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1、6 航空摄影测量 6.1 航空摄影机 6.2 航空摄影 6.3 航空摄影设计与实例 6.4 航空摄影坐标系 6.5 航摄像片的立体观察 6.6 航片判读与调绘 ?概念 摄影测量是利用像片测定物体形 状、大小和空间位置的方法。 摄影测量分为地形摄影测量和非地形摄影测量。 前者以物体与构像间的几何关系为基础，测绘 出摄影区域的地形图。后者一般指近景摄影测 量，摄影机到摄影目标距离近，研究对象在体 积和面积上较小，测量精度较高。 摄影测量的三阶段： 航空摄影测量：利用航空摄影机在空中对 测区有计划的摄影，获取符合航测制图 要求的航摄像片。 航测外业：在野外实地进行像片联测和判 读调绘。 航测内业：在
2、室内航测仪器上测绘地形 图。 1 航空摄影机 小孔成像原理，在小孔处安装摄影 物镜，在成像处放感光材料。拍摄时也 通过快门瞬间开启，直接在感光材料上 感光，经过暗室显影、定影，形成底 片，再经接触晒印，获得的正像即为航 空像片。 ?航空摄影机结构图 ?像机焦距（f） 航空摄影机物镜中心到底片面的距离，称为航摄 机主距，常用f表示。与物镜焦距的关系？ ?像幅 有18*18cm2与23 *23cm2两种。 ?主距 长焦距（200mm）; 中焦距（100200mm） 短焦距（100o） 摄影比例尺 即航片上某线段l地面相应线段的水平距离L之比，称之为摄影 比例尺1/m。平坦地区、摄影时像片处于水平状
3、态（垂直摄 影），则像片比例尺等于像机焦距（f）与航高（H）之比。 f H 比例尺比例尺 =f/H 像平面 投影中心 地物 2 航空摄影 地面起伏，使得一张像片不同像点的比例尺变化。 f H0 h1 h2 10 1 hH f m = 20 1 hH f m+ = 比例尺： 0 1 H f m = 像片重叠度 像片重叠部分是立体观察和像片连接 所必须的条件。 ?航向重叠度：6065； ?旁向重叠度：1530； 航带弯曲 航带两端像主点之间的直线距离与偏 离该直线最远的像主点到该直线垂 距之比，一般规定不超过3%。 ?航带的弯曲会影响航向重叠和旁向重叠 的一致性。 像片旋偏 相邻两像片的主点连线与
4、像幅沿航带 分行方向的两框标连线之间的夹角 称为像片的旋转角，一般要求小于6 度。 3 航空摄影设计与实例 ?航摄设计： 航摄比例尺：航摄比例尺大于测图比例尺。 ?航线敷设（航高；航向） 确定航线数及航高，航线按东西向直线飞行。 ?航摄季节与时间： 季节主要考虑气象条件和航测目的。 根据太阳高度角和阴影倍数确定航摄时间。 ?航摄仪器与软片选择 航 摄 设 计 规 范 主要技术内容 1）航摄地区和摄影面积（以经纬度和图幅号注明） 2）测图方法、比例尺和摄影比例尺 3）航摄仪、技术参数和附属仪器参数 4）提供航摄资料的名称和数量 5）航摄任务季节和期限 6）特殊的技术要求 参考：国家标准GB/T
5、15661-1995 地形图航空摄影规范 航 摄 比例尺选择 1：60 0001：100 0001：100 000 1：35 0001：80 0001：50 000 1：25 0001：60 0001：25 000 1：20 0001：40 0001：10 000 1：10 0001：20 0001：5 000 航摄比例尺测图比例尺 航 摄 季节和时间选择 1）最有利的气象条件，避免植被和其他覆盖对摄影的 影响，显现地表细节。 ）最有利的气象条件，避免植被和其他覆盖对摄影的 影响，显现地表细节。 2）航摄时间，确保足够光照度，又避免过大阴影。）航摄时间，确保足够光照度，又避免过大阴影。 正午前
