航空遥感数据课件

航空遥感数据

气球平台：低空、高空飞机平台：低空、中空、高空

第1节

航空遥感平台

BACK下一节一、航空摄影的分类按照航摄倾角分类(…)按摄影实施方式分类(…)按感光片和所用波段分类(…)按比例尺分类(…)垂直航空摄影倾斜航空摄影单片摄影单航线摄影面积摄影(多航线摄影)普通黑白摄影黑白红外摄影天然彩色摄影彩色红外摄影大比例尺航空摄影：所获像片比例尺大于1／l0000中比例尺航空摄影：像片比例尺为1／10000～1／30000小比例尺航空摄影：像片比例尺为1／30000～1／l00000超小比例尺航空摄影：比例尺为1／100000～1／250000

第2节航空摄影

BACK下一节什么是航片？航空像片的物理特性航空像片的几何特性航片分辨率小结第3节航空像片

BACK下一节由地物反射的光线进入摄影机镜头，采用电子存储设备或感光材料记录地物的反射光谱能量，所形成的遥感数据。因此，航空像片的特性取决于：地物反射率、相机性能和存储设备或感光材料的性能。

航片的主要类型有：黑白航片（示例）真彩色航片（示例）彩红外航片（示例）1、什么是航片BACK2、航空像片的物理特性航空像片的物理特性是指航空像片的色调或色彩、灰阶、亮度系数等，主要由地物的反射特性和感光材料的感光特性决定的。地物反射特性航空像片上物体的色调，主要取决于摄影时的照度和物体对入射光的反射率。摄影时照度越大，地物反射率越高，地物亮度就越大，像片的色调就越浅。一般用亮度系数来表示地物的反射率大小。亮度系数（P）是指在相同照度条件下，某物体表面亮度（B）与绝对白体（全白的物体）理想表面亮度（B0）之比，即：P=B/B0

BACK几种地物的亮度系数地物亮度系数地物亮度系数针叶林0．04干燥的沙土0．13夏季阔叶林0．05潮湿的沙土0．06冬季阔叶林0．07干燥的黑土0．03绿色的庄稼0．05潮湿的黑土0．02绿色的草地0．06～0．07干燥的公路0．32干燥的草地（黄色）0．10潮湿的公路0．11收割后的田地0．10干燥的圆石路0．20雪地0．9～1．0潮湿的圆石路0．09白色石灰石0．40红砖房子0．20亮度系数有以下几个特点：1．物体的亮度系数变化范围很大。2．同种物体，由于干湿程度的不同，其亮度系数也不同，潮湿的物体亮度系数小，干燥的物体亮度系数大。3．表面粗糙的物体比表面光滑的物体亮度系数小。4．物体的亮度系数与颜色有关。通常白色物体为白色，黑色物体为黑色。5．性质完全不同的物体也可能具有相同的亮度系数。

BACK感光材料的特性感光材料（胶片或印像纸）主要是由感光乳剂层和片基构成。普通黑白胶片一般是全色片，它能感受全部可见光（但对绿光感受较差）。黑白红外胶片的感光层中含有感受红外光的物质，能直接记录人眼看不见的近红外光。彩色胶片是由对蓝、绿、红三种波长分别敏感的三层乳剂组成，能感受全部可见光，形成天然彩色像片。彩色红外胶片是由对绿、红、近红外三种波长分别敏感的三层乳剂组成，能感受可见光-近红外波段，形成彩色红外像片，其颜色与天然彩色像片不同，其中植被为红色。

