第4讲-航空摄影

补充知识

航空摄影摄影测量学Photogrammetry一、航空摄影的基本概念二、航空摄影机三、航空摄影及其基本要求四、几种航摄相机简介主要内容五、色的原理一、航空摄影的基本概念

航空摄影就是以航空飞行器(飞机、汽球、飞艇等)为平台，用航空摄影机按摄影计划摄取地面物体影像的过程。二、航空摄影机1、量测用摄影机1109542876113①外壳②镜筒③物镜④滤光片⑤暗匣⑥压片机构⑦卷片轴⑧操纵器⑨坐架⑩减震器⑪吸气管12341234镜箱：

由外壳和镜筒组成，光路部分是由物镜和滤光片组成的高质量的光学系统，滤光片用以减少红外线对摄影质量的影响，物镜的焦平面有一贴附框，上面有框标记号，称为框标平面。二、航空摄影机返回目录摄影时感光材料紧密贴附在承片框上，承片框四边的中点有一个齿形标记，称为机械框标；有的航空摄影机在承片框四隅各有一个用光源照明的光学框标。连接框标可构成像平面框标直角坐标系。暗箱：容纳底片（120~160米）;控制软片按固定长度输送;使底片在曝光时刻严格展平于焦平面。坐架的功能：与减震器相连，减少飞机震动的影响。它还能使航摄仪相对于飞行方向定向，并使光轴安置于铅垂的位置。操纵器：可以启动和终止航摄仪的工作，控制摄影的曝光时间。二、航空摄影机摄影测量中摄影机的作用除了获取影像外，还起着测量仪器的作用。因此，摄影测量对航摄仪有特殊的要求。（目的：影像要有清晰而精确，具有良好的判读性和几何特性）(1)、物镜的分解力必须很高，像差要校正得好，特别是畸变差，直接影响到成图精度，应该得到非常严格的控制。(2)、物镜的透光力要强，焦面照度要分布均匀，光学影像反差的能力要大。二、航空摄影机2、对航空摄影机的特殊要求(3)、结实耐用，要有良好的减震作用，防止影像的模糊。(4)、不允许有像点移位，因此必须有像移补偿装置。并且，航摄仪的快门必须有较宽的曝光时间变更范围（1/100~1/1000秒）。(5)、压平系统应使航摄软片完全吻合于贴附框平面。(6)、内方位元素必须精确确定。(7)、像距为定值（主距)。(8)、抗温差、抗过载。二、航空摄影机像片的内方位元素（x0,y0,f0）二、航空摄影机二、航空摄影机3、航摄仪的分类按摄影机主距长度分：短焦距（<150mm）中焦距（150300mm）长焦距（>300mm）～按像场角分：窄角（<50）常角（50<

<75）宽角（75<

<100）特宽角（100<

<120）超宽角（120<）1.RC系列（徕卡）:瑞士威特（wild）厂

RC10：23cmX23cm、四种焦距、自动测光、检影器

RC20：RC10的基础上加了FMC（64mm/s) RC30：RC20的基础上加了ASCOT2.RMK型航摄仪德国奥普托（Opton）厂生产五个不同焦距的物镜像幅：23cm×23cm，自动测光系统3.MRB型航摄仪:德国蔡司厂

22.6cmx22.6cm、三种焦距、FMC（30mm/s）、自动测光、GPS导航

UCD数字航摄仪是目前世界上最先进的大幅面、高精度数字航摄系统之一，具备高分辨率、高几何精度和成像性能，能够连续摄影并高速转移和存储大量数字航摄影像。其主要性能参数如下：●全色波段影像尺寸：11500*7500点●全色波段像素大小：9µm●实际物理幅面：103.5mm*67.5mm●全色波段镜头焦距：100mm●快门速度：1/500—1/60●曝光速度（可调）：一景/0.75秒（最快）●机载设备容量：大于1.5TB（能存储无压缩影像2775张）●影像的几何精度：小于2µm●像移补偿（FMC）：TDI控制，最大50个像素UCD数字航摄仪特点三、航空摄影及其基本要求1、航空摄影

摄区划分航线不宜过长地形大致相同三、航空摄影及其基本要求航空摄影三、航空摄影及其基本要求机载数码成像系统三、航空摄影及其基本要求三、航空摄影及其基本要求量测相机的特点：1.像距是一个固定的已知值（主距）2.像机的承片框上具有框标标志3.像片的内方位元素是已知值4.像机镜头的畸变差要小，分辨力要高，透光率要强，应具有良好的光学特性5.镜箱与暗箱是分开的，一般具有多个暗箱1、航摄倾角

航摄倾角（像片倾角）:

