと
第３の対空標識３１ｃの距離は撮像機１で取得する画像
の範囲よりやや狭い距離に設定する。同様に第４の対空
標識３１ｄと第５の対空標識３１ｅが衛星進行方向に並
んでおり、第２の対空標識３１ｂと第３の対空標識３１
ｃの距離も撮像機１で取得する画像の範囲よりやや狭い
距離に設定する。第１の対空標識３１ａが中心に写るよ
うに撮像した画像を見れば、各対空標識の位置座標がわ
かっているので衛星の視線方向の角度を補正可能とな
る。更に図１１では同一の観測衛星６上に異なる方向を
指向する複数の撮像機を固定した例を示しているが、同
一撮像タイミングで第１の撮像機１ａが第１の対空標識
群３２ａを、第２の撮像機１ｂが第２の対空標識群３２
ｂをそれぞれ撮像することにより観測衛星６の熱変形等
に起因する撮像機の視野方向誤差を補正できる。Embodiment 8 FIG. FIG. 12 is a diagram showing an example of an anti-aircraft sign according to Embodiment 8 of the present invention. In the figure, 1a is a first imager, 1b is a second imager, 6 is an observation satellite, and 31a is a first air-to-air. Signs, 31b is a second antiaircraft sign, 31c is a third antiaircraft sign, 31d is a fourth antiaircraft sign, 31e is a fifth antiaircraft sign, 32a is a first antiaircraft sign group, 32b is a second antiaircraft sign All of the anti-aircraft markers 31 have recorded the position coordinates measured by the navigation satellite in the earth shape database. The anti-aircraft sign 31 is a circle or a straight line several times as large as the ground resolution of the imaging device 1,
The center position can be identified by observing the captured image with the geometric shape drawn by oblique lines. Further, the anti-aircraft sign group 32
Is a geometric shape in which a plurality of the anti-air traffic signs 31 are arranged,
In the example of FIG. 12, the second anti-aircraft sign 31b and the third anti-aircraft sign 31c are arranged in the direction perpendicular to the satellite traveling direction with respect to the first anti-aircraft sign 31a. The distance of the anti-aircraft sign 31c is set to a distance slightly smaller than the range of the image acquired by the imaging device 1. Similarly, a fourth antiaircraft sign 31d and a fifth antiaircraft sign 31e are arranged in the satellite traveling direction, and a second antiaircraft sign 31b and a third antiaircraft sign 31e are arranged.
The distance c is set to a distance slightly smaller than the range of the image acquired by the imaging device 1. Looking at the image captured so that the first anti-aircraft sign 31a appears in the center, the position coordinates of each anti-aircraft sign are known, so that the angle of the satellite's line of sight can be corrected. Further, FIG. 11 shows an example in which a plurality of image pickup devices pointing in different directions are fixed on the same observation satellite 6, but the first image pickup device 1a performs the first anti-aircraft sign group 32a at the same image pickup timing. The second image pickup device 1b is the second anti-aircraft sign group 32
By imaging each of b, it is possible to correct a visual field direction error of the image pickup device due to thermal deformation of the observation satellite 6 or the like.

【００６４】次に図１３を用いて視線方向の角度を補正
する方法を説明する。図１３はラインセンサ方式の撮像
機で取得した画像データに対空標識３１が撮像されてい
る模式図であり、画像データが実施形態６による構成に
よる場合の例である。図において２２は画像データ、２
３は画像ヘッダ、２５はラインヘッダ、３１ａは第１の
対空標識、３１ｂは第２の対空標識、３１ｃは第３の対
空標識である。観測衛星が第１の対空標識３１ａを撮像
する時刻を衛星位置データと視線方向の角度データから
求めた計算結果をＴ１とすると、画像データ２２におけ
る対応時刻は画像ヘッダ２３とラインヘッダ２５の組合
せで対応がつき、図１３の例ではＴ１＝ｔ１３の位置に
第１の対空標識３１ａが写っているはずなのに、実際撮
像された時刻はｔ９なので、角度データに記録された値
には誤差があり、実際には角度データの値よりも衛星進
行方向に傾斜していたことがわかる。また傾斜量も画像
の対地換算距離から換算できるので、対空標識を用いて
視線方向の角度を地上で校正できることになる。更にラ
インセンサが衛星進行方向に対して直行して設定されて
いれば、第１の対空標識３１ａと第２の対空標識３１ｂ
及び第３の対空標識３１ｃは同一タイミングで撮像され
るはずなのに、図１１の例ではそれぞれ撮像された時刻
が異なる。このずれ量は画像の対地換算距離を使ってラ
インセンサの傾斜角に換算できるので、対空標識を用い
て視線方向の角度を地上で校正できることになる。Next, a method of correcting the angle of the line of sight will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic diagram in which an anti-aircraft marker 31 is imaged in image data obtained by an image sensor of a line sensor system, and is an example in which the image data has the configuration according to the sixth embodiment. In the figure, 22 is image data, 2
3 is an image header, 25 is a line header, 31a is a first antiaircraft sign, 31b is a second antiaircraft sign, and 31c is a third antiaircraft sign. Assuming that the time at which the observation satellite captures the first anti-aircraft sign 31a is T1, and the calculation result obtained from the satellite position data and the line-of-sight angle data is T1, the corresponding time in the image data 22 is the combination of the image header 23 and the line header 25. In the example of FIG. 13, the first anti-aircraft sign 31a should have been captured at the position of T1 = t13, but the actual imaging time is t9, so the value recorded in the angle data has an error. In fact, it can be seen that the inclination was more in the satellite traveling direction than the value of the angle data. Further, since the inclination amount can be converted from the ground conversion distance of the image, the angle of the line of sight can be calibrated on the ground using the antiaircraft sign. Further, if the line sensor is set so as to be orthogonal to the satellite traveling direction, the first anti-aircraft sign 31a and the second anti-aircraft sign 31b
And the third anti-aircraft sign 31c should be imaged at the same timing, but in the example of FIG. Since this shift amount can be converted to the inclination angle of the line sensor using the ground conversion distance of the image, the angle of the line of sight can be calibrated on the ground using the anti-aircraft sign.

