摄影测量PPT学习教案

1、会计学1摄影测量摄影测量主要内容主要内容航摄像片上的像点位移航摄像片上的像点位移航空摄影航空摄影中心投影的基本知识中心投影的基本知识航摄像片上的特殊点、线、面航摄像片上的特殊点、线、面摄影测量常用坐标系摄影测量常用坐标系航摄像片的内、外方位元素航摄像片的内、外方位元素像点的空间直角坐标变换与中心投影构象方程像点的空间直角坐标变换与中心投影构象方程第1页/共184页2.1 摄影机摄影机暗箱暗箱镜箱镜箱摄影物镜摄影物镜A AB Ba ab第2页/共184页Fd11D1等效透镜的基本点、线、面等效透镜的基本点、线、面主光轴：主光轴： 透镜组诸透镜球面曲率的中心连线。透镜组诸透镜球面曲率的中心连线。主

2、焦点（主焦点（F,F):F,F): 平行于主光轴的光线通过透镜组后与主光轴的交平行于主光轴的光线通过透镜组后与主光轴的交点。点。主平面（主平面（Q,Q):Q,Q): 过等效折射点（过等效折射点（h,h)h,h)且垂直于主光轴的平面。且垂直于主光轴的平面。主点（主点（s,s)s,s)： 主平面与主光轴的交点。主平面与主光轴的交点。主焦距：主焦距： 主焦点到主点间距离。主焦点到主点间距离。节点（节点（k,kk,k）：）： 主光轴上角的放大率为主光轴上角的放大率为1 1的一对光学共轭点。光的一对光学共轭点。光线通过共轭节点时，角放大率为线通过共轭节点时，角放大率为1 1；物方与像方同介质时，；物方与

3、像方同介质时，k,kk,k分别与分别与s,ss,s重合）。重合）。高斯成像公式：高斯成像公式：牛顿成像公式：牛顿成像公式：2FxX第3页/共184页当当uf，成正立、放大、虚像。，成正立、放大、虚像。 例如：放大镜例如：放大镜凸透镜成像规律凸透镜成像规律fvu111其中，其中，u是物距，是物距，v是像距，是像距，f是焦距。是焦距。当当u2f时，时，fv2f，成倒立，缩小，实像。，成倒立，缩小，实像。 例如：照相机例如：照相机当当u2f时，时，v=2f，成倒立，等大，实像，成倒立，等大，实像当当fu2f，成倒立，放大，实像。，成倒立，放大，实像。 例如：幻灯机，投影例如：幻灯机，投影机，电影机。

4、机，电影机。当当u=f时，时，v=无穷大，此时无像；无穷大，此时无像；第4页/共184页 照相机就是根据凸透镜的成像的原理，用一个摄影物镜代替照相机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，物体的投射光线经摄影物镜后聚凸透镜，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，感光材料受成像光线的光化学作用后生成潜像，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，再经过摄影处理得到光学影像。再经过摄影处理得到光学影像。摄影的基本原理摄影的基本原理 照相机的镜头相当于凸透镜，胶卷相当于光屏，机壳相当于照相机的镜头相当于凸透镜，胶卷相当于

5、光屏，机壳相当于暗室，被拍照的物体到镜头的距离要远远大于焦距才能在胶卷上得暗室，被拍照的物体到镜头的距离要远远大于焦距才能在胶卷上得到倒立、缩小的实像。到倒立、缩小的实像。第5页/共184页一、量测用框幅式光学（胶片）航摄仪一、量测用框幅式光学（胶片）航摄仪 主要工作平台为飞机。框幅式指每次摄影只能取得一帧影像。主要工作平台为飞机。框幅式指每次摄影只能取得一帧影像。1、结构：、结构： 物镜物镜(镜箱镜箱)、光圈、光圈、快门、暗箱、检影器、快门、暗箱、检影器、座架及其控制系统的各座架及其控制系统的各种设备、压平装置、像种设备、压平装置、像移补偿器，以减少像片移补偿器，以减少像片的压平误差与摄影过

6、程的压平误差与摄影过程的像移误差。的像移误差。第6页/共184页光学框标机械框标 航摄像片的大小为航摄像片的大小为18cmx18cm,23cmx23cm,30cmx30cm 承片框上四个边的中点各安置一个机械框标，在四个角设定四承片框上四个边的中点各安置一个机械框标，在四个角设定四个光学框标来建立像平面坐标。个光学框标来建立像平面坐标。第7页/共184页设置在摄影机焦平面（承影面）上位置固定设置在摄影机焦平面（承影面）上位置固定 的光学机械标的光学机械标志，用于在焦平面上（亦即像片上）建立志，用于在焦平面上（亦即像片上）建立 像方坐标系。像方坐标系。框标的形式有框标的形式有第8页/共184页直

7、线直线LL称为称为主光轴主光轴：组成物镜的各个透镜的光学中心位于该直线上：组成物镜的各个透镜的光学中心位于该直线上F1：物方主焦点，：物方主焦点，F2：像方主焦点：像方主焦点过焦点垂直于光轴的平面称为过焦点垂直于光轴的平面称为焦平面焦平面在镜头的主光轴上，节点在镜头的主光轴上，节点s1，s2分别称为物镜的物方分别称为物镜的物方(或前或前)节点和节点和像方像方(或后或后)节点节点从节点至焦点的距离称为镜头的从节点至焦点的距离称为镜头的焦距焦距，用，用 F 表示，表示，F=s1F1=s2F2通常把两个节点看做一点，称为通常把两个节点看做一点，称为物镜中心物镜中心 s第9页/共184页fdD111长