感光材料的主要性能指标感光度：感光的快慢程度。反差：感光材料最大光学密度与最小光学密度之差，也称为黑白差。分辨率：对景物细微部分的表现能力，通常用一毫米宽度内能够清楚地识别出黑、白相间的平行线对数来表示。感光特性曲线：对于同一种感光材料，在同一标准光源下，同一距离作不同时间的曝光，经过相同条件的摄影处理，一起测定感光片的密度值。航空摄影时需要选择感光度高、反差适中、有较高分辨率的感光材料。以获得影像清晰、层次丰富的高质量航空像片back感光特性曲线back3、航空像片的几何特性航空像片属于中心投影航片的特征点线像点位移航片的比例尺BACK航空像片属于中心投影中心投影：空间任意直线均通过一固定点（投影中心）投射到一平面（投影平面）上而形成的透视关系。航片中心投影Tobecontinued…中心投影上，点的像还是点，线的像还是线，面的像还是面。backback航片的特征点线航空像片的特征点和线back像点位移地形的起伏和投影面的倾斜会引起航片上像点位置的变化，叫像点位移。backTobecontinued…（1）投影差投影差大小与像点至像主点的距离成正比。像片中心部分投影差小，像主点是唯一不因高差而产生投影差的点。投影差大小与高差成正比。高差为正时，投影差为正，即像点离中心点向外移动；高差为负时（即低于起始面），投影差为负，即像点向着中心点移动。投影差与航高成反比，即航高愈高，投影差愈小。

Tobecontinued…（2）倾斜误差倾斜误差的方向是在像点与等角点的连线上。倾斜误差与像点距等角点距离的平方成正比。当

=0°或

=180°时，

α=0，即在等比线上的像点不因像片倾斜而产生位移。像片边缘的倾斜误差是相当大的，因此尽可能地使用像片中心部分。因地形起伏引起的像点位移，又称投影差；因像片倾斜引起的像点位移，又称倾斜误差。back航片的比例尺航空像片上某一线段长度与地面相应线段长度之比，称为像片比例尺。在平坦地区，像片的比例尺处处一致，像片比例尺等于焦距（f）与航高（H）之比，即1/M=f/H。由于实际地形起伏不平，水平像片比例尺的一般公式应为：1/M=f/(H0±h)（h为地面点与基准面的高差）。航片的比例尺随航高而改变。

back4、航片分辨率航空像片的分辨率主要取决于航空摄影机镜头分辨率和感光乳剂的分辨率，但地景的反差、大气的光学条件、飞机的平稳程度，以及曝光正常和显影等，都会影响航片的分辨率。衡量航空像片分辨率大小的指标有两种：地面分辨率（GRD）和每毫米线对（LPM）。地面分辨率（GRD)是度量空间分辨率最简单的指标，地面分辨率采用影像所记录的目标地物可分辨的最小距离（大小）。

Tobecontinued…每毫米线对（LPM）每毫米线对（LPM）是一种用标准化分辨目标测算影像分辨率的方法。它是在地面安置一个分辨率标准目标，在特定的时间由遥感系统记录下来后量测地面分辨距离（GRD）。在航空摄影中，量测得到的每毫米线对（LPM）分辨率，可以转换为地面分辨距离，其计算方法如下：

GRD=GRD是地面分辨距离，单位为m；H是相对地面的飞行高度，单位是m；f是焦距，单位是mm，R是系统分辨率，用每毫米线对表示。BACK什么是航片(…)？航片属于中心投影。中心投影上，点的像还是点，线的像还是线，面的像还是面。航片的比例尺随航高而改变。地形的起伏和投影面的倾斜会引起航片上像点的位置的变化，叫像点位移。航空像片用亮度系数来表示地物的反射率。

5、小结BACK立体观察原理

像对立体观察立体镜像对立体观察航片的立体量测

§4航空像片的立体观测与立体测量测

BACK下一节1、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，它的原理是根据人对物体的双眼观察。双眼观察立体的原理：

（1）眼睛的结构：相当于一架能自动调节焦距和光圈的摄像机。（2）立体的形成：取决于双眼观察。

Tobecontinued…立体观察原理图单眼观察双眼观察轴向旁偏斜时，两眼网膜上成像比例尺不一致

back2、像对立体观察像对立体观察是指用双眼对相邻两摄影站对同一地区摄取的两张像片进行观察，而生成空间光学立体模型的观察过程。

象对立体观察立体观察必须满足下列条件：1.必须是由不同的摄影站对同一地区所摄影的两张像片。2.两张像片的比例尺相差不得超过16%。3.两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。4.像片所安放的位置，必须能使相应视线成对相交，相应点的连线与眼基线平行。back3、立体镜像对立体观察

