第三章摄影的基本知识

1、第三章第三章 摄影测量的基本知识摄影测量的基本知识第一节第一节摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机一. 摄影的基本原理照相机摄影的基本原理就是根据凸透镜的成像的原理，照相机摄影的基本原理就是根据凸透镜的成像的原理，用一个摄影物镜代替凸透镜，在像面出放置感光材料，物用一个摄影物镜代替凸透镜，在像面出放置感光材料，物体的投射光线经摄影物镜后聚焦于感光材料上，感光材料体的投射光线经摄影物镜后聚焦于感光材料上，感光材料受成像光线的光化学作用后生成潜像，再经过摄影处理得受成像光线的光化学作用后生成潜像，再经过摄影处理得到光学影像。到光学影像。第一节第一节摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机一.

2、摄影的基本原理凸透镜成像规律凸透镜成像规律由初中物理知道：由初中物理知道：其中，其中，u u是物距，是物距，v v是像距，是像距，f f是焦距。是焦距。当当u2fu2f时，时，fv2ffv2f，成倒立，缩小，实像，成倒立，缩小，实像 例如：照例如：照相机相机当当u u2f2f时，时，v=2fv=2f，成倒立，等大，实像，成倒立，等大，实像当当fu2ffu2fv2f，成倒立，放大，实像，成倒立，放大，实像 例如：幻例如：幻灯机，投影机，电影机。灯机，投影机，电影机。当当u=fu=f时，时，v=v=无穷大，此时无像；无穷大，此时无像；当当ufufvf，成正立、放大、虚像，成正立、放大、虚像 例如：

3、放大镜例如：放大镜fvu111一. 摄影的基本原理1 1、摄影物镜、摄影物镜 摄影物镜：相机上摄影物镜：相机上由单个由单个凸透镜或凹凸透镜组合（等凸透镜或凹凸透镜组合（等效透镜）成的精密光学成像系统。效透镜）成的精密光学成像系统。一. 摄影的基本原理1、摄影物镜、摄影物镜一. 摄影的基本原理 2 2、物镜的光圈和光圈号数、物镜的光圈和光圈号数光圈的起着控制光束柱面积的真实光圈孔径光圈的起着控制光束柱面积的真实光圈孔径称为有效孔径，以称为有效孔径，以d d表示。表示。 有效孔径与物镜焦距有效孔径与物镜焦距F F之比，作为控制影像亮之比，作为控制影像亮度的一个因素，称之为相对孔径，其倒数就是光度的

4、一个因素，称之为相对孔径，其倒数就是光圈号数。圈号数。一. 摄影的基本原理 2 2、物镜的光圈和光圈号数、物镜的光圈和光圈号数 有效孔径变小，光圈号数越来越大有效孔径变小，光圈号数越来越大 焦面上影像的亮度与光圈号数的平方成反焦面上影像的亮度与光圈号数的平方成反比，使用的光圈号数越大，影像亮度就越小，比，使用的光圈号数越大，影像亮度就越小，摄影时只要选择适当的光圈号数和配以一定摄影时只要选择适当的光圈号数和配以一定的曝光时间就能得到需要的曝光量。的曝光时间就能得到需要的曝光量。一. 摄影的基本原理 2 2、物镜的光圈和光圈号数、物镜的光圈和光圈号数H HEtEt其中其中H H：曝光量：曝光量

5、E E：照度：照度 t t：曝光时间：曝光时间 曝光时间与照度的关系为：曝光时间与照度的关系为： 曝光时间与光圈号数的关系为：曝光时间与光圈号数的关系为： 如果曝光时间改变一倍，则光圈号数则改变如果曝光时间改变一倍，则光圈号数则改变 倍。倍。21212)/(/kktt22112/EEtt一. 摄影的基本原理 2 2、物镜的光圈和光圈号数、物镜的光圈和光圈号数一次快门的开关过程一. 摄影的基本原理3 3、摄影机快门、摄影机快门 一. 摄影的基本原理3 3、摄影机快门、摄影机快门摄影机快门是控制曝光时间的机件装置，它摄影机快门是控制曝光时间的机件装置，它是摄影机的重要部件之一。快门从打开到关闭所是

6、摄影机的重要部件之一。快门从打开到关闭所经历的时间称为曝光时间，或称快门速度。经历的时间称为曝光时间，或称快门速度。曝光时间1/60s 光圈7.1曝光时间1/400s,光圈2.8 景深：被摄景物中能产生较为清晰影像的最近点至景深：被摄景物中能产生较为清晰影像的最近点至最远点的距离。最远点的距离。一. 摄影的基本原理 4、景深和无穷远点光圈号数越大，景深越大；光圈号数越小，景深越小光圈号数越大，景深越大；光圈号数越小，景深越小。一. 摄影的基本原理 4 4、景深和无穷远点当物镜对光无穷远，像面位于焦面处，这时设离物当物镜对光无穷远，像面位于焦面处，这时设离物镜距离为镜距离为D D的某近物点，在像