8、焦距长焦距(焦距焦距255mm)中焦距中焦距(焦距焦距102255mm)短焦距短焦距(焦距焦距102mm) 摄影机主光轴与像平面的交点称为像片主点摄影机主光轴与像平面的交点称为像片主点o ，摄影机物镜后，摄影机物镜后节点到像片主点的垂距称为摄影机主距节点到像片主点的垂距称为摄影机主距f ，也叫像片主距，也叫像片主距，它，它与物与物镜焦距基本一致镜焦距基本一致。 摄影机结构设计时要求像片主点摄影机结构设计时要求像片主点o应与框标坐标系原点应与框标坐标系原点p重合重合。由于制造技术上的误差，常常是达不到完全重合的要求，但是必。由于制造技术上的误差，常常是达不到完全重合的要求，但是必须精确地测定像片

9、主点须精确地测定像片主点o在框标坐标系中的坐标值在框标坐标系中的坐标值x0,y0,把把f,x0,y0称为像片的内方位元素，内方位元素是否已知也是量测用摄影机的称为像片的内方位元素，内方位元素是否已知也是量测用摄影机的特点。特点。第10页/共184页2、量测用胶片航摄仪的特性：、量测用胶片航摄仪的特性：（1）光学特性）光学特性物镜成像分解力高物镜成像分解力高物镜成像畸变差小物镜成像畸变差小物镜透光率高物镜透光率高光学影像反差大光学影像反差大焦面照度均匀焦面照度均匀（2）焦面上设置有框标）焦面上设置有框标（3）有胶片压平系统）有胶片压平系统（4）像距为定值（主距）像距为定值（主距）（5）有减震装置

10、）有减震装置（6） 有影像位移补偿装置有影像位移补偿装置（7） 抗温差、抗过载抗温差、抗过载（8）有系列焦距和滤光片）有系列焦距和滤光片第11页/共184页像场像场：物镜焦面上中央成像物镜焦面上中央成像清晰的范围清晰的范围像场角像场角2 ：像场直径对物镜像场直径对物镜后节点的夹角后节点的夹角第12页/共184页3、胶片航摄仪的感光特性、胶片航摄仪的感光特性感光度感光度：感光材料对光的敏感程度：感光材料对光的敏感程度反差系数反差系数：景物反差与影像反差的比值：景物反差与影像反差的比值宽容度宽容度：能按比例记录景物亮度的曝光量最大范围：能按比例记录景物亮度的曝光量最大范围灰雾密度灰雾密度：未曝光试

11、片显影后所产生的密度：未曝光试片显影后所产生的密度显影动力学曲线显影动力学曲线：感光特性随显影时间而改变的特性曲线：感光特性随显影时间而改变的特性曲线第13页/共184页4、胶片航摄仪的感光材料、胶片航摄仪的感光材料（1）黑白感光材料）黑白感光材料红外片：可感受红外光红外片：可感受红外光（2）彩色感光材料）彩色感光材料彩色反转片：记录原景物颜色的影像彩色反转片：记录原景物颜色的影像盲色片：只能感受波长盲色片：只能感受波长500nm以下的蓝紫光以下的蓝紫光正色片：只能感受波长正色片：只能感受波长580nm以下的（紫，兰，青，绿，黄绿）以下的（紫，兰，青，绿，黄绿）全色片：感受全部可见光波全色片：

12、感受全部可见光波彩色负片：记录原景物颜色的补色影像彩色负片：记录原景物颜色的补色影像彩色正片：将彩色负片拷贝或放大成透明正片彩色正片：将彩色负片拷贝或放大成透明正片感光材料对各种波长光的敏感程度。感光材料对各种波长光的敏感程度。第14页/共184页5、胶片航摄仪的胶片处理、胶片航摄仪的胶片处理干燥干燥：使膨胀了的明胶层中水分蒸发：使膨胀了的明胶层中水分蒸发显影显影：将已曝光的卤化银变成可见的由银粒组成的影像：将已曝光的卤化银变成可见的由银粒组成的影像定影定影：固定显出的影像：固定显出的影像水洗水洗：用水洗掉乳剂层中残留的可溶性银络合物：用水洗掉乳剂层中残留的可溶性银络合物（1 1）黑白摄影处理

13、）黑白摄影处理: :显影，中间水洗，定影，最后水洗，干燥显影，中间水洗，定影，最后水洗，干燥 胶片航摄仪摄影过程中已曝光的感光片经过摄影处理（冲洗）胶片航摄仪摄影过程中已曝光的感光片经过摄影处理（冲洗），才能将已曝光的感光片转变成一张负像底片。，才能将已曝光的感光片转变成一张负像底片。第15页/共184页（2 2）彩色摄影处理）彩色摄影处理水洗水洗：彩显彩显：将已曝光的卤化银还原成金属银，其显影剂氧化产物与成色：将已曝光的卤化银还原成金属银，其显影剂氧化产物与成色剂起作用生成染料。剂起作用生成染料。漂白漂白：将金属银及黄色滤光层溶解为可溶性银盐。：将金属银及黄色滤光层溶解为可溶性银盐。定影定影

14、：将未曝光的卤化银溶解，将可溶性银盐溶解。：将未曝光的卤化银溶解，将可溶性银盐溶解。第16页/共184页6、航空摄影对胶片航摄仪主距的选择原则、航空摄影对胶片航摄仪主距的选择原则（1 1）综合法测图）综合法测图mfhrh 应选择长焦距（常角或窄角）物镜，使由于地形起伏引起的投应选择长焦距（常角或窄角）物镜，使由于地形起伏引起的投影差最小。如大比例尺测图中的正射影像制作。影差最小。如大比例尺测图中的正射影像制作。（2 2）立体测图）立体测图1 1）平坦地区）平坦地区 坡度坡度 2 20 0(1)55xqlBVHfx 选择较短的焦距（宽角或特宽角）选择较短的焦距（宽角或特宽角） ，可以提高基高比（