6、后1小时陡峭山区 30中小城市 （1/20 000） 45大中城市 （1/20 000） 45山地 30丘陵 20平地 阴影倍数太阳高度角（o）地形类别 航 摄 设 计 实 例 航空调查：晋城城市环境 1)飞行平台与传感器选择 ?双水獭飞机（低空、低速200280公里/小 时、夜间自动导航） ?RC-10型航空摄影仪 ? 国产JHY-2热红外扫描仪器(工作波段8 14微米及35微米；空间分辨率1毫弧度； 温度灵敏度0.1oC) 2) 图像比例尺 城市航空遥感摄影比例尺主要考虑能 否识别最小的城市要素（对应的影像 尺寸不小于0.5mm.) 摄影死角区不大于3米。(如何处理？) 成像比例尺为：1/
7、10000 航 摄 实 例 航 摄 实 例 3) 像片重叠率 彩红外像片航向重叠率不小于60旁向重叠 率不小于15 热红外扫描图像要求能接边。 4) 成像时相和大气条件 中晚秋有利于林地，草地和农田区分。选择 晴朗无云天气或能见度高的阴天。 测区飞行设计（彩红外） 航线布置示意图 测区边界点经纬度 航线布置示意图 测区边界点经纬度 九月上中旬时相要求 850M地面高程 彩红外负 片，183张 种类 1：10000比例尺 184 km2飞行总面积 测区飞行设计（热红外） 航线布置示意图 测区边界点经纬度 航线布置示意图 测区边界点经纬度 非冰冻季节。凌 晨日出以前及午 后最高温时。 时相要求 8
8、00M地面高程 热红外扫描种类 1：10000比例尺 200 km2飞行总面积 彩红外摄影?绍兴? 19 98 4 航空摄影坐标系 ?像平面坐标系 描述像点的位置，称为像方空间坐标 系。 ?物方空间坐标系 描述地面点在物方空间的位置，称为 物方空间坐标系。 选择适当坐标系定量描述像点和地面点，利用坐标系 变换，从像方测量出相应点在物方的坐标。 选择适当坐标系定量描述像点和地面点，利用坐标系 变换，从像方测量出相应点在物方的坐标。 ?像平面坐标系（框标坐标系） 表示像点在像平上的位置，采用以像主点为原点 的像平面坐标系中的坐标。在解析计算中常根据框 标来确定像平面坐标系。 航片扫描图（23*23
9、cm）, 承片框四边中心各有一个机械框标， 新型摄影机在四角设有四个光学框标。 PP X Y x y X Y x y ?像空间坐标系 表示像点在像空间位置的坐标系 ，以摄影中心S 为坐标原点，x,y轴与像平面坐标系的x,y轴平行，Z 轴与主光轴重合，形成像空间右手直角坐标系S xyz. S X Y x y z O 描述地面点在物方空间的位置。 地面坐标系统：具有地图投影的三维坐标系 统（x,y,z）。 地心坐标系统：原点在地球椭球体中心，以 地球自转轴和穿过格林威治子午线为轴。 站心坐标系统：以影像中心点为坐标原点， 在切平面的中心点处定义坐标系统。 ?物方空间坐标系 投影变换 航片是中心投影
10、，即摄影光线交于同一点 地图是正射投影，即摄影光线平行且垂直投影面。 A BC D a b c d 中心投影中心投影 A BC D a b c d 正射投影正射投影 中心投影和正射投影的区别 航片为中心投影，地形图为垂直投影，二者的根本区别在于： 正射投影与投影距离无关性。 正射投影正射投影:比例尺 和投影距离无关 比例尺 和投影距离无关 中心投影中心投影:焦距固定，航高改 变，其比例尺也随之改变 焦距固定，航高改 变，其比例尺也随之改变 H1 H2 f 正射投影中心投影 两种投影方式在地面水平且像片也水平时，无差异。 投影面倾斜的影响 正射投影正射投影:总是水平的， 不存在倾斜问题 总是水平
11、的， 不存在倾斜问题 中心投影，若投影面倾斜， 航片各部分的比例尺不同 若投影面倾斜， 航片各部分的比例尺不同 倾斜水平 ABC a b c H f 比例尺比例尺 f/H 地形起伏的影响 地形起伏对正射投影 无影响 地形起伏对正射投影 无影响 对中心投影引起对中心投影引起投影差投影差 航片各部分的比例尺不同航片各部分的比例尺不同 A B C B A C abc a b c A CC A 投影差：因地形起伏引起的像点位移，称为 像片投影差；对应在地面部分为地面投影差。 h = = hH Rh h H rh h S n N R r A0 A ?h h a0 a H-h f H A h 地面点 像点