摄影主光轴与铅垂方向的夹角。

二、航空摄影的基本要求三、航空摄影及其基本要求三、航空摄影及其基本要求二、航空摄影的基本要求按航空摄影倾角分类(1)竖直航空摄影

(2)倾斜航空摄影1.像片上各部分摄影比例尺不一致，越接近地平线，比例尺越小2.地形起伏地区，面向航摄仪的斜坡变长增长，背向缩短3.由于空中蒙雾度的影响，靠近地平线一边影像分辨率和清晰度都降低，减少了像片使用面积军事侦察和空中广告三、航空摄影及其基本要求二、航空摄影的基本要求竖直航空摄影：（用户需求）面积航空摄影、条状地带航空摄影和独立地块航空摄影面积航空摄影：测绘地形图、大面积资源调查条状地带航空摄影:公路、铁路、输电线路定线；江河流域规划治理独立地块航空摄影：大型工程建设和矿山勘探部门2、摄影比例尺

三、航空摄影及其基本要求摄影比例尺的选择比例尺类别航摄比例尺成图比例尺大比例尺1:20001:30001：5001:40001:60001：10001:80001:120001：20001:5000中比例尺1:150001:20000(像幅23*23)1:100001:250001:250001:35000(像幅23×23）1:10000小比例尺1:200001:300001:250001:350001:550001:50000三、航空摄影及其基本要求

相对航高：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程平面，有）绝对航高：摄影机相对平均海水面的高度。

3、像片的重叠度

像片的重叠度：当相邻的两张像片拍摄景区有重叠时， 重叠部分占整张像片的比例。

要求航向重叠度旁向重叠度

三、航空摄影及其基本要求像片重叠度三、航空摄影及其基本要求式中l像幅边长b像片基线长度B摄影基线长度三、航空摄影及其基本要求

可得摄影重叠度的参考计算式可见，由于地形起伏的影响，为了达到用户要求的重叠度px’，平均基准面上的重叠度px必须大于px’，即必须在用户规定的重叠度基础上增加地形起伏引起的重叠度改正数。4、航线弯曲度

航线弯曲度：航线两端像片的像主点间的直线距离l与偏离该直线最远的像主点到直线的距离之比

三、航空摄影及其基本要求5、像片旋转角

像片旋转角：相邻两张像片的像主点连线与像幅沿航线方向的两框标连线间的夹角。三、航空摄影及其基本要求要求：

摄区边界的图廓，航向超出图廓线不少于一条基线，旁向超出图廓线不少于整张像片的50％，最少不少于30％6、飞行质量----满幅三、航空摄影及其基本要求三、航空摄影及其基本要求7、曝光时间与曝光时间间隔曝光时间：由于曝光时间内航摄仪相对于地面运动，导致影像线性模糊。aaa′δWtSS′A三、航空摄影及其基本要求摄影质量检查项目：1.负片影像是否清晰，框标影像是否齐全、像幅四周指示器件的影像（如水准气泡）是否清晰可辨。2.因太阳高度角的影响，地物阴影长度是否超过摄影规范的规定，地物阴暗和明亮部分的细部能否辨认清楚。3.航摄负片上是否存在云影、划痕、折伤和乳剂脱落等。4.负片黑度是否符合要求，影像反差和蒙翳不得大于规范要求。5.航带的直线性、航带间的平行性、像片影像的重叠度、航高差和摄影比例尺等都要检查评定，不得超出规定指标。航空摄影技术过程用户单位航摄单位航摄委托书申请升空权航空主管部门签订技术合同制定技术计划航空摄影与处理检查验收送审1234567ADS40推扫式传感器与RC30框幅式相机的区别四、几种航摄相机简介三个全色线阵CCD，每个为2X12000像素四个多光谱线阵CCD，每个为12000像素像素尺寸为6.5μm视场角64°数据率45MB/秒数据压缩率2-20重量70公斤输入电压：28V耗电量：820W-920WADS40（Leica/Helava）四、几种航摄相机简介ADS图像-柏林-Alexanderplatz~1:70000日期:1999.4.23飞行高度:9,840英尺3,000米地面采样距离:GSD25cmADS图像-柏林-Alexanderplatz~1:35000日期:1999.4.23飞行高度:9,840英尺3,000米地面采样距离:GSD25cmADS图像-柏林-Alexanderplatz~1:17500日期:1999.4.23飞行高度:9,840英尺3,000米地面采样距离:GSD25cmADS图像-柏林-Alexanderplatz~1:8000日期:1999.4.23飞行高度:9,840英尺3,000米地面采样距离:GSD25cmADS图像-柏林-Alexanderplatz~1:4000日期:1999.4.23飞行高度:9,840英尺3,000米地面采样距离:GSD25cmADS图像-柏林-Alexanderplatz~1:2000日期:1999.4.23飞行高度:9,840英尺3,000米地面采样距离:GSD25cmADS图像-柏林-Alexanderplatz~1:1000日期:1999.4.23飞行高度:9,840英尺3,000米地面采样距离:GSD25cmADS图像-柏林-Alexanderplatz~1:500日期:1999.4.23飞行高度:9,840英尺3,000米地面采样距离:GSD25cmADS40-传感器系统构成OI40操作平台SH40传感头MM40存贮器DO64CU40控制单元IMU 集成在SH40传感头GPS 集成在CU40控制单元FCMS 飞行控制管理系统（软件）POS 位置及高度计算机集成在CU40PAV30 不包括在标准配置中 PAV30SH40探头特性