15、垂直，可以提高基高比（垂直夸大），从而提高立体量测精度。夸大），从而提高立体量测精度。第17页/共184页 综合法综合法测图应选择长焦距物镜，使由于地形起伏引起的投影差测图应选择长焦距物镜，使由于地形起伏引起的投影差最小。最小。 立体立体测图时，测图时，选择短焦距物镜，可以提高基高比，提高立体量测精度选择短焦距物镜，可以提高基高比，提高立体量测精度。选择长焦距物镜，减少摄影死角的影响、减少像片的数量选择长焦距物镜，减少摄影死角的影响、减少像片的数量、改善立体观测条件。、改善立体观测条件。2 2）丘陵、山区）丘陵、山区 选择长焦距选择长焦距 原因：原因：减少摄影死角的影响减少摄影死角的影响减少像

16、片的数量减少像片的数量改善立体观测条件改善立体观测条件结论：结论：第18页/共184页二、量测用数码航摄仪二、量测用数码航摄仪（1 1）面阵数码相机）面阵数码相机1 1）DMCDMC 分为框幅式（面阵分为框幅式（面阵CCDCCD）和推扫式（线阵）和推扫式（线阵CCDCCD）两种。）两种。 采用采用8 8个镜头同步曝光，个镜头同步曝光，4 4个全色波段航飞获得的数字影像有部个全色波段航飞获得的数字影像有部分重叠，通过镜头的几何检校、影像匹配、相机自检校和光束法空分重叠，通过镜头的几何检校、影像匹配、相机自检校和光束法空三技术等将三技术等将4 4个全色波段获得的个全色波段获得的4 4个中心投影影像

17、拼接成个中心投影影像拼接成1 1幅具有虚幅具有虚拟投影中心、固定虚拟焦距（拟投影中心、固定虚拟焦距（120120）的虚拟中心投影）的虚拟中心投影“合成合成”影像影像，分辨率为，分辨率为768076801382413824，实现对地的大面积覆盖。，实现对地的大面积覆盖。 同样，同样，4 4个多光谱波段获得的数字影像与个多光谱波段获得的数字影像与4 4个全色波段获得的数个全色波段获得的数字影像重叠，通过影像匹配和融合技术，可将字影像重叠，通过影像匹配和融合技术，可将4 4个多光谱波段获得个多光谱波段获得的数字影像与全色的的数字影像与全色的“合成合成”影像进行融合，进而获得高分辨率的影像进行融合，进

18、而获得高分辨率的真彩色或彩红外影像（分辨率为真彩色或彩红外影像（分辨率为7680 7680 13824 13824） 有四个全色波段和四个多光谱波段（近红外红绿兰）有四个全色波段和四个多光谱波段（近红外红绿兰）第19页/共184页2 2）UCXUCX（2 2）线阵数码相机）线阵数码相机3 3）UCDUCD1 1）SWDCSWDC 有四个全色波段和四个多光谱波段（近红外红绿兰）有四个全色波段和四个多光谱波段（近红外红绿兰） 有九个全色波段和四个多光谱波段（近红外红绿兰）有九个全色波段和四个多光谱波段（近红外红绿兰） 有四个全色波段和四个多光谱波段（近红外红绿兰）有四个全色波段和四个多光谱波段（近

19、红外红绿兰）第20页/共184页 ADS40 ADS40采用单个镜头成像，可见光通过采用单个镜头成像，可见光通过ADS40ADS40的分光镜主件时被的分光镜主件时被按照按照RGBRGB三种色光分出，落在焦平面上各自对应的不同区域，三种色光分出，落在焦平面上各自对应的不同区域， RGBRGB三种色光及近红外波段能够同时对地面相同的区域获取影像。三种色光及近红外波段能够同时对地面相同的区域获取影像。2 2）Leica ADS40/80Leica ADS40/80 利用利用GPSGPS和和IMUIMU技术，三行线阵技术，三行线阵CCDCCD推扫式，多中心投影影像，推扫式，多中心投影影像，每次摄影得到

20、的一行影像对应其单独的投影中心，拍摄得到的是一每次摄影得到的一行影像对应其单独的投影中心，拍摄得到的是一整条带状无缝隙的影像，同一条航线的影像不存在拼接的问题。整条带状无缝隙的影像，同一条航线的影像不存在拼接的问题。第21页/共184页（前视（前视（全色全色）下视（）下视（全色全色）后视（）后视（全色全色）（近红外红）（近红外红绿兰）（绿兰）（多光谱安置于全色阵列之间多光谱安置于全色阵列之间） 全色多光谱全色多光谱利用三个航空摄影条带进行摄影测量利用三个航空摄影条带进行摄影测量第22页/共184页三、航摄影像的分辩率三、航摄影像的分辩率地面分辨率（地面分辨率（RgRg）地面上所能分辨的最小地物

21、地面上所能分辨的最小地物宽度，宽度，也称之为几何也称之为几何分辨率分辨率。动态分辨率动态分辨率底片（反映摄影系统的质量）底片（反映摄影系统的质量）2d2ddmmddR22121()2gmRdR米静态分辨率静态分辨率物镜或胶片物镜或胶片物镜的分辨率物镜的分辨率R物镜分辨微小细部的能力。（线对物镜分辨微小细部的能力。（线对/毫米）毫米）在整个像幅内在整个像幅内R不同，一般不同，一般R中心中心R边缘。边缘。航摄仪有效使用面积内镜头分辨率的要求为每毫米内不少于航摄仪有效使用面积内镜头分辨率的要求为每毫米内不少于25线线对对 只有地物大于只有地物大于2 2个像元时才能从图像上正确地分辨出来，即像个像元时

