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1、7. 7. 航空遥感、航空遥感、热红外热红外 遥感遥感数据数据 第四章第四章 航空遥感数据航空遥感数据 本章提要本章提要()() 11 航空遥感平台航空遥感平台 2 2 航空摄影航空摄影 3 3 航空像片航空像片 4 4 航空像片的立体观测航空像片的立体观测 与立体测量与立体测量 5 5 航空像片的目视判读航空像片的目视判读 6 6 常见地物的像片判读常见地物的像片判读 本章主要介绍航空遥感 的发展、航空遥感平台 的类型、航空摄影原理 和方法、航空像片的立 体观测与立体测量以及 各种类型的航空遥感数 据的判读方法和步骤等。 11 航空遥感平台航空遥感平台 n n 航空遥感平台一般在海拔航空遥感
2、平台一般在海拔12km12km以下以下的大气（平流层、对流的大气（平流层、对流 层），主要包括层），主要包括气球气球和和飞机飞机两种。两种。 n n 气球气球 n n 飞机飞机 低空气球：发送到对流层中的气球。大多数可人工控制在空中固定位置上进 行遥感。用绳子拴着的气球叫系留气球，可升至地面上空5km处。 高空气球：发送到平流层中的气球。大多是自由漂移的，可升至1240km。 低空飞机：高度在2000m以下。利用它能获得大比例尺、中比例尺航空遥感 图像。直升飞机可以低至10m，遥感实验时，飞机一般在1000 1500m高度范围内飞行。 中空飞机：高度在20006000m，通常遥感实验时的飞行高
3、度在3000m以上。 一般用它获得中小比例尺的航空遥感图像。 高空飞机：高度在1200030000m，有人驾驶机飞行高度一般在12000m左 右，无人机可达2000030000m高度。 2 2 航空摄影航空摄影 航空摄影机航空摄影机 n n 航空摄影机是航空遥感的传感器，一般安航空摄影机是航空遥感的传感器，一般安 装在装在飞机平台飞机平台上，从上，从空中对地面空中对地面进行进行像片像片 拍摄拍摄。 n n 航空摄影机的种类主要有四种，即航空摄影机的种类主要有四种，即单镜头单镜头 框幅框幅航空摄影机、航空摄影机、多镜头框幅多镜头框幅航空摄影机航空摄影机 、条带条带航空摄影机和航空摄影机和全景全景
4、航空摄影机。其航空摄影机。其 中以中以单镜头单镜头航空摄影机航空摄影机最最为为常用常用。 航空摄影的类型航空摄影的类型 n n 按航摄倾角分类按航摄倾角分类 n n 按摄影实施方式分类按摄影实施方式分类 n n 按感光片和波段分类按感光片和波段分类 n n 按比例尺分类按比例尺分类 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（工作原理？） 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1l0 000 中比例尺航空摄影：像片比例尺为110 000130 000 小比例尺航空摄影：像片比例尺为130 0001l00 00
5、0 超小比例尺航空摄影：比例尺为1100 0001250 000 航空摄影测量航空摄影测量 n n 航空摄影测量是应用航空摄影测量是应用光学原理光学原理，利用光学仪器，利用光学仪器通过有一定重通过有一定重 叠率的像对叠率的像对来获得地物和地形的来获得地物和地形的光学立体模型光学立体模型，并在此基础，并在此基础 上进行上进行立体测图立体测图。 n n 航空摄影测量的作业分航空摄影测量的作业分外业外业和和内业内业 n n 航空摄影测量所用的测图方法主要有航空摄影测量所用的测图方法主要有综合法、全能法、分工综合法、全能法、分工 法法（微分法）。（微分法）。 外业:像片控制点联测 内业:加密测图控制点