3个全色线阵CCD，每个为

2x12000象元,交错3.25m

4个多光谱线阵CCD，每个12,000象元

象元大小:6.5mx6.5m

视场角(FOV)/宽度角:64°

焦距:62.77mm

立体角:16°,26°,42°SH40探头镜头成像面电子部分视频摄象机IMU温度系统前盖玻璃滤镜及三色分色器

成像面CCD非对称放置不对称的优点可选择不同的立体角14.2°,28.4°,42.6°调整处理不同单一的数学公式交错的全色线阵近红外RGB后视前视28.4°14.2°聚焦面交错的线阵CCD交错的CCD线阵CCD单线阵两个12KCCD线阵，交错

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象素一个12KCCD线阵20cmbars50cmbarsSiemensStardiameter8m20cmbars50cmbarsSiemensStardiameter8m校正影像1级高分辨率校正影像1级NoaliasingeffectsAliasingeffects三线阵推扫式扫描组成后视线组成下视线组成前视线后视下视前视四、几种航摄相机简介ADS40与RC30影像的概念不同重叠航空像片前视下视后视连续推扫不连续视野图像机载数字传感器ADS40航空相机RC30四、几种航摄相机简介影像重叠机载数字传感器ADS40航空相机RC30所有目标记录三次对于60%重叠度的飞行只有60%的目标在三张照片上

不是所有目标记录三次四、几种航摄相机简介DMCDigitalMappingCamera(Z/Iimaging)四、几种航摄相机简介

DMC是Zeiss和Z/I在2000年共同推出的一款机载面阵CCD数码相机。它用多个小面阵CCD相机，通过影像拼接技术和专用后处理软件，形成了具有虚拟投影中心的大面阵CCD相机，画面尺寸和视场基本与目前的胶片摄影机相当，是一种有发展前景的航空用数字传感器。四、几种航摄相机简介四、几种航摄相机简介四、几种航摄相机简介太阳光通过三棱镜变为七色光日光红橙黄绿青蓝紫五、色的原理五、色的原理颜色的性质所有颜色都是对某段波长有选择地反射而对其它波长吸收的结果颜色的性质由明度、色调、饱和度来描述明度（Lightness,强度,Intensity）色调（Hue）饱和度(Saturation)五、色的原理明度（Lightness,强度,Intensity）是人眼对光源或物体明亮程度的感觉。物体反射率越高，明度就越高。白比灰，黄比红光源：亮度越大，明度越高黑白图象：灰度、灰阶五、色的原理灰度（明度）、灰阶五、色的原理色彩彼此间相互区分的特性。可见光波段的不同波长刺激人眼产生了不同色彩（红—紫）的感觉。从红到紫是可见光谱上存在的颜色，每种颜色对应一个波长值，是光谱色。有时刺激人眼的光波不是单一波长，而是一些波长的组合，也可构成一些颜色，但它们找不到对应的波长值，不叫光谱色。色调（Hue）五、色的原理彩色纯洁的程度，即光谱中波长段是否窄，频率是否单一的表示。对于光源，发出的若是单色光就是最饱和的彩色。黑白色只用明度描述，不用色调、饱和度描述。饱和度(Saturation)五、色的原理三原色与三补色

1、三原色摄影中把红色光、绿色光、蓝色光称为三原色光，相应的颜色称为三原色。

红光

+绿光

+蓝光

=白光五、色的原理2、三补色任何两种色光相加后如能产生白光，这两种色光就互称为补色光。

红光+青光

=白光

绿光+品光

=白光

蓝光+黄光

=白光三补色等量相加为黑色。五、色的原理色光的组成原理1、加色法

加色法是指利用色光相加原理，直接用红、绿、蓝三种原色光以不同比例混合来得到所需色光的方法。如：红+绿

——黄、红

+蓝

——品、

蓝

+绿

——青等。如果感光材料能恢复原物各部分的原色比例，便可得到与原物彩色相同的有色影像。五、色的原理2、减色法

从某一混合色光中减去一种或几种色光而得到另一种色光的方法。

白光

—

蓝光

=黄光

白光

—

绿光

=品光

白光

—

红光

=青光

白光

—红光

—

绿光

=蓝光

白光

—

红光—

蓝光

=绿光原色滤光片：只能透过可见光的1/3，补色滤光片：可透过可见光的2/3。五、色的原理六、中心投影透视变换成图1中心投影：投射线会聚于一点的投影称为中心投影。

投影平面投影射线投影点投影中心2平行投影投射线相互平行的投影为平行投影。正摄投影斜投影3双心投影两个投影中心和两个投影平面当作一个整体，对同一个物体进行投影。4透视变换将平面上的点、线作中心投影，在投影平面P上，得到一一对应的点、线，这种经中心投影取得的一一投影关系，成为透视变换。EPNnTTvv(V)(V)CcOoShihiWhohohchcEsJi5透视变换中的重要点、线、面面：地面E、像片面P、主垂面W、真水平面E