22、才能从图像上正确地分辨出来，即像片上能根据光谱特征判读出地物性质的最小单元的地面宽度。片上能根据光谱特征判读出地物性质的最小单元的地面宽度。第23页/共184页空间分辨率空间分辨率（传感器瞬时视场内观察到地面的宽度，或像素所代表传感器瞬时视场内观察到地面的宽度，或像素所代表的地面范围的大小的地面范围的大小Instantaneous Field Of ViewInstantaneous Field Of View ( (IFOVIFOV) )），也），也可用地面采样距离可用地面采样距离GSD GSD (Ground Sample Distance)(Ground Sample Distance)

23、表示。表示。一个光敏元件通过光学系统后，投一个光敏元件通过光学系统后，投影在地面上的长度。影在地面上的长度。fSHIFOV2 228gRIFOV. IFOV1mIF O V地面分辨率（地面分辨率（RgRg）和空间分辨率（）和空间分辨率（IFOVIFOV）的区别：）的区别：预估扫描成像为模拟图像后的最大成像比例尺：预估扫描成像为模拟图像后的最大成像比例尺：若若=0.1mm=0.1mm4max10IFOV1m1第24页/共184页1 1数字影像的分辨率数字影像的分辨率 对于数字航空影像或航天遥感影像而言，影像分辨率通常指对于数字航空影像或航天遥感影像而言，影像分辨率通常指空空间分辨率间分辨率(IF

24、OV) (IFOV) 或地面采样距离或地面采样距离GSDGSD ，一般以一个像素所代表的，一般以一个像素所代表的地面的大小来表示（米地面的大小来表示（米/ /像素），并不代表能从照片上识别地面物像素），并不代表能从照片上识别地面物体的最小尺寸。体的最小尺寸。 对于对于数字航空影像数字航空影像，其，其成图比例尺与数码相机像素成图比例尺与数码相机像素空间分辨空间分辨率对应关系如下表所示：率对应关系如下表所示：数字航空影像数字航空影像成图比例成图比例尺尺地面采样间隔地面采样间隔（GSDGSD）/cm/cm1 1：500500优于优于0.10.11 1：1 0001 000优于优于0.10.11 1：

25、2 0002 000优于优于0.20.21 1：5 0005 000优于优于0.50.51 1：1 1万万优于优于1.01.01 1：2.5 2.5 万万优于优于2.52.51 1：5 5万万优于优于5.05.0第25页/共184页 对于对于航天遥感影像航天遥感影像，常用卫星空间分辨率与影像，常用卫星空间分辨率与影像成图比例尺成图比例尺对对应关系如下表所示：应关系如下表所示：卫星影像名称卫星影像名称空间分辩力空间分辩力/ m/ m最大成图比例尺最大成图比例尺一般判读的成图比例尺一般判读的成图比例尺MSSMSS79791:501:50万万1:251:25万万TMTM多光谱多光谱3030，全色，全

26、色15151:101:10万万1:51:5万万ASTERASTER多光谱多光谱3030，全色，全色15151:251:25万万1:251:25万万SPOTSPOT（1414）多光谱多光谱2020，全色，全色10101:51:5万万1:2.51:2.5万万SPOT-5SPOT-5多光谱多光谱1010，全色，全色2.52.51:2.51:2.5万万1:11:1万万IRS-P5IRS-P5全色全色2.52.51:2.51:2.5万万1:11:1万万ALOSALOS多光谱多光谱1010，全色，全色2.52.51:2.51:2.5万万1:11:1万万IKONOSIKONOS多光谱多光谱4 4，全色，全色

27、1 11:11:1万万1:51:5千千QuickBirdQuickBird多光谱多光谱2.442.44，全色，全色0.610.611:51:5千千1:21:2千千Geoeye-1Geoeye-1多光谱多光谱1.651.65，全色，全色0.410.411:51:5千千1:21:2千千WorldViewWorldView多光谱多光谱1.81.8，全色，全色0.50.51:51:5千千1:21:2千千资源三号资源三号多光谱多光谱5 5，全色，全色2.52.51:2.51:2.5万万1:11:1万万第26页/共184页2 2、胶片影像分辩率、胶片影像分辩率 像片上或底片上像片上或底片上1mm1mm内分

28、辨出线条的数目。它只与航摄仪、感内分辨出线条的数目。它只与航摄仪、感光材料二者有关。单位：线对光材料二者有关。单位：线对/ /毫米。毫米。“线对线对”指的是一条白线和指的是一条白线和宽度相等的间隔（黑色）。反映了线条及其背景间的特定反差比宽度相等的间隔（黑色）。反映了线条及其背景间的特定反差比，相当于物镜的分辨率相当于物镜的分辨率R R。通常情况下，胶片式航空摄影不直接对。通常情况下，胶片式航空摄影不直接对影像空间分辨率提出要求，如需要，可以通过胶片摄影分辨率和影像空间分辨率提出要求，如需要，可以通过胶片摄影分辨率和摄影比例尺来推算。摄影比例尺来推算。胶片（模拟）航空影像胶片（模拟）航空影像成

29、图比例尺成图比例尺航摄比例尺航摄比例尺地面采样间隔（地面采样间隔（GSDGSD）/cm/cm1 1：5005001 1：2 0002 0001 1：3 5003 5004 47 71 1：1 0001 0001 1：3 5003 5001 1：7 0007 0007 714141 1：2 0002 0001 1：700070001 1：1.41.4万万141428281 1：5 0005 0001 1：1 1万万1 1：2 2万万202040401 1：1 1万万1 1：2 2万万1 1：4 4万万404080801 1：2.5 2.5 万万1 1：2.52.5万万1 1：6 6万万50501

