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1、第五章 航空遥感及其应用第一节 航空摄影基础知识 第二节 航空象片的几何特性及立体观察 第三节 航空象片的土壤侵蚀和荒漠化目视判读 第三节 航空象片的转绘第一节 航空摄影基础知识n一、航空摄影的种类n二、感光材料、滤光片和彩色摄影n三、航空象片的物理特性一、航空摄影的种类n1、按象片倾斜角分类n2、按摄影的实施方式分类1、按象片倾斜角分类n垂直摄影：主光轴垂直于地面，感光胶片与地平面平行。一般把倾斜角小于3的，均称为垂直摄影，垂直摄影获得的象片称为水平象片。水平象片上目标的影象，与地面物体顶部的形状基本相似，象片各部分的比例尺大致相同。水平象片能够判断各目标的关系位置和量测距离。n倾斜摄影：倾
2、斜角大于3的称为倾斜摄影，所获得的象片称为倾斜象片。这种象片可以单独使用，也可以与水平象片结合使用。n注：象片倾斜角是航空摄影机主光轴与通过镜头中心的铅垂线之间夹角2、按摄影的实施方式分类n单片摄影：为拍摄特定目标而进行的摄影称为单片摄影，一般只获得一张(或一对)象片；n航线摄影：沿一条航线对地面上狭长地区或线状地物(铁路、公路等)进行连续的摄影，称为航线摄影。；为了使相邻象片的地物能互相衔接以及满足立体观察的需要，相邻象片间需要有一定的重叠，称为航向重叠。航向重叠一般为60，至少不小于53n面积摄影：沿数条航线对广大区域进行连续摄影称为面积摄影，面积摄影时要求各航线互相平行。在同一条航线上相
3、邻象片间的航向重叠一般为60一53，相邻航线间的象片也要有一定（30一15）的重叠，这种重叠称为旁向重叠。实施面积摄影时，通常要求航线与纬线平行，即按东西方向飞行。但在现有条件下，就是按照预计航线飞行，也难免出现文的偏差。因此需要限制航线的长度，一般为60-120km。3、按感光胶片分类n普通黑白摄影：能感盛受可见光波段内的各种色光。n黑白红外摄影：能感受可见光和近红外波段，对水体和绿色植物反应灵敏。象片具有较高的反差和空间分辨率。n天然彩色摄影：感受可见光波段内的各种色光，能将物体的自然色度、明暗度以及深浅表现出来信息量与普通黑白象片丰富得多。n彩色红外摄影：感受可见光和近红外波段，使绿光感
4、光之后变为蓝色，红光感光之后变为绿色近红外光感光之后变为红色。例如在彩色片上绿色植物呈绿色，在彩色红外片上却呈红色。由于红外线的波长比可见光的波长长，受大气分子的散射影响小，穿透力强，因此，色彩要鲜艳得多。n多光谱摄影：是利用摄影机镜头与滤光片的组合，同时对一地区进行不同波段的摄影，从而得到与各波段相应的各种象片。例如，通常采用的四波段摄影，可同时得到蓝、绿、红及近红外波段的黑白象片。二、感光材料、滤光片和彩色摄影n（一）感光材料及其性能n （二）滤光片的种类及性能n（三）彩色摄影（一）感光材料及其性能n感光材料： 包括感光片和象纸。由片基和乳剂层组成。n防光晕层：可以吸收反射到片基底面的剩余
5、光线，不让其反射回到感光乳剂层造成光晕。n光晕：在拍摄很亮的物体时因剩余光线由片基底面返回片基正面的感光乳剂层中而使感光片上的构象不清晰的现象称为光晕。 1、感光片种类及主要性能n感光片的种类：色盲片、正色片、分色片、全色片、黑白红外片、黑白紫外片、天然彩色片、彩色红外片等。感光范围不相同。n遥感常用感光片：全色片、黑白红外片、天然彩色片、彩色红外片等。 n全色片：感光范围几乎包括全部可见光。n黑白红外片：感受可见光和近红外线。近红外线对植物和水体的反映较明显，可以调查洪水灾情，区分土壤含水量，区别植物种类以及进行军事侦察等。n黑白紫外片：可感受近紫外线和一部分光谱段的可见光。紫外摄影主要用于