7、面上像点的模糊圆直的某近物点，在像面上像点的模糊圆直径等于允许的极限值，那么比该物点更远的所有径等于允许的极限值，那么比该物点更远的所有景物都能在对光于无穷远时的像面上取得清晰的景物都能在对光于无穷远时的像面上取得清晰的构像。在焦面上能构成清晰影像的最近物距称为构像。在焦面上能构成清晰影像的最近物距称为无穷远起点。无穷远起点。无穷远起点就是对光于无穷远时景无穷远起点就是对光于无穷远时景深的近景点距离，它将随光圈号数等因素而定。深的近景点距离，它将随光圈号数等因素而定。使用11光圈号数使用3.5光圈号数一. 摄影的基本原理5 5、像场和像场角、像场和像场角视场：将物镜对光于无穷远，在焦面上会看到

8、一个视场：将物镜对光于无穷远，在焦面上会看到一个照度不均匀的明亮圆。这样一个明亮圆称为视场。照度不均匀的明亮圆。这样一个明亮圆称为视场。视场角：物镜的像方主点与视场直径所张的角。视场角：物镜的像方主点与视场直径所张的角。像场：在视场范围内能获得清晰影像的区域。像场：在视场范围内能获得清晰影像的区域。像场角：物镜的像方主点与像场直径所张的角。像场角：物镜的像方主点与像场直径所张的角。一. 摄影的基本原理5 5、像场和像场角、像场和像场角 二、摄影机简介二、摄影机简介1 1、普通照相机、普通照相机 二、摄影机简介二、摄影机简介2 2、量测用摄影机、量测用摄影机 二、摄影机简介二、摄影机简介航空摄影

9、机按摄影机主距的长度可分为短焦距航空摄影机按摄影机主距的长度可分为短焦距（150mm300mm300mm）摄影机。航空摄影机的像幅均采用正）摄影机。航空摄影机的像幅均采用正方形。短焦距航空摄影机的像幅多为方形。短焦距航空摄影机的像幅多为181818cm18cm，中焦距的多为中焦距的多为232323cm23cm，长焦距的多为，长焦距的多为232323cm 23cm 或或30cm30cm30cm30cm。二、摄影机简介二、摄影机简介2 2、量测用摄影机、量测用摄影机 这类摄影机是指的航空摄影机，地面摄影测量这类摄影机是指的航空摄影机，地面摄影测量用的摄影经纬仪，以及近景摄影测量用的摄影机。用的摄影

10、经纬仪，以及近景摄影测量用的摄影机。 安装在飞机上对地面自动地迸行连续摄影的摄安装在飞机上对地面自动地迸行连续摄影的摄影机称为航摄机。影机称为航摄机。二、摄影机简介二、摄影机简介量测用摄影机的三个特点量测用摄影机的三个特点1 1、量测用摄影机的像距是一个固定值，几乎等于摄、量测用摄影机的像距是一个固定值，几乎等于摄影机物镜的焦距。影机物镜的焦距。2 2、摄影机像面框架有无框标标志，是作为区分量测、摄影机像面框架有无框标标志，是作为区分量测用摄影机和非量测用摄影机的重要标志。用摄影机和非量测用摄影机的重要标志。 设置在摄影机焦平面（承影面）上位置设置在摄影机焦平面（承影面）上位置固定固定 的光学

11、机械标志，用于在焦平面上（亦即的光学机械标志，用于在焦平面上（亦即像片上）建立像片上）建立 像方坐标系。像方坐标系。二、摄影机简介二、摄影机简介量测用摄影机的三个特点量测用摄影机的三个特点3 3、内方位元素已知。、内方位元素已知。摄影机主光轴与像平面的交点称为像片主点，摄摄影机主光轴与像平面的交点称为像片主点，摄影机物镜后节点到像片主点的垂距称为摄影机主影机物镜后节点到像片主点的垂距称为摄影机主距，也叫像片主距，一般用字母距，也叫像片主距，一般用字母f f表示。像片主点表示。像片主点在框标坐标系中的坐标值在框标坐标系中的坐标值x0,y0,x0,y0,把把f,x0,y0f,x0,y0就称为就称为

12、像片的内方位元素。像片的内方位元素。近景摄影机近景摄影机WILD P32WILD P32近景摄影机近景摄影机WILD P32WILD P32第二节第二节航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求第二节第二节航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求第二节第二节航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求一、航摄倾角一、航摄倾角航摄倾角（像片倾角）航摄倾角（像片倾角）: : 摄影主光轴与铅垂方向摄影主光轴与铅垂方向的夹角。的夹角。实际上，由于飞机的稳定性和摄影操作的技实际上，由于飞机的稳定性和摄影操作的技能限制，航摄机主光轴在曝光时总会有微小的倾能限制，航摄机主光轴在曝光时总会有微小的倾斜，按规定要求像片倾角应小于

