航空摄影测量第一章课件.ppt

1、 第一章第一章:航空摄影测量外业概论航空摄影测量外业概论 摄影测量与遥感的相关基础知识摄影测量与遥感的相关基础知识1 1、摄影测量的基本概念、摄影测量的基本概念 摄影测量学（摄影测量学（Photogrammetry）是利用光学摄是利用光学摄影机获取的像片，研究和确定被摄物体的形状、大影机获取的像片，研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科。小、位置、特性及其相互关系的一门学科。 1988年ISPRS在日本京都第16届大会上对摄影测量与遥感的定义：摄影测量与遥感是对非接触传感器对非接触传感器系统获得的影像及其数字表达进行记录、量测和解系统获得的影像及其数字表达进行记录、量

2、测和解译，从而获得自然物体和环境的可靠信息的一门工译，从而获得自然物体和环境的可靠信息的一门工艺、科学和技术艺、科学和技术。摄影测量摄影测量 分类分类2、摄影测量分类、摄影测量分类摄影测量摄影测量 应用领域应用领域l各种比例尺的地形图、专题图、各种比例尺的地形图、专题图、特种地图、正射影像地图、景观图特种地图、正射影像地图、景观图制作制作l 建立各种专题数据库建立各种专题数据库l 提供地理信息系统和土地信息系提供地理信息系统和土地信息系统所需要的基础数据统所需要的基础数据u地形测量领域地形测量领域3、摄影测量应用领域、摄影测量应用领域摄影测量摄影测量 应用领域应用领域l生物医学生物医学l 公安

3、侦破公安侦破l 古文物古文物l 古建筑古建筑l 变形监测变形监测l 军事侦察军事侦察l 矿山工程矿山工程u非地形测量领域非地形测量领域3、摄影测量应用领域、摄影测量应用领域u从从18511851年法国陆军上校劳赛达提出并进行交会摄影测年法国陆军上校劳赛达提出并进行交会摄影测量算起，摄影测量学已经走过了量算起，摄影测量学已经走过了160160多年的历程：多年的历程：模拟摄影测量（1851-1960）解析摄影测量（1950-1980）数字摄影测量（1970-现在）4、摄影测量的发展历程、摄影测量的发展历程5、摄影测量的主要任务、摄影测量的主要任务测绘各种比例尺的地形图测绘各种比例尺的地形图。主要有

4、1:5万、1:1万、1:5千、1:2千、1:1千、1:500 ；u 1:5万、1:1万：国家、省级基本地形图，它们常用于大型工程(如水利、水电、铁路、公路)的初步勘测设计；u 1:5千、1:2千：一般为大型工程设计用图；u 1:2千、1:1千、1:500 ：主要应用于城镇的规划、土地与房产管理。6、摄影测量的产品、摄影测量的产品4D产品产品DRG（Digital Raster Graphic）数字栅格图DLG （Digital Line Graphic）数字线划图DOM（Digital Orthophoto Map）数字正射影像图DEM（Digital Elevation Model）DSM

5、(Digital Surface Model)数字高程模型、数字表面模型间接产品直接产品7、摄影测量的作业流程、摄影测量的作业流程地形图精确、详尽地反映了地表面的物体和现象，内容多而复杂，但总的来说，一幅地形图的基本内容包括数学要素、自然地理要素、社会经济要素和注记整饰要素四个部分。1、数学要素、数学要素（1）地理坐标网（经纬线）（2）平面直角坐标网（3）测量控制点（4）比例尺2、自然地理要素、自然地理要素（1）水系（2）地貌（3）植被、土质3、社会经济要素、社会经济要素（1）居民地及设施（2）道路（3）境界（4）管线4、注记整饰要素、注记整饰要素8、 地形图的内容地形图的内容9 9、航空摄影

6、测量作业流程、航空摄影测量作业流程1010、遥感定义、遥感定义遥感（遥感（Remote Sensing）是通过非接触传感器遥测是通过非接触传感器遥测物体的几何与物理特征的一门学科。物体的几何与物理特征的一门学科。1111、遥感的产生、遥感的产生19571957年年 第一颗人造卫星发射升空第一颗人造卫星发射升空19621962年年 “ “遥感（遥感（Remote SensingRemote Sensing）”名词诞生名词诞生19721972年年 美国陆地资源卫星（美国陆地资源卫星（LandsatLandsat）发射成功，）发射成功，星上搭载了多光谱扫描仪（星上搭载了多光谱扫描仪（MSSMSS）等