【００６５】実施の形態９．図１４はこの発明の実施の
形態９を示す構成図であり、図において１は地球表面を
指向する撮像機、２は時計、３は航法衛星信号受信機、
４ａは航法衛星の信号を受信する第１のアンテナ、４ｂ
は第２のアンテナ、４ｃは第３のアンテナ５は信号処理
回路、６は上記撮像機１で地球表面をくまなく撮像可能
な軌道を飛行する観測衛星、７は画像データ及び観測衛
星の位置データと角度データを時刻情報と共に記録する
データベース、１０は地上局、１１は航法衛星、１２は
地球、４０は計算機である。図において航法衛星信号受
信機３は時計２の発生するタイミング信号に応じて第１
のアンテナ４ａ、第２のアンテナ４ｂ、第３のアンテナ
４ｃによりそれぞれその時刻の衛星の位置情報を航法衛
星１１から受信して計算機４０に送信する。上記計算機
４０は航法衛星信号受信機３から受信した３点の位置座
標に基づき３点の存在する平面の法線方向ベクトルを求
めて角度データを生成し、信号処理回路５に送信する。
信号処理回路５では受信した時計２から受信した時刻情
報、撮像機１から受信した画像データ及び計算機４０か
ら受信した位置データに識別情報等の付帯情報を付加し
た後に地上に伝送可能なフォーマットに処理し、図示さ
れていない送信機を介して地上局１０に伝送する。その
他の動作は実施形態１と同様である。Embodiment 9 FIG. FIG. 14 is a block diagram showing a ninth embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an imager pointing at the earth's surface, 2 denotes a clock, 3 denotes a navigation satellite signal receiver,
4a is a first antenna for receiving a navigation satellite signal, 4b
Is a second antenna, 4c is a third antenna, 5 is a signal processing circuit, 6 is an observation satellite that flies in an orbit capable of imaging the entire earth surface with the imager 1, 7 is image data and position data of the observation satellite And a database for recording angle data together with time information, 10 is a ground station, 11 is a navigation satellite, 12 is the earth, and 40 is a computer. In the figure, a navigation satellite signal receiver 3 receives a first signal according to a timing signal generated by a clock 2.
, The second antenna 4b and the third antenna 4c receive the satellite position information at that time from the navigation satellite 11 and transmit it to the computer 40. The computer 40 obtains a normal direction vector of a plane on which the three points exist based on the position coordinates of the three points received from the navigation satellite signal receiver 3 to generate angle data, and transmits the angle data to the signal processing circuit 5.
The signal processing circuit 5 adds additional information such as identification information to the received time information received from the clock 2, the image data received from the imaging device 1, and the position data received from the computer 40, and then processes the data into a format that can be transmitted to the ground. Then, the data is transmitted to the ground station 10 via a transmitter (not shown). Other operations are the same as in the first embodiment.