6、水面油污监测。 n天然彩色片：有3个感光层，分别可感受蓝、绿、红光。n彩色红外片：有感绿层、感红层、感红外层。n感光片的主要性能：曝光量、光学密度、感光度、灰雾度、感光特性曲线、反差、反差系数、宽容度、分辨率、清晰度、感色性和保存性等。 2、象纸主要类型及性能指标n象纸种类：印象纸和放大纸两种。n象纸的性能指标：象纸按其反差系数的大小可分为0、1、2、3、4号5种象纸，它们分别是特软性、软性、中性、硬性、特硬性象纸。n从0号到4号，反差系数逐渐增大。n0号象纸适于用反差极强的底片来印象或放大；n4号象纸适于用反差很弱的底片来印象或放大。（二）滤光片的种类及性能n滤光片：是可以改变光的光谱成分、
7、光通量或偏振状态的透明镜片。有滤色镜、偏振镜、灰色镜、变密镜等。最常用的有：n1、原色滤光片：n2、间色滤光片：n3、选择滤光片：它可以改变光的光谱成分。窄带滤光片只允许狭窄光谱段内的某色光通过；宽带滤光片允许某一波长以上的所有光通过。n4、中和灰色滤光片：它不改变光的光谱成分，只起阻碍光线通过的作用。n加有滤光片摄影时曝光时间比不使用滤光片时间要长。（三）彩色摄影n1、天然彩色摄影n2、彩色红外摄影1、天然彩色摄影n天然彩色感光片片基上的感光乳剂从上到下顺序：n感蓝层(黄成色层)：感光片上蓝光成分会使感蓝层感光，摄影处理后将呈现黄色，感蓝层又称为黄成色层。n黄滤光层：剩余的蓝光被黄滤光层所吸
8、收，不会达下面的感绿层和感红层(这两层也能感受蓝光)；绿光和红光均能通过黄滤光层，分别到绿层和感红层使之感光。n感绿层(品红成色)：感绿层感受绿光后经摄影处理会呈现品红色，所以这层又叫做品红成色层；n感红层(青成色层)：感红层感受红光并经摄影处理后呈现青色，这层又叫做青成色层。n摄影及放印的还原过程：由于每个感光层感光后经摄影处理会呈现出它所感受的光的补色，所以天然彩色负片的颜色是所摄景物的颜色的补色。而彩色象纸的结构除片基不同外，均与天然彩色感光片相同。故用天然彩色底片印放大并经摄影处理后，在彩色象纸上得到的是底片的补色，即所摄景物的原来颜色。 2、彩色红外摄影n彩色红外摄影要用彩色红外感光
9、片，还要在摄影机物镜上加一个黄滤色镜以吸收蓝紫光。n彩色红外感光片有感绿层、感红层，另加一个感红外层。这3个感光层分别可以感受绿、红、近红外光，感光并冲洗后呈现黄、品红、青色，n感光层感光及处理后所呈现的颜色都不是它所感受的光的补色，但经印象或放大后在象，呈现的是负片颜色的补色，而不是原来景物的颜色。这样，在象纸片上得到的是假彩色象片，由彩色红外感光底片印出的象纸片称为彩红外象片。n植被：彩红外象片上表现为不同程度的品红到红色，易于识别。n水：在彩红外象片上表现为蓝到青色(清水呈蓝色，浊水呈青色)，也易识别。n城市：呈现内部有纵横纹理的青色。n公园、绿化带呈品红到红色，湿地呈青色，干旱裸地和沙
10、漠都呈黄色。n雪和云都呈白色。彩色红外感光片结构 天然彩色感光片结构n 黄滤光片(吸收蓝、 紫光) n感绿层(黄成色层) n感红层(品红成色层 )n感红外层(青成色层 ) n片 基 n防光晕层n 感蓝层(黄成色层) n黄滤光层(吸收蓝、 紫光) n 感绿层(品红成色层 ) n感红层(青成色层) n片 基 n防光晕层三、航空象片的物理特性n（一）一些基本概念n（二）地物反射特性对象片影象的影响n（三）感光材料性能对象片影象的影响n（四）象片分辨率 （一）一些基本概念n色调：黑白象片上某一部分的黑白深浅的程度称为色调。色调和由各种色调组成的形态特征反映地物反射或发射的辐射信息。n色彩：彩色象片上某
11、一部分的颜色称为这一部分的色彩。反映物体反射或发射的辐射光谱特性。它以各种不同的色彩和色彩组成的形态特征反映地物反射或发射的辐射信息。n灰度：是定量地表示黑白象片上某一部分黑白深浅程度的物理量。一 般以灰度等于0表示全黑，灰度等于1表示全白，0灰度10。灰度分成若干个等级，每一等级称为一级灰阶，灰阶的总数只能取正整数， 不能取小数或负数。一般灰阶总数取2n(n是正整数)，灰阶序号取0，1，2，(2n 1)。（二）地物反射特性对象片影象的影响n l、地物反射率的影响n2、地物光谱反射率的影响l、地物反射率的影响n航片上物体的色调，主要取决于物体对入射光线的反射率。反射率用亮度系 数表示。n亮度系
