遥感实验1-立体像对

遥感实验

实验一航片的立体观察与判读标志的建立2021/5/91一、实验目的1．了解航片上的像片重叠度并进行测量——主要是航向重叠；2．学会利用立体镜进行立体观察，包括观察正立体效应与反立体效应3．学会建立遥感影像判读标志，并能够利用判读标志阅读遥感影像2021/5/92二、实验原理早在1839年，英国著名的科学家温特斯顿就在思考一个问题——“人类观察到的世界为什么是立体的？”进过一系列研究发现：因为人长着两只眼睛。人双眼大约相隔6.5厘米，观察物体两只眼睛从不同的位置和角度注视着物体，左眼看到左侧，右眼看到右侧2021/5/93大脑可以通过对比这两副不同的“影像”自动区分出物体的距离远近，从而产生强烈的立体感。引起这种立体感觉的效应叫做“视觉位移”，形成天然的立体观察。

用两只眼睛同时观察一个物体时物体上每一点对两只眼睛都有一个张角。物体离双眼越近，其上每一点对双眼的张角越大，视差位移也越大。2021/5/94二、实验原理交会角：根据几何关系，视线的交会角α的大小决定地物点的远近，交会角大的物体距离近，交会角小的物体距离远。关系式如下：2021/5/95二、实验原理一般情况下，D等于25cm时眼睛感觉最舒服，该距离为明视距离。α小于30′时，就逐渐失去辨别远近的能力，这时的距离一般为450ｍ，所以450ｍ为人眼能看出立体的观察半径。2021/5/96二、实验原理(一)立体观察原理用光学仪器或肉眼对一定重叠率的像对进行观察，获得地物和地形的光学立体模型，称为像片的立体观察。人的双眼具有观察事物远近和产生立体感觉的能力航摄像片的立体观察就是模仿人眼观察立体时所需要的条件，使人们建立起立体的感觉。2021/5/97二、实验原理●人造立体观察1）人造立体视觉：如右图所示，通过观察影像，不观察实物而获取的立体感觉称为人造立体视觉。空间景物在感光材料上构像，再用人眼观察构像的像片产生生理视差，重建空间景物的立体视觉，所看的空间景物称为立体影像，产生的立体视觉称为人造立体视觉。2021/5/98二、实验原理2）立体像对采用摄影方法，在不同的摄影站，用同一焦距的航摄仪对同一地物进行摄影，得到两张类似于视网膜物体形像性质的像片，这两张像片称作立体像对，简称像对。像对上的影像有着类似生理视差的一种视差，叫做左右视差。2021/5/99二、实验原理3）人造立体观察当用双眼去观察一组立体像对时，像片影像的不同左右视差，反映到双眼就构成了不等的生理视差，由此便产生了与观察实物一样的立体感觉。将这种在一定的人为条件下，通过对立体像对进行观察，从而获取立体感觉的观察叫人造立体观察。这就是利用航摄像片进行立体观察的基本原理。2021/5/910

二、实验原理（二）航片重叠度在拍摄特定目标时，常采用航线连续拍摄。1.

航向重叠度沿一条航线对地面上狭长地带或线状地物进行的连续摄影。相邻两像片之间有一部分互相重叠，这重叠的部分叫航向重叠。航向重叠的面积与一张像片的总面积之比称为航向重叠度，它一般为60％，不得小于53％。2021/5/911

二、实验原理航向重叠123456单张像片的覆盖面积123456立体重叠区2021/5/912二、实验原理2.

旁向重叠度沿数条互相平行的直线航线对一个广大地区进行的连续的，布满全区的摄影。它除了有航向重叠外，在相邻航线的诸相邻像片之间应有一定的旁向重叠。旁向重叠面积与一张像片的总面积之比叫做旁向重叠度，一般为15％～30％。2021/5/913二、实验原理旁向重叠航向重叠2021/5/914二、实验原理（三）航空像片的立体观察两个相机从相距一定距离的两点对同一目标进行摄影，产生的重叠图像，就是立体像对。将成为像对的来两张遥感影像并排排列，如果左眼看左边的图像，右眼看右边的图像，就会产生目标物的立体视觉效果，称为立体观察。2021/5/915二、实验原理1.像对的立体观察条件根据天然立体观察的性质，必须满足下列条件，才能将像对构成光学立体模型：⑴必须是由不同的摄影站对同一地区所摄影的两张像片。⑵两张像片的比例尺相差不得超过16%。2021/5/916二、实验原理⑶两眼必须分别各看两张像片上的相应影像，即左眼看左像，右眼看右像。⑷像片所安放的位置，像片所安放的位置，必须能使相应视线成对相交，相应点（两像片上相同景物，同名像点）的连线与眼基线平行2021/5/917二、实验原理⒉用立体镜观察像片的方法立体镜：透镜式立体镜、反光式立体镜、扫描式立体观测仪和主体显微镜等