30、201201 1：3.53.5万万1 1：8 8万万第27页/共184页3 3、扫描影像的分辨率、扫描影像的分辨率 当采用胶片影像进行数字摄影测量生产时，需要用影像扫描仪当采用胶片影像进行数字摄影测量生产时，需要用影像扫描仪进行扫描数字化，扫描影像以扫描分辨率表示（微米进行扫描数字化，扫描影像以扫描分辨率表示（微米/ /像素）像素） 。扫。扫描分辨率指描分辨率指影像扫描仪在实现图像的模数转换时，通过扫描元件将影像扫描仪在实现图像的模数转换时，通过扫描元件将扫描对象表示成像素所采用的最小面元单位，即一个扫描像素在原扫描对象表示成像素所采用的最小面元单位，即一个扫描像素在原始胶片上的实际尺寸。始胶

31、片上的实际尺寸。 如果采用大比例尺航摄资料，底片（胶片）扫描分辨率最大不如果采用大比例尺航摄资料，底片（胶片）扫描分辨率最大不得超过得超过6060mm，R=20R=20（m/Mm/M） R R为航片扫描分辨率（为航片扫描分辨率（mm）；）； m m为成图比例尺分母；为成图比例尺分母；M M为航摄为航摄比例尺分母。比例尺分母。 扫描影像的地面分辨率可以通过原始胶片影像的摄影分辨率、扫描影像的地面分辨率可以通过原始胶片影像的摄影分辨率、摄影比例尺及扫描分辨率测算，应优于正射影像的地面分辨率。摄影比例尺及扫描分辨率测算，应优于正射影像的地面分辨率。第28页/共184页4 4、多光谱扫描图像与多光谱摄

32、影图像的区别、多光谱扫描图像与多光谱摄影图像的区别（1 1）多光谱摄影（）多光谱摄影（Multi Spectral PhotographyMulti Spectral Photography） 将几个焦距相同的摄影机组装在一起，各物镜的光轴彼此平行将几个焦距相同的摄影机组装在一起，各物镜的光轴彼此平行，在每个物镜前分别带上不同的波谱滤光片，快门同步，同时对地，在每个物镜前分别带上不同的波谱滤光片，快门同步，同时对地面进行黑白摄影。面进行黑白摄影。（2 2）多光谱扫描（）多光谱扫描（Multi Spectral ScanningMulti Spectral Scanning） 地物的亮度反射到多

33、光谱扫描仪，经过分光系统分成地物的亮度反射到多光谱扫描仪，经过分光系统分成n n个波段个波段，然后分别被光敏元件接收，再将模拟信号进行模，然后分别被光敏元件接收，再将模拟信号进行模/ /数转换，以二数转换，以二进制形式记录在磁带上。进制形式记录在磁带上。（3 3）数据记录的形式）数据记录的形式摄影图像摄影图像以密度的形式记录在胶片上以密度的形式记录在胶片上摄影图像以对数记录摄影图像以对数记录扫描图像扫描图像以亮度的形式记录在磁带上以亮度的形式记录在磁带上扫描图像以真数记录扫描图像以真数记录第29页/共184页四、航摄仪的检定四、航摄仪的检定检校内检校内容容检校要检校要求求像主点位置：像主点位置

34、：x x0 0, y, y0 0与主距与主距f f的的测定；测定；摄影物镜光学畸变差或畸变系摄影物镜光学畸变差或畸变系数大小的测定；数大小的测定；底片压平误差的测定；底片压平误差的测定；框标间距以及框标坐标系的垂框标间距以及框标坐标系的垂直性的测定。直性的测定。距前次检定时间超过距前次检定时间超过2年或快门年或快门曝光次数超过曝光次数超过20000次次经过大修或主要部件更换以后经过大修或主要部件更换以后使用或运输过程中产生剧烈震动使用或运输过程中产生剧烈震动检校方法检校方法实验室检校法实验室检校法试验场检校法试验场检校法自检校法自检校法第30页/共184页2.2 航空摄影航空摄影一、航空摄影过

35、程一、航空摄影过程航摄机在摄影曝光的瞬间物镜主光轴保持垂直地面。航摄机在摄影曝光的瞬间物镜主光轴保持垂直地面。安装在航摄飞机上的航摄仪从安装在航摄飞机上的航摄仪从空中一定角度对地面物体进行空中一定角度对地面物体进行摄影摄影飞行航线一般为东西方向飞行航线一般为东西方向要求航线相邻两张像片应有要求航线相邻两张像片应有60%左右的重叠度左右的重叠度相邻航线的像片应有相邻航线的像片应有30%左右的重叠度左右的重叠度第31页/共184页第32页/共184页激光扫描范围激光扫描范围图像像幅图像像幅机载数码成像系统第33页/共184页第34页/共184页第35页/共184页第36页/共184页第37页/共1

36、84页第38页/共184页竖直摄影竖直摄影：摄影瞬间摄影机的主光轴近似与地面垂直，偏离铅垂线：摄影瞬间摄影机的主光轴近似与地面垂直，偏离铅垂线的夹角小于的夹角小于30，夹角为像片倾角，也叫航摄倾角。，夹角为像片倾角，也叫航摄倾角。1、航摄倾角、航摄倾角二、航空摄影的基本要求二、航空摄影的基本要求第39页/共184页航空摄影分类航空摄影分类按摄影倾角按摄影倾角竖直航空摄影：像片倾角竖直航空摄影：像片倾角 1/10000中比例尺航空摄影：中比例尺航空摄影：1/100001/50000小比例尺航空摄影：小比例尺航空摄影： 1/50000第40页/共184页123Lxlx三度重叠三度重叠（立体观测和（

37、立体观测和像片模型连接必需的条像片模型连接必需的条件）件） 航线方向相邻两张像片的重航线方向相邻两张像片的重叠部分占像幅的百分比叠部分占像幅的百分比个别点的航向重叠度个别点的航向重叠度高差高差应达到应达到56%65%，最小应有，最小应有50%2、像片重叠度：、像片重叠度：（1）航向重叠度：）航向重叠度：第41页/共184页 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片（三度）重叠部分（摄影测量选定控制点的重叠部分称之为三片（三度）重叠部分（摄影测量选定控制点的要求）。二度重叠中的要求）。二度重叠中的1，3像片的重叠部