6、 像片调绘 测制地形原图 综合法测图 航空扫描成像航空扫描成像 n n 航空扫描成像航空扫描成像主要指在主要指在航空平台航空平台上以上以扫描扫描 方式方式进行的成像。进行的成像。 n n 包括：包括：雷达扫描雷达扫描成像、成像、热红外扫描热红外扫描成像、成像、 多光谱扫描多光谱扫描成像以及成像以及高光谱扫描高光谱扫描成像。成像。 3 3 航空像片航空像片 航空像片的航空像片的物理特性物理特性是指航空像片的是指航空像片的色调色调 或色彩、灰阶、亮度系数或色彩、灰阶、亮度系数等，主要由等，主要由地物地物 的反射特性的反射特性和和感光材料的感光特性感光材料的感光特性决定的。决定的。 n n 航空像片
7、的物理特性航空像片的物理特性 n n 航空像片的几何特性航空像片的几何特性 n n 航片分辨率航片分辨率 航空像片的物理特性航空像片的物理特性 地物反射特性地物反射特性 n n 航空像片上物体的航空像片上物体的色调色调，主要取决于摄影时的照，主要取决于摄影时的照 度和物体对入射光的度和物体对入射光的反射率反射率。摄影时照度越大摄影时照度越大 ，地物，地物反射率反射率越高越高，地物亮度地物亮度就就越大越大，像，像 片的色调就越浅。片的色调就越浅。一般用一般用亮度系数亮度系数来表示地物来表示地物 的的反射率大小反射率大小。 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
8、的物体）理想表面亮度（B0）之比，即：P=B/ B0 几种地物的亮度系数几种地物的亮度系数 地物地物亮度系数亮度系数地物地物亮度系数亮度系数 针针针针叶林叶林0 00404干燥的沙土干燥的沙土0 01313 夏季夏季阔阔阔阔叶林叶林0 00505潮湿的沙土潮湿的沙土0 00606 冬季冬季阔阔阔阔叶林叶林0 00707干燥的黑土干燥的黑土0 00303 绿绿绿绿色的庄稼色的庄稼0 00505潮湿的黑土潮湿的黑土0 00202 绿绿绿绿色的草地色的草地0 006060 00707干燥的公路干燥的公路0 03232 干燥的草地（干燥的草地（ 黄色）黄色） 0 01010潮湿的公路潮湿的公路0 01
9、111 收割后的田地收割后的田地0 01010干燥的干燥的圆圆圆圆石路石路0 02020 雪地雪地0 09 91 10 0潮湿的潮湿的圆圆圆圆石路石路0 00909 白色石灰石白色石灰石0 04040红砖红砖红砖红砖 房子房子0 02020 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。 感光材料的特性感光材料的
10、特性 感光材料（胶片或印像纸）主要是由感光材料（胶片或印像纸）主要是由感光乳剂层感光乳剂层 和和片基片基构成。构成。 n n 普通黑白普通黑白胶片一般是胶片一般是全色片全色片，它能感受全部可见光（但对，它能感受全部可见光（但对 绿光感受较差）。绿光感受较差）。 n n 黑白红外黑白红外胶片的感光层中含有胶片的感光层中含有感受红外光感受红外光的物质，能直接的物质，能直接 记录人眼看不见的近红外光。记录人眼看不见的近红外光。 n n 彩色彩色胶片是由对胶片是由对蓝、绿、红蓝、绿、红三种波长分别敏感的三层乳剂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。组成，能感受全部可见光
11、，形成天然彩色像片。 n n 彩色红外彩色红外胶片是由对胶片是由对绿、红、近红外绿、红、近红外三种波长分别敏感的三种波长分别敏感的 三层乳剂组成，能感受可见光三层乳剂组成，能感受可见光- -近红外波段，形成彩色红近红外波段，形成彩色红 外像片，其颜色与天然彩色像片不同，其中外像片，其颜色与天然彩色像片不同，其中植被为红色植被为红色。 感光材料的主要性能指标感光材料的主要性能指标 n n 感光度感光度：感光的感光的快慢快慢程度。程度。 n n 反差反差：感光材料：感光材料最大光学密度最大光学密度与与最小光学密度最小光学密度之之 差，也称为差，也称为黑白差黑白差。 n n 分辨率分辨率：对景物细微