立体镜的构造桥式立体镜反光立体镜Tobecontinued…立体镜观察立体的条件：

（1）像对；（2）两像对的比例尺差小于16%（3）立体镜放在像对上，使立体镜观察基线与像片基线平行；（4）左眼看左像，右眼看右像。

象片定向back4、航片的立体量测

根据像对构成的立体模型，可以用来测量地形像点间的高差。立体量测时，两像片的坐标轴是共同的，通常将像主点作为坐标系的原点，x轴是两张像片上像主点的连线，y轴是通过像主点垂直于x轴的直线，每一个立体像对中，都具有一个横坐标轴x和两个纵坐标轴y和y′。

像片的直角坐标

x值在像主点右边为正，左边为负；y值在像主点上边为正，下边为负

Tobecontinued…像点的高差与左右视差的关系

像对上同名地物点的横坐标差称为左右视差。

横视差与高差的关系据相似三角形原理推导出像点间高差与像点左右视差关系的公式：

h=h为C点相对基准点A的高差；△P=（Pc-Pa），b为像片上摄影基线长；HA为基准点的航高（或平均航高）。Tobecontinued…用视差杆量测左右视差较

视差杆是反光立体镜的主要附件，也叫视差测微尺。视差杆

BACK本节结束§5航空像片的目视判读目视判读判读标志

判读方法航片的目视判读步骤

BACK下一节1、航空像片的目视判读遥感图像中目标地物的特征是地物电磁波的辐射差异在遥感影像上的反映。航片判读：根据像片上反映的地物影像识别地物的性质和数量特征，并研究其分布和发生发展的规律。依据遥感图像上的地物特征，识别地物类型、性质、空间位置、形状、大小等属性的过程叫信息提取。信息提取的方法有：目视判读法：是目前常用的方法。计算机分类法：有监督分类、非监督分类、模式识别、神经网络分类、分形分类、模糊分类、人工智能等数据挖掘技术方法。back2、判读标志色调/色彩：判读前通过反差调整和彩色增强后，成为目视判读的重要标志。形状：是目视判读最直观的标志。大小：根据地物间的相对大小，区分地物。阴影：可判读地物的高度，但也遮挡部分地物信息。组合图案：当地物较小时，在影像上表现为纹理，即某种地物类型有规律的重复出现。如农田、森林。Tobecontinued…形状任何地物都具有一定的几何形状，由于地物各部分反射光线的强弱不同，在像片上反映出相应的形状。航空像片上地物影像的形状是地物的顶部形态。

煤气罐

河流及江心洲

火山新月形沙丘及沙丘链

Tobecontinued…大小地物影像的（尺寸）大小，不仅能反映地物的一些数量特征，而且还能据此判断地物的性质。要正确判定地物的大小，必须了解像片的比例尺。一般量测像片上影像大小的方法和地形图上相同，其计算公式如下：L=l•M

式中：L—地物实际尺寸；l—地物的影像尺寸；M—航空像片比例尺分母。Tobecontinued…色调/色彩色调是地物电磁辐射能量在影像上的模拟记录，在黑白影像上表现为灰度，在彩色影像上表现为色彩。黑白影像上根据灰度差异划分为一系列等级，称为灰阶。一般情况下从白到黑划分为10级，也有分为15级或更多的。彩色影像上人眼能分辨出的彩色在数百种以上，常用色别、饱和度和明度来描述。影响地物色调/色彩的因素包括物质结构组成、含水性、传感器的接收波段、感光材料特性、摄影季节和时间、洗印技术等因素。Tobecontinued…阴影地物的阴影可分为本身阴影和投落阴影两部分。本身阴影（简称本影）是地物本身未被阳光直接照射到的阴暗部分的影像；投落阴影（简称落影）是在地物背光方向上地物投射到地面的阴影在像片上的构像。