38、分不能太小。因为像片像片的重叠部分不能太小。因为像片最边缘部分的影像，清晰度很差，会影响量测的精度。所以，一最边缘部分的影像，清晰度很差，会影响量测的精度。所以，一般情况下要求航向重叠度最小不能小于般情况下要求航向重叠度最小不能小于53，旁向重叠度不能小，旁向重叠度不能小于于15。最好航向保持在。最好航向保持在6065，旁向重叠度保持，旁向重叠度保持1530。第42页/共184页摄影基线摄影基线B ：航向相邻两个摄影站间的距离：航向相邻两个摄影站间的距离(1% )xBmPl第43页/共184页像片航向重叠度像片航向重叠度%100%100%100%lblLBLLXPXXXxlPmBx%)1(l

39、像幅边长像幅边长b 像片基线长度像片基线长度B 摄影基线长度摄影基线长度第44页/共184页-1-1Lyly相邻航线像片的重叠部分占像幅的百分比相邻航线像片的重叠部分占像幅的百分比个别点的旁向重叠度个别点的旁向重叠度高差高差应达到应达到30%35%旁向航带间距为旁向航带间距为(1%)yyDmPl （2 2）旁向重叠度：）旁向重叠度：第45页/共184页（3)3)摄影基线（摄影基线（BxBx）及航线间距（）及航线间距（ByBy）BxBx相邻两个摄站的距离（摄影基线）相邻两个摄站的距离（摄影基线）ByBy相邻两条航线之间的距离相邻两条航线之间的距离( (航线间航线间距距) )(1)xxxBLq(1

40、)yyyBLq1.5STS有效（4)4)一个立体像对的有效面积一个立体像对的有效面积S S有效有效（5)5)摄区（摄区（S S）的像片数）的像片数T T（6)6)若已知一条航线上相邻两张像片的重叠度为：若已知一条航线上相邻两张像片的重叠度为：q 1.2 , q 1.2 , 则：则：) 2i)(q1 (qq1212i1S有效有效= Bx By第46页/共184页aASEPfHHfLlm1 视摄影像片水平、地面取平均高程视摄影像片水平、地面取平均高程时，像片上的线段时，像片上的线段l与地面上相应的水与地面上相应的水平距平距L之比称为摄影比例尺之比称为摄影比例尺：摄影机相对平均海水面的：摄影机相对平

41、均海水面的高度。通过相对航高高度。通过相对航高H与摄影地区地与摄影地区地面平均高度面平均高度h基基，计算得到，计算得到H绝绝f f为摄影机主距，为摄影机主距，H H为航高为航高摄影机相对某一基准面的摄影机相对某一基准面的高度。（通常基准面取测区地表平均高度。（通常基准面取测区地表平均高程平面），简称航高。高程平面），简称航高。3 3、摄影比例尺的选择原则、摄影比例尺的选择原则第47页/共184页（2 2）主比例尺）主比例尺：由像主点航高计算出来的比例尺，概略地代表该：由像主点航高计算出来的比例尺，概略地代表该张航片的比例尺。张航片的比例尺。（1 1）平均比例尺）平均比例尺：以各点的平均高程为起

42、始面计算出来的比例尺：以各点的平均高程为起始面计算出来的比例尺第48页/共184页地面起伏，使得一张像片不同像点的比例尺变化地面起伏，使得一张像片不同像点的比例尺变化第49页/共184页1 1）从判读的角度）从判读的角度通常：通常：K=1/2R1/4RK=1/2R1/4R，R R为航摄资料的质量，为航摄资料的质量， K K为图像比。为图像比。2 2）从测图的角度分析）从测图的角度分析图像比图像比K K与测绘一幅地形图所需要的立体模型数与测绘一幅地形图所需要的立体模型数N N有关有关NS有有效效一一幅幅图图的的面面积积2221(1)(1)xyxyxyLLMqqllmk21Nk航摄资料的质量（航摄

43、资料的质量（R R）能否满足图像比（）能否满足图像比（K K）的要求）的要求（3 3）选择原则）选择原则一个立体像对的有效面积一个立体像对的有效面积S S有效有效=Bx=BxBy=(1-qx)(1-qy)lx.lyBy=(1-qx)(1-qy)lx.lym m2 2摄区（摄区（S S）的像片数）的像片数T T1.5STS有效第50页/共184页已知：已知： qx=60% qy=20% lx=ly=55 mmqx=60% qy=20% lx=ly=55 mmf=50mm W=80km/h 1/m=1/10000f=50mm W=80km/h 1/m=1/10000则：则：Bx=(1-qx)lxB

44、x=(1-qx)lxm=(1-60%)55m=(1-60%)5510000=220m10000=220m若每条航线共有像片若每条航线共有像片2424张张一条基线所需时间一条基线所需时间 =Bx/w=220=Bx/w=2203600/(803600/(801000)=9.9(s)1000)=9.9(s)第51页/共184页一条航线约为一条航线约为4 4分钟（考虑转弯，定为分钟（考虑转弯，定为1010分钟）分钟）则：一小时可摄影则：一小时可摄影6 6条航线，条航线，S=(6-1)(24-3)(1-60%)(1-20%)0.55S=(6-1)(24-3)(1-60%)(1-20%)0.552 210