【００６６】[0066]

【発明の効果】第１の発明によれば、宇宙から見た地球
表面画像データを利用することにより地上に測定機を設
置しなくても測定可能なので、地球表面全域を３次元情
報として定量化できるという効果がある。また人間活動
の及ばない地域のデータも計測可能という効果がある。
また一式の設備を構築すればその他の地上設備が必要な
いので低コストで膨大なデータを取得できるという効果
がある。According to the first aspect of the present invention, it is possible to measure without using a measuring instrument on the ground by using earth surface image data viewed from space, so that the entire earth surface can be quantified as three-dimensional information. There is an effect that can be. In addition, there is an effect that data in an area that does not reach human activities can be measured.
In addition, if a set of facilities is constructed, there is no need for other ground facilities, so that there is an effect that a large amount of data can be acquired at low cost.

【００６７】また複数の観測衛星の軌道上の位置を測定
し、かつ観測衛星の指向角度方向を位置データから算出
することにより、画像を取得した際の観測衛星の位置と
角度が決定できるので、対空標識等の基準点がなくても
地表面の絶対座標が計測できるという効果がある。また
角度検出機がなくても空中三角測量が可能になるという
効果がある。By measuring the orbital positions of a plurality of observation satellites and calculating the directional angle direction of the observation satellites from the position data, the position and angle of the observation satellite at the time of acquiring the image can be determined. There is an effect that the absolute coordinates of the ground surface can be measured without a reference point such as an anti-aircraft sign. There is also an effect that aerial triangulation can be performed without an angle detector.

【００６８】また重力効果を含まない幾何学的な測定方
式なので重力の偏りに影響されず測定可能という効果が
ある。また搭載する撮像機で地球表面をくまなく撮像可
能な軌道を飛行する観測衛星を実現可能で、かつ小規模
な起伏に対応した高分解能測定ができるという効果があ
る。Also, since it is a geometrical measuring method that does not include the gravitational effect, there is an effect that the measurement can be performed without being affected by the bias of gravity. Further, there is an effect that it is possible to realize an observation satellite that flies in an orbit capable of imaging the entire surface of the earth with an on-board image pickup device and to perform high-resolution measurement corresponding to small-scale undulations.

【００６９】また周波数安定度が高く相互調整された原
子時計を用いて時刻管理するので時間と場所によらず共
通の時刻基準で計測可能という効果がある。また地球自
転を時刻基準としないので時刻絶対精度が高く、時刻精
度に起因する誤差が少ない高精度計測ができるという効
果がある。In addition, since the time is managed using the atomic clocks having high frequency stability and mutually adjusted, there is an effect that the measurement can be performed with a common time reference regardless of time and place. In addition, since the rotation of the earth is not used as a time reference, there is an effect that the absolute time accuracy is high and high-accuracy measurement with few errors due to the time accuracy can be performed.

【００７０】また航法衛星を運用している単一の座標系
により地球表面位置座標を計測できるので、各国地図を
統一座標系上で作成可能となるという効果がある。また
各国地図を数十ｍ程度の精度で位置合わせできるという
効果がある。Further, since the coordinates of the earth surface position can be measured by a single coordinate system operating a navigation satellite, there is an effect that a map of each country can be created on a unified coordinate system. In addition, there is an effect that a map of each country can be positioned with an accuracy of about several tens of meters.

【００７１】また原子時計の採用、航法衛星の利用によ
り時刻、位置の測定精度を向上しているので、地球規模
に対して十分高い精度で計測可能という効果がある。Since the accuracy of time and position measurement is improved by the use of an atomic clock and the use of navigation satellites, there is an effect that measurement can be performed with sufficiently high accuracy on a global scale.

【００７２】また第２の発明によれば、限られた衛星寿
命の期間内で取得できるデータ量が増加するという効果
がある。またデータベースに記録される衛星位置データ
と視線角度データ及び付帯情報の大部分を第１の撮像機
と第２の撮像機で共用できるので、データ量を削減でき
るという効果がある。また標高抽出する際に誤差要因と
なる衛星位置誤差や、位置データから算出した角度デー
タの誤差が相互で同等となり相殺されるため解析精度が
向上するという効果がある。また実施形態１と同様の効
果があることは言うまでもない。According to the second aspect of the present invention, there is an effect that the amount of data that can be acquired within a limited satellite lifetime is increased. In addition, since most of the satellite position data, line-of-sight angle data, and incidental information recorded in the database can be shared by the first image pickup device and the second image pickup device, the data amount can be reduced. In addition, there is an effect that the accuracy of analysis is improved because the satellite position error, which is an error factor at the time of altitude extraction, and the error of the angle data calculated from the position data become equal to each other and are cancelled. Needless to say, the same effect as in the first embodiment is obtained.

