第八章 像片纠正与正射投影技术

第八章数字微分纠正教学内容1、数字微分纠正的概念。2、框幅式中心投影影像的数字微分纠正。3、线性阵列扫描影像的数字纠正。4、立体正射影像对的制作。5、景观图的制作。重点难点关键词重点内容：①数字微分纠正的概念。②框幅式中心投影影像数字微分纠正的方法。③立体正射影像对的基本概念及作用。本章难点：①数字微分纠正的概念。②立体正射影像对的概念及制作方法。数字微分纠正；正射影像；立体正射影像对；§8.1数字微分纠正的概念•利用光学法纠正图象是摄影测量中的传统方法。但光学纠正仪器在数学关系上受到很大的限制，特别是近代遥感技术中新的传感器的出现，产生了不同于经典的框幅式航摄像片的影像。使得经典的光学纠正仪器难以适应这些影像的纠正任务，而且这些影像中许多本身就是数字影像，不便使用光学纠正仪器。•根据有关的参数和数字地面模型（DTM），利用相应的构像方程式，或按一定的数学模型用控制点解算，从原始的非正射投影的数字影像获取正射影像，这种过程是将影像化为很多微小的区域逐一进行，且使用的是数字方式处理，称为数字微分纠正或数字纠正。数字正射影像图（DigitalOrthophotoMap，缩写DOM）是利用数字高程模型（DEM）对经扫描处理的数字化航空像片，经逐像元进行投影差改正、镶嵌，按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射影像数据集。它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像，具有精度高、信息丰富、直观真实等优点。

数字正射影像图补充内容：像片纠正与正射投影技术•像片平面图是地面的正射影像图，它包含地面极其丰富的内容，其影像能详细反映各类地物的形状、性质及其空间关系。用正射投影影像表示地物及其平面位置，直观、逼真易于判读和量测，能在较短时间内提供全面、准确的信息与资料。•竖直摄影的航摄像片是地面的中心投影。要用航摄像片的影像来确定地物的平面位置，需要将像片由中心投影转换为地面按一定比例尺的正射投影，并用正射影像的像片拼接镶嵌成像片平面图。一、航摄像片与像片平面图的区别•为物点的正射投影，当这些正射投影点经过一定比例尺缩小后，就能够得到像片平面图的影像。像片平面图是具有所需比例尺的地面物点的正射投影。•当地面物点都位于同一水平面，航摄机对水平地面摄取了水平像片。则地面物点在像片上的中心投影片其形状与相应的正射投影完全相似。就是地面物点的正射投影•航摄像片只要消除像片倾斜与地形起伏引起的像点位移，就能将中心投影变换为正射投影。要使这种投影具有成图比例尺1/M，则航空摄影时，摄站点到摄区平均高程基准面的航高应满足H=f•M

•与像片平面图相比较，航摄像片存在着：（1）像片倾斜引起的像点位移动（2）地面起伏引起的像点位移（3）摄站点之间由于航高差引起的各张像片间的比例尺与成图比例尺不一致。因此，为了消除像片与像平面图的差异，需要将竖直摄影的像片消除像片倾斜引起的像点位移和限制或消除地形起伏引起的投影差，并将影像归化为成图比例尺。二、像片纠正原理像片纠正的实质是将像片的中心投影变换为成图比例尺的正射投影，实现这一变换的关键是建立或确定像点与相应图点的对应关系，这种关系可按投影变换用中心投影方法建立，也可以用数学解析方法用函数式确定。1、平坦地区像片纠正（投影变换纠正）•水平地面摄取的水平像片其影像是地面的正射投影。当对水平地面摄取倾斜像片时，如果在像片上能消除像片倾斜引起的像点位移，那么，该影像就是地面的正射投影。•平坦地区制作正射影像图，可以不考虑地形起伏的影响，而将地面看成水平。这时，像片纠正只需消除像片倾斜引起的像点位移，即将倾斜像片纠正为水平像片并缩放到成图比例尺即可。投影平面§7.2框幅式中心投影影像的数字微分纠正按被纠正的最小单元，对纠正分类：1、点元素纠正2、线元素纠正3、面元素纠正多数光学微分纠正属线元素微分纠正，即以很窄的缝隙作为纠正的最小单元。因数字影像是由像元素排列组成，原理上最适合点元素微分纠正。一、数字微分纠正的基本原理数字微分纠正的基本任务是实现两个二维图象之间的几何变换，因此，在数字微分纠正的过程中，必须首先确定原始图像与纠正后图像之间的几何关系。间接法、反解法直接法、正解法原始图像纠正图像正射影像DOM二、间接法数字微分纠正原始图像纠正图像原始图像纠正图像影像数字化扫描方向AO若进行了影像内定向，就可以得到像点坐标所对应数字影像中像元的行列号。也可以由物空间坐标直接解求所对应数字影像中像元的行列号。原始图像纠正图像三、直接法数字微分纠正原始图像纠正图像°直接法数字微分纠正是从原始图像出发，将原始图像上的每一个像元素用正解公式求得纠正后的像点坐标。°这种方法存在着很大的缺点，在纠正后的图像上，所得的像点是不规则排列的，有的像元素内可能出现空白，而有的像元素内可能出现多个像点，因此很难实现灰度内插并获得规则排列的数字影像。°在航空摄影情况下，正算公式为：数字纠正的实际解法，从原理上来说，是属于点元素纠正，但在实际的软件系统中，均是以“面元素”作为纠正单元的，一般以正方形作为纠正单元。利用反算公式计算该单元４个“角点”的像点坐标，再沿X和Ｙ方向，在“面元素”内线性内插求得纠正单元的坐标，求得像点坐标后，再内插其灰度。其实质仍为线元素纠正。四、数字纠正实际解法正方形纠正单元正方形纠正单元§7.3线性阵列扫描影像的数字纠正扫描影像的形成（SPOT）60km扫描带卫星前进方向60km

°由很多条线性阵列扫描影像可以构成像幅。SPOT卫星由6000条扫描线构成一幅影像。影像坐标系如下：一、间接法纠正各因子以