45、000100002 2=10.2km=10.2km2 2即：一小时就能完成摄影面积即：一小时就能完成摄影面积1010平方公里。平方公里。一个立体像对的有效面积一个立体像对的有效面积S S有效有效=Bx=BxBy=(1-qx)(1-qy)lx.lyBy=(1-qx)(1-qy)lx.lym m2 26 6条航线的有效面积为：条航线的有效面积为：第52页/共184页mb：为航摄比例尺分母：为航摄比例尺分母 mk：为成图比例尺分母：为成图比例尺分母kbmcm测绘小比例尺地形图时，航摄比例尺大于测图比例尺测绘中比例尺地形图时，航摄比例尺略大或接近测图比例尺测绘大比例尺地形图时，航摄比例尺小于测图比例尺

46、比例尺类别比例尺类别航摄比例尺航摄比例尺成图比例尺成图比例尺大比例尺大比例尺1:2000 1:30001:2000 1:30001 1： 500 500 1:4000 1:60001:4000 1:60001 1：1 0001 0001:8000 1:1200 1:8000 1:1200 1 1：2 0002 0001:5 0001:5 000中比例尺中比例尺1:15 000 1:20 000(1:15 000 1:20 000(像幅像幅 2323* *23) 23) 1:10 000 1:25 0001:10 000 1:25 0001:25 000 1:35 000(1:25 000 1:

47、35 000(像幅像幅 23232323）1:10 0001:10 000小比例尺小比例尺1:20 000 1:30 0001:20 000 1:30 0001:25 0001:25 0001:35 000 1:55 0001:35 000 1:55 0001:50 0001:50 000第53页/共184页Ll4、航线弯曲：、航线弯曲：航线弯曲度：航线弯曲度： 把一条航线的航摄像片根据地物影像拼接起来，各张像片的主把一条航线的航摄像片根据地物影像拼接起来，各张像片的主点连线不在一条直线上，而呈现为弯弯曲曲的折线，称航线弯曲点连线不在一条直线上，而呈现为弯弯曲曲的折线，称航线弯曲 航线最大弯曲

48、矢量与航带两端像主点连线航线最大弯曲矢量与航带两端像主点连线L之比的百分数。要之比的百分数。要求航线弯曲度不得大于求航线弯曲度不得大于3%。第54页/共184页 一张像片上相邻主点连线与同方向框标连线间的夹角。要求一张像片上相邻主点连线与同方向框标连线间的夹角。要求旋片角不得大于旋片角不得大于6，个别最大不能超过，个别最大不能超过8 。像片旋角过大会减少立体像对的有效范围像片旋角过大会减少立体像对的有效范围5、像片旋角：、像片旋角：第55页/共184页6)6) 在一个摄区内出现最大旋偏角的像片不得超过摄区像片总数的在一个摄区内出现最大旋偏角的像片不得超过摄区像片总数的4%4%。规范规定（规范规

49、定（20052005年年1010月）：月）：1 1）1/m 1/m 1:70001:7000，相对航高，相对航高1200m1200m时，时，660 0，最大不超过，最大不超过8 80 02 2）1:35001:35001/m 1:70001/m 1:7000，880 0，最大不超过，最大不超过10100 03)3) 1/m 1:3500 1/m 1:3500，10100 0，最大不超过，最大不超过12120 04)4) 当采用数字测图法时可在上述各项规定的基础上，相应放宽当采用数字测图法时可在上述各项规定的基础上，相应放宽2 20 0执行。执行。5)5) 在一条航线上，达到或接近最大旋偏角的像

50、片数不得超过三片在一条航线上，达到或接近最大旋偏角的像片数不得超过三片，且不得连续。，且不得连续。第56页/共184页HHmmHHmmHfm%5%51即要求（理想情况） 同一条航线上相邻像片的航高差不应大于同一条航线上相邻像片的航高差不应大于20m20m；同一航带内最；同一航带内最大航高与最小航高之差不得大于大航高与最小航高之差不得大于0m0m；摄影；摄影分区分区内实际航高与设计内实际航高与设计航高之差不得大于航高之差不得大于50m50m；当相对航高大于当相对航高大于10001000米时，其米时，其实际航高与实际航高与设计航高之差不得大于设计航高的设计航高之差不得大于设计航高的5 5 。6、航

51、高保持、航高保持(大比例尺航空摄影）：大比例尺航空摄影）：测量规范测量规范航高航高规定：规定：第57页/共184页三、航空摄影工作的实施三、航空摄影工作的实施第58页/共184页第59页/共184页 设计用图应选择可靠、出版时间较近的地形图作为航摄设计用设计用图应选择可靠、出版时间较近的地形图作为航摄设计用图；其比例尺一般应根据测图比例尺来选择，在兼顾设计精度和设图；其比例尺一般应根据测图比例尺来选择，在兼顾设计精度和设计工作量的同时，保证设计用图比例尺和航摄比例尺的倍率在计工作量的同时，保证设计用图比例尺和航摄比例尺的倍率在2 2一一5 5倍之间。倍之间。 成图比例尺成图比例尺设计用图比例尺

52、设计用图比例尺1:10001:10001:11:1万万1:11:1万万1:2.51:2.5万万1:51:5万万1:101:10万万1:101:10万万1:251:25万万2 2）根据成图比例尺选择设计用图比例尺）根据成图比例尺选择设计用图比例尺选择原则选择原则：1 1）摄区新近出版的基本比例尺地形图）摄区新近出版的基本比例尺地形图（1 1）确定航摄设计用图）确定航摄设计用图1 1航摄准备航摄准备第60页/共184页（2 2）确定航摄分区）确定航摄分区1 1）原则）原则a a 分区界线应与图廓线相一致；分区内的地物景物反差分区界线应与图廓线相一致；分区内的地物景物反差/ /地貌类型地貌类型应尽量