12、部分的表现能力，通常用：对景物细微部分的表现能力，通常用一一 毫米宽度内毫米宽度内能够清楚地识别出黑、白相间的平行能够清楚地识别出黑、白相间的平行 线对数线对数来表示。来表示。 n n 感光特性曲线感光特性曲线：对于同一种感光材料，在同一标：对于同一种感光材料，在同一标 准光源下，同一距离作准光源下，同一距离作不同时间不同时间的曝光，经过相的曝光，经过相 同条件的摄影处理，一起测定感光片的同条件的摄影处理，一起测定感光片的密度值密度值。 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 感光特性曲线感光特性曲线 back 航空像
13、片的几何特性航空像片的几何特性 n n 航空像片属于中心投影航空像片属于中心投影 n n 航片的特征点线航片的特征点线 n n 像点位移像点位移 n n 航片的比例尺航片的比例尺 航空像片属于中心投影航空像片属于中心投影 n n 中心投影：空间中心投影：空间任意直线任意直线均通过均通过一固定点一固定点 （投影中心）投射到一平面（投影平面）（投影中心）投射到一平面（投影平面） 上而形成的上而形成的透视关系透视关系。 航片中心投影 航片的特征点线航片的特征点线 航空像片的特征点和线 像点位移像点位移 n n 地形的起伏地形的起伏和和投影面的倾斜投影面的倾斜会引起航片上会引起航片上 像点位置的变化，
14、叫像点位置的变化，叫像点位移像点位移。 n n 因地形起伏引起的像点位移，又称因地形起伏引起的像点位移，又称投影差投影差 ；因像片倾斜引起的像点位移，又称；因像片倾斜引起的像点位移，又称倾斜倾斜 误差误差。 投影差投影差 n n 投影差大小与投影差大小与像点至像主点像点至像主点 的距离的距离成成正比正比。像片中心部。像片中心部 分投影差小，像主点是唯一分投影差小，像主点是唯一 不因高差而产生投影差的点不因高差而产生投影差的点 。 n n 投影差大小与投影差大小与高差高差成成正比正比。 高差为正时，投影差为正，高差为正时，投影差为正， 即像点离中心点向外移动；即像点离中心点向外移动； 高差为负时
15、（即低于起始面高差为负时（即低于起始面 ），投影差为负，即像点向），投影差为负，即像点向 着中心点移动。着中心点移动。 n n 投影差与投影差与航高航高成成反比反比，即航，即航 高愈高，投影差愈小。高愈高，投影差愈小。 倾斜误差倾斜误差 n n 倾斜误差的倾斜误差的方向方向是在像点是在像点 与等角点的连线上。与等角点的连线上。 n n 倾斜误差与倾斜误差与像点距等角点像点距等角点 距离距离的的平方平方成正比。成正比。 n n 当当 =0=0或或 =180=180时，时， =0=0 ，即在，即在等比线上等比线上的像点的像点不不 因像片倾斜而因像片倾斜而产生位移产生位移。 n n 像片像片边缘边缘
16、的倾斜误差是的倾斜误差是相相 当大当大的，因此尽可能地使的，因此尽可能地使 用像片中心部分。用像片中心部分。 航片的比例尺航片的比例尺 n n 航空像片上某一线段长度与地面相应线段航空像片上某一线段长度与地面相应线段 长度之比，称为长度之比，称为像片比例尺像片比例尺。 n n 在在平坦地区平坦地区，像片的比例尺处处一致，像，像片的比例尺处处一致，像 片比例尺等于焦距（片比例尺等于焦距（f f）与航高（）与航高（HH）之比）之比 ，即，即1/M=f/H1/M=f/H。 n n 由于实际地形起伏不平，水平像片比例尺由于实际地形起伏不平，水平像片比例尺 的的一般公式一般公式应为：应为：1/M=f/(H0h)1/M=f/(H0h)（h h为地为