。2021/5/918二、实验原理2021/5/919二、实验原理1）像片定向取一对像对，分别找出像主点，确定像片方位线像片定向是用针刺出每张像主点O1、O2，并将其转刺于相邻像片上O′1

和O′2，在像片上画出像片基线O1O′2

和O′1O2，再在图纸上画一条直线，使两张像片上基线O1O′2

和O′1O2

与直线重合。2021/5/9202021/5/921二、实验原理2）安置航片

将立体镜放在像对上，使立体镜观察基线与像片基线平行，距离适中。同时用左眼看左像，右眼看右像。3）镜下观察

开始观察时，可能会有三个相同的影像（左、中、右）出现，这时要凝视中间清晰的目标（如道路、田地），如该目标在中间的影像出现双影，可适当转动像片，使影像重合，即可看出立体。2021/5/9224）调整基线

当立体像对范围内高差太大时，在某一部分不易同时看出山顶及山谷的立体模型，需调整基线长度，才能实现立体观察。2021/5/923在进行航片立体观察时，如果像片放置成不同的位置或方向，则会改变像点的左右视差，从而产生不同的立体效果，立体效应分如下三种：1）正立体效应2）负立体效应3）零立体效应2021/5/924二、实验原理正立体效应：在立体观察时，将像对影像重叠部分向内，即左方摄影站摄得的像片放在左边，右方摄影站摄得的像片放在右边，并用左眼看左片，右眼看右片，则获得与实物相似的立体模型，这称为正立体效应。2021/5/925二、实验原理反立体效应：当建立正立体效应后，把像对旋转180°或调换像对位置使像对的重叠部分向外，获得的视模型与实地地面起伏相反，称为反立体效应。零立体效应:在立体观察时，将像对向同一方向旋转，并使两片上的相应方位线平行且与眼基线成90°，则获得一平面图型，这种效应称为零立体效应。2021/5/926二、实验原理注意事项（1）在用立体镜观察像对时，应尽可能使相应视线与眼基线在一个平面上。才能看到清晰的立体，观察时也不致于感到疲劳。（2）进行立体观察时，像片必须按照摄影时的相应位置放置，即重叠部分在中央，此时产生的是正立体。如果左右两张像片对调，则产生反立体。（3）在立体观察时，像片的阴影部分尽量对着自己，这样对观察立体有很大帮助，可以提高立体观察效果。因为人的生理比较适应光线从人的对方照射过来。

2021/5/927二、实验原理注意事项：①在立体镜下安置像片时，应使两张像片的基线在一条直线上，然后将立体镜基线距离调整到与两眼距离（即眼基线大致相等，并使立体镜基线方向与像片摄影基线平行。

②观察时，眼睛接近立体镜，若同一地物影像出现双影，是由于两张像片相隔太远或太近（即两张像片的相应点距离大于或小于眼基线），或是两张像片的基线未在一直线上等原因所造成的，这时应慢慢移动像片，使两张像片的基线在一直线上，并使两张像片的间隔适当，直至影像重合。重合后只要仔细观察就会出现立体。

③在立体观察时，像片的阴影部分尽量对着自己，这样对观察立体有很大帮助，可以提高立体观察效果。因为人的生理比较适应光线从人的对方照射过来。2021/5/928三、判读标志与判读方法

航片是通过摄影机所获得的可见光和红外光的光学摄影像片，不同的地物有不同的光谱响应，在像片上有各种特征，由此直观地识别目标地物。根据航空摄影的方法和胶片的类型，航空摄影可分为普通摄影、红外摄影和多光谱摄影。其中，普通和红外摄影的航片又各分为彩色和黑白两种，目前最常用的是彩色红外摄影航片，简称彩红外航片。2021/5/929三、判读标志与判读方法概念：遥感图像上那些能够作为分析、判断景观地物的图像特征为判读标志或解译标志。直接解译标志是判读目标自身特点在图像上的直接表现形式，包括色调、形状、阴影、大小、纹理、位置、布局、图案。