13、斜，按规定要求像片倾角应小于3 3度。度。地地面面像像片片图像像幅图像像幅机载成像系统二、摄影比例尺二、摄影比例尺摄影比例尺是指航摄设计中的像片比例尺。像片比摄影比例尺是指航摄设计中的像片比例尺。像片比例尺是由摄影机的主距和摄影的高度来计算的。例尺是由摄影机的主距和摄影的高度来计算的。式中式中m m为像片比例尺分母，为像片比例尺分母，f f为摄影机主距，为摄影机主距，H H为为摄影高度或称航高。摄影高度或称航高。1:50 0001:50 0001:35 000 1:55 0001:35 000 1:55 0001:25 0001:25 0001:20 000 1:30 0001:20 000

14、1:30 000小比例尺小比例尺1:10 0001:10 0001:10 000 1:25 0001:10 000 1:25 0001:25 000 1:35 0001:25 000 1:35 0001:15 000 1:20 0001:15 000 1:20 000中比例尺中比例尺1:5 0001:5 0001 1：2 0002 0001:8000 1:1200 1:8000 1:1200 1 1：1 0001 0001:4000 1:60001:4000 1:60001 1： 500 500 1:2000 1:30001:2000 1:3000大比例尺大比例尺成图比例尺成图比例尺航摄比例尺

15、航摄比例尺比例尺类别比例尺类别二、摄影比例尺二、摄影比例尺HHmmHHmmHfm%5%51即要求（理想情况）测量规范还规定测量规范还规定同一航带内同一航带内最大航高与最小航高之最大航高与最小航高之差不得大于差不得大于30m30m；摄影区域；摄影区域内实际航高与设计航高内实际航高与设计航高之之差不得大于差不得大于50m50m。航高航高是指摄影飞机在摄影瞬间相对某一水准面的高是指摄影飞机在摄影瞬间相对某一水准面的高度，从该水准面起算向上为正号。度，从该水准面起算向上为正号。根据所取基准面的不同，航高可分为根据所取基准面的不同，航高可分为相对航高和相对航高和绝对航高绝对航高。二、摄影比例尺二、摄影比

16、例尺相对航高相对航高是指摄影机物镜相对于某一基准面的高是指摄影机物镜相对于某一基准面的高度，常称为摄影航高。它是相对于被摄区域内度，常称为摄影航高。它是相对于被摄区域内地面平均高程基准面的设计航高，是确定航摄地面平均高程基准面的设计航高，是确定航摄飞机飞行的基本数据，按飞机飞行的基本数据，按H Hmfmf计算得到计算得到绝对航高绝对航高是相对干平均海平面的航高，是指摄影是相对干平均海平面的航高，是指摄影物镜在摄影瞬间的物镜在摄影瞬间的真实海拔高度真实海拔高度。通过相对航。通过相对航高高H H与摄影地区地面平均高度与摄影地区地面平均高度A A。计算得到。计算得到H H绝绝H HA A二、摄影比例

17、尺二、摄影比例尺三、像片重叠度三、像片重叠度式中：式中：lx、ly为像幅的边长；为像幅的边长； Px、Py为航向和旁向重叠影像部分的长为航向和旁向重叠影像部分的长度。度。三、像片重叠度三、像片重叠度在航向方向必须要三张相邻像片有公共重叠影像，在航向方向必须要三张相邻像片有公共重叠影像，这一公共重叠部分称之为三度重叠。这一公共重叠部分称之为三度重叠。要求要求 航向重叠度航向重叠度 53% 53% 一般为一般为(60-65%)(60-65%) 旁向重叠度旁向重叠度 15%15%一般为一般为( 15-30%( 15-30%）三、像片重叠度三、像片重叠度三、像片重叠度三、像片重叠度航向重叠度和旁向重叠

18、度实用公式为：航向重叠度和旁向重叠度实用公式为：h h：为摄区地面平均高差；：为摄区地面平均高差；H H；为摄影时的航高；为摄影时的航高四、四、航带弯曲度航带弯曲度航线两端像片的像主点间的直线距离航线两端像片的像主点间的直线距离L L与偏离该直线最远的像主点到直线的距离之比与偏离该直线最远的像主点到直线的距离之比00003%100%RLR要求五、像片旋转角五、像片旋转角像片旋转角：相邻两张像片旋转角：相邻两张像片的像主点连线与像片的像主点连线与像幅沿航线方向的两像幅沿航线方向的两 框标连线间的夹角框标连线间的夹角。对像片的旋偏角一般要求小于对像片的旋偏角一般要求小于6 6度，个别最大不应大度，个别最大不应大于于8 8度。而且不能连续三片有超过度。而且不能连