【００７３】また第３の発明によれば、地上観測対象を
選択可能となるので、雲に覆われ易くて画像データを取
得しにくい場所のデータを限られた衛星寿命の期間内で
取得しやすいという効果がある。また近接領域内で標高
差が激しく標高抽出誤差が大きい場所は選択的に多くの
データを取得して標高抽出精度を向上できるという効果
がある。また複雑な地形的特徴を持つ場所において３方
向以上の複数方向から撮像した画像を取得することによ
り、各画像の対応点を見つけ易くなるので画像整合誤差
による標高抽出誤差を減少できるという効果がある。ま
た特定の方向から見ると高い山の陰になるような地形が
あっても、別の方向からの立体視データによりデータを
補間できるのでデータの信憑性が高くなるという効果が
ある。また第１の発明と同様の効果があることは言うま
でもない。According to the third aspect of the present invention, the object to be observed on the ground can be selected, so that it is easy to obtain data of a place where the image data is difficult to be obtained because of being easily covered with clouds within a limited satellite life. This has the effect. Further, there is an effect that in a place where an altitude difference is large and an altitude extraction error is large in an adjacent area, a large amount of data is selectively obtained to improve the altitude extraction accuracy. In addition, by acquiring images captured from a plurality of directions of three or more directions in a place having a complicated topographical feature, it becomes easy to find corresponding points of each image, so that there is an effect that an altitude extraction error due to an image matching error can be reduced. . Further, even if there is a terrain that is shaded by a high mountain when viewed from a specific direction, the data can be interpolated by the stereoscopic data from another direction, so that there is an effect that the credibility of the data increases. Needless to say, the same effects as those of the first invention are obtained.

【００７４】また第４の発明によれば、観測衛星の指向
角度を変更することにより撮像機で観測する地上観測対
象を選択可能となるので、第３の発明と同様に画像デー
タを取得しにくい場所のデータを限られた衛星寿命の期
間内で取得しやすいという効果がある。更に実施形態３
では視野方向変更機により操作した視野角度を別途角度
検出器で測定して、航法衛星による位置データから算出
した角度データを補正する必要があるため、データ処理
が煩雑で角度誤差が大きくなりやすいという課題がある
が、この発明によれば３箇所のアンテナで取得した位置
データは撮像機の視線方向と相対関係が確定するため、
簡単なデータ処理で精度のよい測定が可能になるという
効果がある。また第３の発明と同様の効果があることは
言うまでもない。According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to select the ground observation target to be observed by the image pickup device by changing the directional angle of the observation satellite, so that it is difficult to obtain image data as in the third aspect of the present invention. This has the effect of making it easy to obtain location data within a limited satellite lifetime. Third Embodiment
It is necessary to separately measure the view angle operated by the view direction changer with the angle detector and correct the angle data calculated from the position data by the navigation satellite, so the data processing is complicated and the angle error tends to increase Although there is a problem, according to the present invention, the position data acquired by the three antennas has a fixed relationship with the line-of-sight direction of the imaging device.
There is an effect that accurate measurement can be performed with simple data processing. Needless to say, the same effect as in the third invention is obtained.

【００７５】また第５の発明によれば、マイクロ波を用
いたイメージングレーダは画像を雲に遮られる光学的撮
像機と異なり雲を透過して画像データ取得できるので、
熱帯地方や赤道付近の画像データを確実に取得できると
いう効果がある。また光学的撮像機では太陽反射光の少
ない高緯度地方や極地方では画像が暗過ぎて解析に使用
できないのに対してマイクロ波を用いたイメージングレ
ーダは太陽光照射のない地域の画像取得が可能なため、
地球楕円形状を特徴的に示す極地方の地形データを効果
的に取得できるという効果がある。According to the fifth aspect of the present invention, an imaging radar using microwaves can acquire image data through a cloud unlike an optical imaging device in which an image is blocked by a cloud.
This has the effect that image data in the tropics and near the equator can be reliably acquired. In addition, the optical imaging device cannot be used for analysis because the image is too dark in high latitudes and polar regions where the sun reflected light is small, whereas the imaging radar using microwaves can acquire images in the region without sunlight irradiation For,
There is an effect that topographical data of a polar region characteristically showing an earth elliptical shape can be effectively acquired.

【００７６】また第６の発明によれば、海や砂漠等広範
囲に渡り特徴物がなく平坦な地域の形状を観測できると
いう効果がある。また陸域において広範囲の平均的標高
を把握できるので地球概略形状を把握するのに役立つと
いう効果がある。また海洋のような平坦な地形の場合は
高度計で照射するビームを広くして平均的高度を測定す
れば十分なので、測定対象を限定することにより従来の
高度計が使用可能になるという効果がある。According to the sixth aspect of the present invention, there is an effect that the shape of a flat area without a feature can be observed over a wide area such as the sea and the desert. In addition, since the average elevation over a wide area can be ascertained on land, there is an effect that it is useful to grasp the global outline shape. In the case of flat terrain such as the ocean, it is sufficient to measure the average altitude by widening the beam irradiated by the altimeter, so that there is an effect that the conventional altimeter can be used by limiting the measurement target.