7、新型传感器，获得）等新型传感器，获得了大量的地球表面数字影像了大量的地球表面数字影像1212、遥感分类、遥感分类1313、摄影测量与遥感的关系、摄影测量与遥感的关系1414、摄影测量与遥感的任务、摄影测量与遥感的任务1515、摄影测量与遥感特点、摄影测量与遥感特点航空摄影测量航空摄影测量u基本概念基本概念u航空摄影测量的作业过程航空摄影测量的作业过程u航空摄影主要工作环节航空摄影主要工作环节u航摄成图资对航摄资料及大地测航摄成图资对航摄资料及大地测 量的要求量的要求u航摄相片的基本特性航摄相片的基本特性u航摄成图方法的选择航摄成图方法的选择一一 基本概念基本概念1.航空摄影测量航空摄影测量是指

8、从飞机上对地面进是指从飞机上对地面进行摄影，根据航摄像片所提供的图像行摄影，根据航摄像片所提供的图像信息，在特定的航测仪器上测制各种信息，在特定的航测仪器上测制各种比例尺地形图的一种摄影测量技术。比例尺地形图的一种摄影测量技术。安装在航摄飞机上的航摄安装在航摄飞机上的航摄仪从空中一定角度对地面仪从空中一定角度对地面物体进行摄影，飞行航线物体进行摄影，飞行航线一般为东西方向，要求航一般为东西方向，要求航线相邻两张像片应有线相邻两张像片应有60%60%左右的重叠度，相邻航线左右的重叠度，相邻航线的像片应有的像片应有30%30%左右的重左右的重叠度叠度, ,航摄机在摄影曝光航摄机在摄影曝光的瞬间物镜

9、主光轴保持垂的瞬间物镜主光轴保持垂直地面。直地面。航空摄影 数字高程模型数字高程模型 数字线化图数字线化图 数字栅格图数字栅格图 数字正射影像数字正射影像一一 基本概念基本概念2.机械框标机械框标是指贴附框每边的中点各设是指贴附框每边的中点各设有一个框标。有一个框标。3.光学框标光学框标是指在贴附框的四个角隅的是指在贴附框的四个角隅的光标。光标。4.框标框标是航测中建立像平面坐标系，进是航测中建立像平面坐标系，进行像点坐标量测以及对像片进行变形行像点坐标量测以及对像片进行变形改正的重要依据。改正的重要依据。一一 基本概念基本概念5.主距主距是指像平面到物镜后主平面之间是指像平面到物镜后主平面之

10、间的距离。的距离。6.航高航高是指摄影时航摄仪镜头中心到某是指摄影时航摄仪镜头中心到某一地面的垂直距离。一地面的垂直距离。7.绝对航高绝对航高是指航摄仪镜头中心到大地是指航摄仪镜头中心到大地水准面的垂直距离。水准面的垂直距离。8.相对航高是相对航高是指航摄仪镜头中心到某一指航摄仪镜头中心到某一基准面的垂直距离。基准面的垂直距离。航向相邻两个摄影站间的距离航向相邻两个摄影站间的距离P1S1P2S2SES:摄影基线 9.摄影基线摄影基线二二 航空摄影测量的作业过程航空摄影测量的作业过程航空摄影航空摄影 在专业飞机上安装航空摄影机，通过对地面的连续摄在专业飞机上安装航空摄影机，通过对地面的连续摄影，

11、以获取所摄地区的原始航摄资料或信息。主要为航测影，以获取所摄地区的原始航摄资料或信息。主要为航测提供基本的测图资料提供基本的测图资料航摄像片（或影像信息）以及一航摄像片（或影像信息）以及一些摄影数据等。些摄影数据等。 航测外业航测外业 主要包括像片控制测量和像片调绘两大项内容。它是主要包括像片控制测量和像片调绘两大项内容。它是为了保证航测内业加密或测图的需要在野外实地进行的航为了保证航测内业加密或测图的需要在野外实地进行的航测工作。测工作。 航测内业航测内业 航测内业是指在室内依据航测外业等成果，利用一定航测内业是指在室内依据航测外业等成果，利用一定的的 航测仪器和方法所完成的那部分航测工作。