53、一致。应尽量一致。b b 分区内的地形高差一般不大于四分之一航高；当航摄比例尺大于分区内的地形高差一般不大于四分之一航高；当航摄比例尺大于或等于或等于1 1：70007000时时, ,一般不应大于六分之一航高一般不应大于六分之一航高c c 若情况允许，航摄分区的跨度应尽量划大，应考虑用户提出的加若情况允许，航摄分区的跨度应尽量划大，应考虑用户提出的加密方法和布点方案的要求；密方法和布点方案的要求；第61页/共184页e e 划分航摄分区时，应考虑航摄飞机侧前方安全距离与安全高度。划分航摄分区时，应考虑航摄飞机侧前方安全距离与安全高度。f f 当采用当采用GPSGPS辅助空三航摄时，划分分区除应

54、遵守上述规定外，还辅助空三航摄时，划分分区除应遵守上述规定外，还应确保分区界线与加密分区界线相一致或一个摄影分区内可涵盖多应确保分区界线与加密分区界线相一致或一个摄影分区内可涵盖多个完整的加密分区。个完整的加密分区。d d 当地面高差突变，地形特征差别显著或有特殊要求时，可以破图当地面高差突变，地形特征差别显著或有特殊要求时，可以破图幅划分航摄分区。幅划分航摄分区。第62页/共184页a a 划分摄影分区划分摄影分区1/m1/m1:80001:8000时时 h h最高最高-h-h最低最低HH摄摄/4/41/m1:80001/m1:8000时时 h h最高最高-h-h最低最低HH摄摄/6/62

55、2）实施过程）实施过程第63页/共184页b b 绘制分区截面图绘制分区截面图第64页/共184页c c 计算（对某一摄影分区而言）计算（对某一摄影分区而言）H H相相= f m= f mh h平平= (h= (h最高最高+h+h最低最低) /2) /2h = h = h h平平- -h最高最高H H绝绝=H=H相相+h+h平平 H H低低=H=H绝绝-h-h最大最大Hh)q1(qqHh)q1(qqyyyxxx)q1 (ml)q1 (LBxxxxx摄影基线摄影基线航线间距航线间距)q1(ml)q1(LByyyyy第65页/共184页每一条航线的相片数每一条航线的相片数 1int(1) 1xNB

56、摄影分区的长度2int() 1yNB分区的宽度21NNN分区航线数分区航线数摄影分区总相片数摄影分区总相片数允许最长曝光时间允许最长曝光时间fwHtmax低第66页/共184页 航空摄影选用航空摄影选用RC-30航摄仪，焦距选用航摄仪，焦距选用152.4mm，像幅为，像幅为23cm*23cm。 摄区东西向摄区东西向132km，南北向，南北向112km，为一矩形区域，总面积为，为一矩形区域，总面积为14784km2。 测区包含平面和丘陵两种地形，海拔高度平地最低点为测区包含平面和丘陵两种地形，海拔高度平地最低点为23m，最高海拔为最高海拔为247m。测区内低点平均高程为。测区内低点平均高程为32

57、m，高点平均高程为，高点平均高程为198m。 例如：例如： 航向重叠要求为航向重叠要求为65%65%，最小不得小于，最小不得小于60%60%；旁向重叠要求为；旁向重叠要求为35%35%，最小不得小于最小不得小于25%25%。（3 3）航线敷设按常规的东西向敷设；航向覆盖超出测区边界线不）航线敷设按常规的东西向敷设；航向覆盖超出测区边界线不少于少于2 2条基线，旁向覆盖超出测区边界线不少于像幅的条基线，旁向覆盖超出测区边界线不少于像幅的50%50%。（4 4）采用）采用GPSGPS导航，按设计坐标曝光；不敷设构架航线导航，按设计坐标曝光；不敷设构架航线第67页/共184页高差高差第68页/共18

58、4页（3 3）航线和航线敷设）航线和航线敷设a) a) 航线飞行方向：东西向直线飞行，特定条件下可根据需要调整航线飞行方向：东西向直线飞行，特定条件下可根据需要调整b) b) 航线应平行于图廓线，位于摄区边缘的首末航线应设计在摄区航线应平行于图廓线，位于摄区边缘的首末航线应设计在摄区边界线上或边界线外边界线上或边界线外 ；c)c)航线按图幅中心线或按相邻两排成图图幅的公共图廓线敷设时，航线按图幅中心线或按相邻两排成图图幅的公共图廓线敷设时，应确保最高点对摄区边界图廓保证的影响和与相邻航线重叠度应确保最高点对摄区边界图廓保证的影响和与相邻航线重叠度第69页/共184页d) d) 尽可能避免像主点

59、落水；尽可能避免像主点落水；e) e) 采用采用GPSGPS领航和辅助空三航摄时，应计算出每条航线首末摄站的领航和辅助空三航摄时，应计算出每条航线首末摄站的经纬度。经纬度。f) GPSf) GPS辅助空三航摄时，加密分区航线两端按合同要求布设构架航辅助空三航摄时，加密分区航线两端按合同要求布设构架航线。线。第70页/共184页2 2、航摄实施、航摄实施原则原则：利于缩短成图周期、降低成本、提高测绘综合效率：利于缩短成图周期、降低成本、提高测绘综合效率比例尺选择比例尺选择成图比例尺成图比例尺航摄比例尺航摄比例尺1 1：5005001 1：2 0002 0001 1：3 5003 5001 1：1

60、 0001 0001 1：3 5003 5001 1：7 0007 0001 1：2 0002 0001 1：700070001 1：1.41.4万万1 1：5 0005 0001 1：1 1万万1 1：2 2万万1 1：1 1万万1 1：2 2万万1 1：4 4万万1 1：2.5 2.5 万万1 1：2.52.5万万1 1：6 6万万1 1：5 5万万1 1：3.53.5万万1 1：8 8万万1 1：1010万万1 1：6 6万万1 1：1010万万（1 1）航摄比例尺的选择）航摄比例尺的选择前提前提：确保测图精度：确保测图精度第71页/共184页5 5）彩红外、真彩色摄影，在北方一般避开冬