【００７７】また第７の発明によれば、画像の撮像時刻
を正確に把握できるので位置精度高く計測できるという
効果がある。また画像データに全撮像タイミングの時刻
歴を添付しているので、各撮像時刻における衛生位置と
視線方向情報を利用して衛星の揺れや姿勢変動を補正で
きるという効果がある。また周波数安定度の高く相互調
整された原子時計を用いて時刻管理するので時間と場所
によらず共通の時刻基準で計測可能になるという効果が
ある。According to the seventh aspect of the present invention, the time at which the image was captured can be accurately grasped, so that the measurement can be performed with high positional accuracy. In addition, since the time histories of all imaging timings are attached to the image data, there is an effect that satellite sway and attitude fluctuation can be corrected using the sanitary position and the line-of-sight direction information at each imaging time. Further, since the time is managed using the atomic clocks having high frequency stability and mutually adjusted, there is an effect that the measurement can be performed based on a common time reference regardless of time and place.

【００７８】また第８の発明によれば、画像内の位置座
標既知の点として位置、角度を地上で校正できるので地
球規模に対して十分高い精度の計測が可能となるという
効果がある。また画像データに撮像タイミングの時刻歴
を添付しており、撮像時刻における衛星位置と視線方向
情報を校正できるので、撮像機の指向誤差や衛星姿勢変
動を補正できるという効果がある。また対空標識の増加
に伴いデータベースの地上校正点が増加するので、デー
タベースに従来蓄積された画像データを再利用して、従
来以上の高精度でデータを更新できるという効果があ
る。According to the eighth aspect, since the position and angle can be calibrated on the ground as points having known position coordinates in the image, there is an effect that measurement with sufficiently high accuracy on a global scale becomes possible. Further, since the time history of the imaging timing is attached to the image data, and the satellite position and the line-of-sight direction information at the imaging time can be calibrated, there is an effect that the pointing error of the imaging device and the satellite attitude fluctuation can be corrected. In addition, since the number of ground calibration points in the database increases with an increase in the number of anti-aircraft signs, there is an effect that the image data conventionally stored in the database can be reused and the data can be updated with higher precision than before.

【００７９】また第９の発明によれば、観測衛星の軌道
上で角度データを算出するので、信号処理回路を介して
データを地上送信する段階で時刻情報、画像データ、位
置情報、角度情報が全て揃うため、地上処理設備が簡略
でも立体視処理等の解析処理が可能になるという効果が
ある。更に地上処理設備が簡略でよいので地上処理設備
を低コストで多くの場所に短期に設定可能になるという
効果がある。According to the ninth aspect, since the angle data is calculated on the orbit of the observation satellite, the time information, the image data, the position information, and the angle information are transmitted at the stage of transmitting the data via the signal processing circuit on the ground. Since all of them are provided, there is an effect that analysis processing such as stereoscopic processing can be performed even if the ground processing equipment is simple. Further, since the ground processing equipment can be simplified, there is an effect that the ground processing equipment can be set at many places at low cost in a short period of time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 この発明による地球形状計測装置の実施の形
態１を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing Embodiment 1 of an earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図２】 この発明の実施の形態１における衛星軌道の
模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a satellite orbit according to Embodiment 1 of the present invention.

【図３】 この発明による地球形状計測装置の立体視の
視差に基づく標高抽出の原理を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a principle of altitude extraction based on parallax of stereoscopic vision of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図４】 この発明による地球形状計測装置のデータベ
ースの構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a database of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図５】 この発明による地球形状計測装置の観測衛星
の絶対位置座標を精度よく決定する方法例を示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing an example of a method of accurately determining the absolute position coordinates of the observation satellite of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図６】 この発明による地球形状計測装置の実施の形
態２を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing Embodiment 2 of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図７】 この発明による地球形状計測装置の実施の形
態３を示す構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram showing Embodiment 3 of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図８】 この発明による地球形状計測装置の実施の形
態４を示す構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図９】 この発明による地球形状計測装置の実施の形
態５を示す構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram showing Embodiment 5 of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図１０】 この発明による地球形状計測装置の実施の
形態６を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram showing Embodiment 6 of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図１１】 この発明による地球形状計測装置の実施の
形態７を示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing Embodiment 7 of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図１２】 この発明による地球形状計測装置の実施の
形態８による対空標識の例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of an anti-aircraft sign according to Embodiment 8 of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図１３】 この発明による地球形状計測装置の実施の
形態８によって視線方向の角度を補正する方法を説明す
る図である。FIG. 13 is a diagram for explaining a method of correcting an angle of a line-of-sight direction according to Embodiment 8 of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図１４】 この発明による地球形状計測装置の実施の
形態９を示す構成図である。FIG. 14 is a configuration diagram showing a ninth embodiment of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図１５】 従来の地球形状計測装置を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a conventional earth shape measuring device.