12、 投影变换 将具有倾角的像片P变为水平的像片P0,这种变换称为中 心投影变换。摄影测量中将任意倾角的像片变为规定比 例尺的水平像片，称为像片纠正： 对于高差大的地区，需逐点进行变换；或按不同高程分 带进行像片纠正。 5 航摄像片的立体观察5 航摄像片的立体观察 单眼观察物体，景物的透视像， 不能判断景物的 远近。双眼观查可以得到立体效果。 b a A B 双眼观察双眼观察 单眼观察单眼观察 b b a a br 交会角差异，导致生理视差交会角差异，导致生理视差: ab-ab，是判断景物远 近的依据 ，是判断景物远 近的依据 r r+dr 交会角交会角 眼基线眼基线 从不同方向拍摄的像对,相当于
13、左、右眼形成的两条视 线,当观测条件具备时就会产生立体效果。 左眼左眼右眼右眼 地物地物 A B b ba a baba PP P P 人造立体视觉人造立体视觉 r r+dr 像片 人造立体视觉观察条件人造立体视觉观察条件 ?两张必需是在两个不同摄影站对同一景物 拍摄的像片； ?两张像片的比例尺相近（相差不超过 16%），否则须用ZOOM系统进行调节； ?每只眼睛只能观察像对的一张像片，左眼 看左像、右眼看右像； ?两像片上相同景物的连线与眼基线基本平 行。如果交叉观测，反立体效应？ 立体镜及立体观测 反光镜 目镜 像对 视差杆 对大幅面 航片： 增大焦 距；扩大 眼基距。 对大幅面 航片：
14、增大焦 距；扩大 眼基距。 （反光镜）（反光镜） 应用单像空间后方交会求得像片的外方位 元素，根据单个像点及外方位元素只能 确定地面点所在空间方向。 立体像对同名点，确定两条同名射线在空 间的方向，两条射线在空间相交处必然 是该点的地面位置。 利用立体像对中两张像片的内外方位元素 和像点坐标，来确定相应地面点的地面 坐标方法，称为空间前方交会。 立体像对的前方交会立体像对的前方交会 6 航片判读与调绘 像片调绘像片调绘是根据地物在像片上的构像规律，在室 内或野外对像片进行判读调查，识别影像的实质 内容，并将影像显示的信息按照用图的需要综合 取舍，用图式规定的符号在像片上表示出来。 像片调绘方式
15、：全野外调绘和综合判调。 是根据地物在像片上的构像规律，在室 内或野外对像片进行判读调查，识别影像的实质 内容，并将影像显示的信息按照用图的需要综合 取舍，用图式规定的符号在像片上表示出来。 像片调绘方式：全野外调绘和综合判调。 航片判读标志 像片上地物的构像有各自的几何和物理特征，（如形 状、大小、色调、阴影和相互关系），这些特征是像 片判读的依据，称之判读标志。 直接判读标志：大小比例、色调深浅、季相、纹理、 阴影等。 间接判读标志：利用地物与自然界的联系和规律。 像片上地物的构像有各自的几何和物理特征，（如形 状、大小、色调、阴影和相互关系），这些特征是像 片判读的依据，称之判读标志。
16、直接判读标志：大小比例、色调深浅、季相、纹理、 阴影等。 间接判读标志：利用地物与自然界的联系和规律。水 田分布在山谷 水 田分布在山谷 框标 压平线 调绘像片的准备 1）调绘像片应该选择影像 清晰与成图比例尺接近的像 片。 ）调绘像片应该选择影像 清晰与成图比例尺接近的像 片。 2）各张像片划分的）各张像片划分的调绘面 积 调绘面 积要保证测区调绘面积不出 现漏洞和重叠。 要保证测区调绘面积不出 现漏洞和重叠。 3）调绘面积线要偏离像片 边缘 ）调绘面积线要偏离像片 边缘1cm以上，要尽可能避 免分割居民地和重要地物。 以上，要尽可能避 免分割居民地和重要地物。 调绘面积线 全野外调绘法 1）平坦地区一般沿居民地和主要道路调绘。居民地分 布零乱则采用 ）平坦地区一般沿居民地和主要道路调绘。居民地分 布零乱则采用“放射花形放射花形”或或“梅花瓣形梅花瓣形”调绘路线。调绘路线。 2）相隔一定距离要停下进行）相隔一定距离要停下进行“站立站立”调绘，要辨认出站 立点在像片上的