12、数P：是指在相同照度条件下，某物体表面的亮度B与绝对白体理想表 面的亮度B0之比。n绝对白体的亮度系数为1，绝对黑体的亮度系数为0。n各种地物亮度系数的几个特点：n物体的亮度系数变化范围很大。如，针叶林的0.04，白色石灰石0.40，新雪 1.00。n相同的物体，干、湿程度不同时，亮度系数也不同。干燥物体的亮度系数 大，潮湿物体亮度系数小，如干沙土0.13，湿沙土0.20。n物体的亮度系数与颜色有关。当颜色从白黄红、蓝绿、紫黑时， 亮度系数从 1逐渐下降到0。n表面粗糙的物体比表面光滑的物体亮度系数要小。n许多性质完全不同的物体具有相同的亮度系数。也就是说，性质不同的物体在象片上可能具有相同的
13、色调。在进行象片判读时，应与考虑。2、地物光谱反射率的影响n光谱反射率：物体对于不同波长太阳光的反射能力称为光谱反射率。n不同颜色的物体，在黑白象片上反映为色调不同。在彩色象片上则表现为色别、明亮度、饱和度不同的颜色差异。（三）感光材料性能对象片影象的影响n感光度：就是感光材料感光快慢程度的数值，它是确定曝光时间的一个主要因素。感光度高，曝光时间短，感光度低，曝光时间应当长，否则则不能 得到具有足够黑度的象片。n反差：是指黑白差，一般均指其全片(或全景)的最大黑度与最小黑度(最暗 与最亮)之差，即其最大的反差。性能不同的感光片，同样条件下，摄取同一景物相应部分的反差会不一样。n反差大的感光片叫
14、硬性片；反差小的感光片叫软性片。n分辨率：感光乳剂对景物细微部分的表现能力。分辨率的大小通常是用一 毫米的宽度内能够清楚地识别出来最细的平行“线对”数目来表示。例如分辨 率为25线对毫米，表示在一毫米的宽度内构成25对清晰线条(25线对就是黑 色线25条和白色线25条)。乳剂分辨率的高低，决定于感光乳剂银盐颗粒的粗细，银盐颗粒细的分辨率高。n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。（四）象片分辨率n影响航空象片分辨率的因素：n主要因素航空摄影机镜头分辨率和感光乳剂的分辨率；航空摄影机镜头分辨率和感光乳剂分辨率组合的系统分辨率，其变化范围一般在25100线对毫米之间。n其它
15、因素如景物的反差大，曝光正常和微粒显影可使影象具有较高的分辨率；而大气的光学条件、飞机的震动会使影象的分辨率降低。n分辨率的效用：分辨率高的航空象片，影象清晰而且细致，反映的地物也丰富。分辨率低的象片，在相同比例尺条件下，很多细小地物不能分清，降低了象片质量。在同一张象片上，中心部分比边缘部分的分辨率高，因此中心部分的影象比边缘部分清晰。第二节 航空象片的几何特性及立体观察一、垂直投影和中心投影二、象点位移三、航空象片的比例尺四、立体观察（一）垂直投影成象特征n大比例尺地形图属于垂直投影或近垂直投影。垂直投影的物体影 像是通过互相平行的光线投影到与光线垂直的平面上的，故像片(或地图)比例尺处处
16、一致，而且与投影距离无关。（二）中心投影n(一)中心投影的概念 n(二)中心投影成象特征n(三)中心投影和垂直投影的区别(一)中心投影的概念n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。n航空象片为什么属于中心投影？航空摄影时地面上每一物点所反射的光线，通过镜头中心后，都会聚在焦平面上面产生该物点的象，故航空象片属于中心投影。n中心投影，物体的反射光通过摄影机的物镜中心，在底片上构成的像为负像，经过接触晒印得到的像片，其影像才与地面物体一致，才是正片。(二)中心投影成象特征(三)中心投影和垂直投影的区别n两者的差别有三：n1、投影距离影响：n垂直投影的图像的缩小和放大和投影距离无关，并有统一比例尺；中心投影与投影距离（航高）有关。象片的比例尺取决于航高 和焦距。2、投影面倾斜的影响：当投影面倾斜时，垂直投影的影像仅表现为比例尺有所放大，像点相对位置保持