【図１６】 従来の地球形状計測装置の１例である衛星
三角測量装置を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a satellite triangulation device as an example of a conventional earth shape measurement device.

【図１７】 従来の地球形状計測装置の１例である衛星
三角測量の原理図である。FIG. 17 is a principle diagram of satellite triangulation as an example of a conventional earth shape measuring device.

【図１８】 従来の地球形状計測装置の別の例である空
中三角測量装置を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing an aerial triangulation device as another example of the conventional earth shape measurement device.

【図１９】 従来の地球形状計測装置の別の例を示す図
である。FIG. 19 is a diagram showing another example of a conventional earth shape measuring device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 撮像機、２ 時計、３ 航法衛星信号受信機、４
アンテナ、５ 信号処理回路、６ 観測衛星、７ デー
タベース、８ イメージングレーダ、９ 高度計、１０
地上局、１１ 航法衛星、１２ 地球、１３ 回転楕
円体、２２ 画像データ、２３ 画像ヘッダ、２４ 画
像データブロック、２５ ラインヘッダ、２６ 位置デ
ータブロック、２８ ヘッダ、２９ 角度データブロッ
ク、３１対空標識、３２ 対空標識群、３４ 測地衛
星。1 imager, 2 clock, 3 navigation satellite signal receiver, 4
Antenna, 5 signal processing circuit, 6 observation satellite, 7 database, 8 imaging radar, 9 altimeter, 10
Ground station, 11 navigation satellite, 12 earth, 13 spheroid, 22 image data, 23 image header, 24 image data block, 25 line header, 26 position data block, 28 header, 29 angle data block, 31 anti-aircraft sign, 32 Anti-aircraft sign group, 34 geodetic satellites.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 地球表面を指向する撮像機、上記撮像機
が撮像を実施する時刻を計ってタイミング信号を生成す
る時計、上記撮像機で取得した画像信号と上記時計が発
生したタイミング信号発生時刻を対応づけて地上にデー
タ伝送可能な形態に処理をする信号処理回路、上記時計
の発生するタイミング信号に応じて上記撮像機の存在す
る位置座標を示す信号を受信するアンテナ、上記アンテ
ナで受信した信号を上記信号処理回路に時刻情報と共に
データ送信する航法衛星信号受信機を具備し、かつ上記
撮像機で地球表面を撮像可能な軌道を飛行する観測衛
星、上記撮像機で取得した画像データと上記航法衛星信
号受信機で取得した位置データを上記時計がタイミング
信号を発生した時刻情報と共に記録し、地球表面の位置
座標と共に記録するデータベース、及び電波伝搬時間を
利用して距離を測定するための電波を発生する軌道上位
置が既知の複数の航法衛星とにより構成される地球形状
計測装置において、上記撮像機の視線方向と鉛直方向と
が成す角度が互いに異なる複数の観測衛星を有し、かつ
上記アンテナとしてそれぞれの観測衛星上の異なる位置
に固定された３個以上のアンテナを具備することを特徴
とする地球形状計測装置。1. An image pickup device pointing to the earth's surface, a clock for generating a timing signal by measuring a time at which the image pickup device performs imaging, an image signal acquired by the image pickup device, and a timing signal generation time when the clock is generated. A signal processing circuit that processes in a form that allows data transmission to the ground in association with the antenna, an antenna that receives a signal indicating the position coordinates where the imaging device exists according to a timing signal generated by the clock, and a signal that is received by the antenna A navigation satellite signal receiver for transmitting a signal together with time information to the signal processing circuit, and an observation satellite flying in an orbit capable of imaging the earth's surface with the imager, the image data acquired by the imager and The position data obtained by the navigation satellite signal receiver is recorded together with the time information at which the clock generates the timing signal, and is recorded together with the position coordinates of the earth surface. In a terrestrial shape measuring device composed of a plurality of navigation satellites whose on-orbit positions for generating radio waves for measuring a distance using radio wave propagation time are known, A plurality of observation satellites having different angles from each other, and three or more antennas fixed at different positions on each observation satellite as the antenna. 【請求項２】 地球表面を指向する撮像機、上記撮像機
が撮像を実施する時刻を計ってタイミング信号を生成す
る時計、上記撮像機で取得した画像信号と上記時計が発
生したタイミング信号発生時刻を対応づけて地上にデー
タ伝送可能な形態に処理をする信号処理回路、上記時計
の発生するタイミング信号に応じて上記撮像機の存在す
る位置座標を示す信号を受信するアンテナ、上記アンテ
ナで受信した信号を上記信号処理回路に時刻情報と共に
データ送信する航法衛星信号受信機を具備し、かつ上記
撮像機で地球表面を撮像可能な軌道を飛行する観測衛
星、上記撮像機で取得した画像データと上記航法衛星信
号受信機で取得した位置データを上記時計がタイミング
信号を発生した時刻情報と共に記録し、地球表面の位置
座標と共に記録するデータベース、及び電波伝搬時間を
利用して距離を測定するための電波を発生する軌道上位
置が既知の複数の航法衛星とにより構成される地球形状
計測装置において、上記撮像機として視線方向と鉛直方
向とが成す角度が互いに異なる複数の撮像機を１台の観
測衛星に具備し、かつ上記アンテナとして観測衛星上の
異なる位置に固定された３個以上のアンテナを具備する