航空象片上色调与光照方向的关系Tobecontinued…组合图案

不同植被类型的组合图案不同类型农田的组合图案

back3、判读方法

直接判定法：依据判读标志，直接识别地物属性。

对比分析法：与该地区已知的资料对比，或与实地对比而识别地物属性；或通过对遥感图像不同波段、不同时相的对比分析，识别地物的性质和发展变化规律。逻辑推理法：根据地学规律，分析地物之间的内在必然分布规律，由某种地物推断出另一种地物的存在及属性。如由植被类型可推断出土壤的类型，根据建筑密度可判断人口规模等。back4、航片的目视判读步骤准备工作室内判读野外校核成图与总结①资料准备②工具材料准备③熟悉地理概况④圈定像片使用面积⑤像片镶嵌图的制作①解决判读中的疑问和错误②建立解译标志③检验和评价解译结果back§6常见地物的像片判读水体判读植被判读居民地判读道路判读

BACK下一节1、水体判读河流判读：界线明显、弯曲自然、宽窄不一的条带状。能判读流向、河宽、流速、桥梁、码头等附属物。湖泊的判读：轮廓明显的形状、色调较暗。能判读其形状、面积。海域的判读：能清晰地判读出海岸线、潮侵地带、高潮、低潮位置。Tobecontinued…河漫滩牛轭湖侵蚀海岸深切河流黄土地区弯曲河流

BACK2、植被判读判读标志为：色调/色彩和纹理结构。纹理结构是细小地物在影像上构成的组合图案。地物的性质不同，组合图案也不同，以此来判读地物群体的性质。以判读植物群落为主。植被的判读受季节影响显著。判读时充分考虑植被的立地条件。Tobecontinued…公园绿化植被天然草操场人造草操场

BACK3、居民地判读城市居民地的判读特点：房屋稠密，面积较大，建筑物排列整齐，能判读建筑物的形状、大小、高度和周边环境。农村居民地的判读特点：小而分散，有农田包围，能判读居民地的外形和面积及通向居民地的道路。Tobecontinued…居民镇乡村

BACK4、道路判读城市的道路呈条带形状很容易判读。铁路在航空像片上一般为深灰色调，呈线状延伸，转弯较平滑均匀。铁路沿线有停车站、水塔等附属建筑，与其它道路相交时，无论公路或大路一般为垂直交叉通过铁路。公路与铁路的形状相似，均为线状，但公路转弯较急，曲率半径小，与乡村大路相交不一定成直角。道路等级的判读：乡村道路多为浅灰色或白色的线条，宽窄不一，边缘往往不清晰。乡村大路，在经过规划的地区，多为直线或折线状，在山区则多为曲线。农村小路比大路窄，影像常为浅色的细线。Tobecontinued…航空像片上的道路（上海五角场地区）

BACK本章结束思考题一、名词解释（共30分，每题10分）1．航空像片

2．像点位移

3．航空摄影测量

二、简答题（共40分，每题10分）1．航空像片的几何特点

2．立体观察的条件

3．航空像片目视判读标志4.航空遥感数据信息提取方法

三、简述题（共30分，每题15分）1．在校园平面图解译中如何处理被树冠遮挡的道路

并说明建筑信息提取特点？

2．比较航片与地图的异同点。

BACK黑白航空像片（上海五角场地区）BACK真彩色航空像片（上海师大奉贤小区）BACK彩色红外航空像片（上海师大奉贤小区）BACK本章主要实习内容：实习一实习二实习三实习一校园航片实地判读实习目标：

1、观察并判别地物类型2、掌握地物的判读方法，判读标志的选择3、所选择控制点的特征实习内容：上海师范大学奉贤校区彩红外像片实习地点：上海师范大学奉贤校区实习路线：1.从教学