间接解译标志图像上能看出的和直接标志密切联系的地物，不同的专业判读不同。2021/5/9302021/5/9312021/5/932居民点大棚菜地水域林地裸耕地2021/5/933地类Code（代码）Type（类型）1房子2耕地3草地4林地5水体（有水河道）6渔业养殖7堤防2021/5/9341房子2021/5/9352耕地2021/5/9363草地2021/5/9374林地2021/5/9385水体（包括有水河道）2021/5/9396渔业养殖2021/5/9407堤防2021/5/941色调：也称颜色，是最重要、最直观的解译标志，与地物的光谱特性直接相关，其余与地物的空间特征相关。红树林在绿、红、近红外波段图像注意同物异谱与异物同谱2021/5/942同物异谱：differentspectrumwithsameobject，同一种物体因其所处在的状态与位置不同，如自身湿度不同，处于坡向不同等，而具有不同反射光谱的物理现象。异物同谱：samespectrumwithdifferentobject，不同物体具有基本相同反射光谱的物理现象。比如，大多数植被就具有基本相同的反射光谱。这里的“同谱”是一个相对概念。2021/5/9432021/5/944形状：地物的轮廓在图像平面的投影。需要根据影象比例尺和分辨率具体分析，注意畸变（雷达、航片边缘）。根据地物空间的平面形态，地面对象可分为点状体、线状体、面状体。2021/5/945在高空间分辨率遥感影像中，形状特征是重要的特征，特别是人工地物2021/5/946大小：地物在图像上的尺寸，取决于实际地物的大小和图像的空间分辨率。通过地物光谱特性/数据的变化，即目标与周围地物间的光谱差异来体现。布局：物体间的空间配置。物体间一定的位置关系和排列方式，形成了很多天然和人工目标特点。2021/5/947大小布局2021/5/948阴影：遥感图像上光束被地物遮挡而产生的地物的影子；有时需去除地形起伏引起的部分阴影。2021/5/9492021/5/950粗纹理细纹理纹理：遥感图像中目标地物内部色调有规则变化造成的图像结构。即地物图像轮廓内的色调变化的空间布局和频率。2021/5/9512021/5/952图型：目标地物有规律的排列而成的图形结构。2021/5/953机场稻田河滩2021/5/954间接判读由于遥感技术的局限性，许多问题不能直接从目视判读直接获得答案，都需从其它相关事物间之间的联系，通过逻辑推理获得判断，这一过程叫间接解译，所采用的依据称间接解译标志。例如石油天然气勘探、环境质量评价、城市人口等的遥感分析间接标志灵活、变化、难有规律可循。建立间接标志需要丰富的知识背景和严密的逻辑推理，有时需要建立模型，是一种综合分析、相关分析的方法。不同专业判读有不同的间接标志。进行地质构造分析，可以把水系形态、地貌类型作为间接标志；城市人口判读，将建筑物密度、楼层数、商业网点作为间接标志；2021/5/955间接判读由于遥感技术的局限性，许多问题不能直接从目视判读直接获得答案，都需从其它相关事物间之间的联系，通过逻辑推理获得判断，这一过程叫间接解译，所采用的依据称间接解译标志。例如石油天然气勘探、环境质量评价、城市人口等的遥感分析间接标志灵活、变化、难有规律可循。建立间接标志需要丰富的知识背景和严密的逻辑推理，有时需要建立模型，是一种综合分析、相关分析的方法。不同专业判读有不同的间接标志。进行地质构造分析，可以把水系形态、地貌类型作为间接标志；城市人口判读，将建筑物密度、楼层数、商业网点作为间接标志；2021/5/956木头堆锯木场一个锯木场和它周围堆积的木头2021/5/957水系可作为地质地貌解译的间接标志辐射型水系(火山附近)向心型水系(盆地)长方格子状水系(断层)2021/5/9582021/5/9592021/5/960三、判读标志与判读方法判读标志2021/5/961四、实验步骤1．计算航片上的像片重叠