ことを特徴とする地球形状計測装置。2. An image pickup device pointing at the earth's surface, a clock for generating a timing signal by measuring a time when the image pickup device performs imaging, an image signal acquired by the image pickup device, and a timing signal generation time when the clock is generated. A signal processing circuit that processes in a form that allows data transmission to the ground in association with the antenna, an antenna that receives a signal indicating the position coordinates where the imaging device exists according to a timing signal generated by the clock, and a signal that is received by the antenna A navigation satellite signal receiver for transmitting a signal together with time information to the signal processing circuit, and an observation satellite flying in an orbit capable of imaging the earth's surface with the imager, the image data acquired by the imager and The position data obtained by the navigation satellite signal receiver is recorded together with the time information at which the clock generates the timing signal, and is recorded together with the position coordinates of the earth surface. In a terrestrial shape measurement device composed of a plurality of navigation satellites whose on-orbit positions for generating radio waves for measuring distances using radio wave propagation time are known, the line-of-sight direction and the vertical direction A plurality of imagers having different angles from each other in one observation satellite, and three or more antennas fixed at different positions on the observation satellite as the antennas. Measuring device. 【請求項３】 地球表面を指向する撮像機、上記撮像機
が撮像を実施する時刻を計ってタイミング信号を生成す
る時計、上記撮像機で取得した画像信号と上記時計が発
生したタイミング信号発生時刻を対応づけて地上にデー
タ伝送可能な形態に処理をする信号処理回路、上記時計
の発生するタイミング信号に応じて上記撮像機の存在す
る位置座標を示す信号を受信するアンテナ、上記アンテ
ナで受信した信号を上記信号処理回路に時刻情報と共に
データ送信する航法衛星信号受信機を具備し、かつ上記
撮像機で地球表面を撮像可能な軌道を飛行する観測衛
星、上記撮像機で取得した画像データと上記航法衛星信
号受信機で取得した位置データを上記時計がタイミング
信号を発生した時刻情報と共に記録し、地球表面の位置
座標と共に記録するデータベース、及び電波伝搬時間を
利用して距離を測定するための電波を発生する軌道上位
置が既知の複数の航法衛星とにより構成される地球形状
計測装置において、上記撮像機を回動して撮像機の視線
方向と鉛直方向との成す角度を変更する視線方向変更機
を具備し、かつ上記アンテナとして観測衛星上の異なる
位置に固定された３個以上のアンテナを具備することを
特徴とする地球形状計測装置。3. An image pickup device pointing to the earth's surface, a clock for generating a timing signal by measuring a time at which the image pickup device performs imaging, an image signal acquired by the image pickup device, and a timing signal generation time when the clock is generated. A signal processing circuit that processes in a form that allows data transmission to the ground in association with the antenna, an antenna that receives a signal indicating the position coordinates where the imaging device exists according to a timing signal generated by the clock, and a signal that is received by the antenna A navigation satellite signal receiver for transmitting a signal together with time information to the signal processing circuit, and an observation satellite flying in an orbit capable of imaging the earth's surface with the imager, the image data acquired by the imager and The position data obtained by the navigation satellite signal receiver is recorded together with the time information at which the clock generates the timing signal, and is recorded together with the position coordinates of the earth surface. In the earth shape measurement device composed of a plurality of navigation satellites whose on-orbit positions for generating radio waves for measuring distances using the radio wave propagation time using a known A globe comprising: a gaze direction changing device for changing an angle between a gaze direction of the aircraft and a vertical direction; and three or more antennas fixed at different positions on an observation satellite as the antenna. Shape measuring device. 【請求項４】 地球表面を指向する撮像機、上記撮像機
が撮像を実施する時刻を計ってタイミング信号を生成す
る時計、上記撮像機で取得した画像信号と上記時計が発
生したタイミング信号発生時刻を対応づけて地上にデー
タ伝送可能な形態に処理をする信号処理回路、上記時計
の発生するタイミング信号に応じて上記撮像機の存在す
る位置座標を示す信号を受信するアンテナ、上記アンテ
ナで受信した信号を上記信号処理回路に時刻情報と共に
データ送信する航法衛星信号受信機を具備し、かつ上記
撮像機で地球表面を撮像可能な軌道を飛行する観測衛
星、上記撮像機で取得した画像データと上記航法衛星信
号受信機で取得した位置データを上記時計がタイミング
信号を発生した時刻情報と共に記録し、地球表面の位置
座標と共に記録するデータベース、及び電波伝搬時間を
利用して距離を測定するための電波を発生する軌道上位
置が既知の複数の航法衛星とにより構成される地球形状
計測装置において、上記観測衛星の地球指向面の法線方
向と鉛直方向との成す角度を変更する姿勢変更機を具備
し、かつ上記アンテナとして上記観測衛星上の異なる位
置にそれぞれ固定された３個以上のアンテナを具備する
ことを特徴とする地球形状計測装置。4. An image pickup device pointing at the earth's surface, a clock for generating a timing signal by measuring the time at which the image pickup device performs imaging, an image signal acquired by the image pickup device, and a timing signal generation time when the clock is generated. A signal processing circuit that processes in a form that allows data transmission to the ground in association with the antenna, an antenna that receives a signal indicating the position coordinates where the imaging device exists according to a timing signal generated by the clock, and a signal that is received by the antenna A navigation satellite signal receiver for transmitting a signal together with time information to the signal processing circuit, and an observation satellite flying in an orbit capable of imaging the earth's surface with the imager, the image data acquired by the imager and The position data obtained by the navigation satellite signal receiver is recorded together with the time information at which the clock generates the timing signal, and is recorded together with the position coordinates of the earth surface. An earth shape measurement device comprising a plurality of navigation satellites whose on-orbit positions for generating radio waves for measuring a distance using radio wave propagation time is known. An earth shape comprising: an attitude changer for changing an angle between a line direction and a vertical direction; and three or more antennas each fixed at a different position on the observation satellite as the antenna. Measuring device. 【請求項５】 地球形状計測装置において撮像機として
イメージングレーダを用いたことを特徴とする請求項１
〜４いずれか記載の地球形状計測装置。5. The apparatus according to claim 1, wherein an imaging radar is used as an imaging device in the earth shape measuring device.
5. The earth shape measuring device according to any one of claims 4 to 4. 【請求項６】 地球形状計測装置において地球表面に向
けて信号を発射して反射信号が到達するまでの伝搬時間
を用いて地表までの高度を計測する高度計を具備するこ
とを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の地球形状計
測装置。6. An altimeter for measuring an altitude to the surface of the earth by using a propagation time until a reflected signal arrives by emitting a signal toward the earth surface in the earth shape measuring apparatus. The earth shape measuring device according to any one of claims 1 to 4. 【請求項７】 地球形状計測装置において信号処理部に
おいて全ての撮像タイミングの時刻を画像データに付加
してデータベースに記録することを特徴とする請求項１
〜４いずれか記載の地球形状計測装置。7. The data processing apparatus according to claim 1, wherein in the earth shape measuring device, the signal processing unit adds all the imaging timings to the image data and records the image data in a database.
5. The earth shape measuring device according to any one of claims 4 to 4. 【請求項８】 地球形状計測装置において地球表面上位
置座標を航法衛星により測定済みの場所に設定した対空
標識と、上記対空標識の設定場所の位置座標を記録した
データベースを具備することを特徴とする請求項１〜４
いずれか記載の地球形状計測装置。8. An earth shape measuring apparatus comprising: an anti-aircraft sign whose position coordinates on the earth's surface have been measured by a navigation satellite; and a database recording position coordinates of the set position of the anti-aircraft sign. Claims 1-4
The earth shape measuring device according to any one of the above. 【請求項９】 地球形状計測装置において、上記観測衛
星が計算機を具備し、かつ航法衛星信号受信機が３箇所
のアンテナから取得した３点の位置データを上記計算機
が解析して慣性空間における３点の相対位置座標に基づ
き撮像機の指向方向角度を算出し、角度データとして信
号処理部に送信することを特徴とする請求項１〜４いず
れか記載の地球形状計測装置。9. In the earth shape measuring device, the observation satellite includes a computer, and the navigation satellite signal receiver analyzes three position data acquired from three antennas, and the computer analyzes the position data in the inertial space. The earth shape measuring device according to any one of claims 1 to 4, wherein a directional angle of the imaging device is calculated based on relative position coordinates of the points, and the calculated angle is transmitted to the signal processing unit as angle data.