12、航测内业航测仪器和方法所完成的那部分航测工作。航测内业主要包括控制点加密（即电算加密或称解析空中三角测主要包括控制点加密（即电算加密或称解析空中三角测量）、像片纠正和立体测图三大项工作。量）、像片纠正和立体测图三大项工作。航空摄影测量的作业过程航空摄影测量的作业过程航空摄影航空摄影航测外业像控测量获取 GCPs内业加密解算像片外方位元素 Xs, Ys, Zs, , , 测绘产品前方交会解算地面点坐标航摄准备航摄准备航摄设计航摄设计航空摄影航空摄影摄影处理摄影处理质量检查质量检查成果提交成果提交摄区基本情况分析摄区基本情况分析确定航摄设计用图确定航摄设计用图航摄空域申请航摄空域申请航空摄影技术设

13、计航空摄影技术设计摄影比例尺的确定摄影比例尺的确定航摄分区的划分航摄分区的划分基准面高度的确定基准面高度的确定航线的敷设航线的敷设航摄基本参数的计算航摄基本参数的计算航摄季节和时间的选择航摄季节和时间的选择航摄仪的选择与检定航摄仪的选择与检定航摄胶片的选择与测定航摄胶片的选择与测定设备的检测设备的检测航摄试片航摄试片航空摄影航空摄影填写飞行日志填写飞行日志配置冲洗药液配置冲洗药液胶片冲洗胶片冲洗像片印制像片印制飞行质量飞行质量摄影质量摄影质量航空摄影的流程1 1、航摄协议书的拟定、航摄协议书的拟定 划定需航摄的具体区域范围划定需航摄的具体区域范围 规定航摄比例尺规定航摄比例尺 规定航摄像片应达

14、到的质量要求规定航摄像片应达到的质量要求 规定航摄仪类型及焦距、像幅的规格规定航摄仪类型及焦距、像幅的规格 规定移交成果的方式、内容和期限规定移交成果的方式、内容和期限 规定甲、乙双方的责任和费用规定甲、乙双方的责任和费用三三 航空摄影主要工作环节航空摄影主要工作环节2 2、航摄技术计划的制订和实施、航摄技术计划的制订和实施 搜集航摄地区的有关资料搜集航摄地区的有关资料 划分航摄分区划分航摄分区 确定航线方向和敷设航线确定航线方向和敷设航线 计算航摄所需的飞行和摄影数据计算航摄所需的飞行和摄影数据 确定航摄的日期和时间确定航摄的日期和时间 航摄设计书航摄设计书航摄设计书的内容主要涉及的工作封面

15、、任务说明、航摄因子计算表、飞行时间计算表、航摄材料消耗计算表、GPS领航数据表、摄区略图等。准备工作、划分航摄分区、确定分区平均平面高程、绘制摄区略图。计算航摄主要数据和编写任务说明。航摄分区的划分航摄分区的划分1、分区界线应与图廓线相一致；2、分区内的地形高差不得大于四分之一相对航高；3、在能够确保航线的直线型前提下，分区应尽量划大；4、当地面高差突变或有特殊要求时，分区界线可以破图廓划分5、当采用GPS辅助空三航摄时，划分分区除遵守上述各项规定外，还应确保分区界线与加密分区界线相一致或一个摄影分区内可涵盖多个完整的加密分区。设计用图比例尺设计用图比例尺 航摄比例尺 设计用图比例尺大于或等

16、于1：3 5001：10 000小于1：3 500、大于1：10 0001：25 000或1：10 000小于或等于1：10 0001：50 000或1：25 000在兼顾设计精度和设计工作量的同时，设计用图比例尺和航摄比例尺的倍率在 25 倍之间。 航摄比例尺的选择航摄比例尺的选择成图比例尺航摄比例尺1：5001：2 000 1：3 5001：1 0001：3 500 1：7 0001：2 0001：7 000 1：14 0001：5 0001：10 000 1：20 0001：10 0001：20 000、 1：25 000、1：32 0001：25 0001：25 000 1：60 00

17、01：50 0001：35 000 1：80 0001：100 0001：60 000 1：100 000航摄分区摄影基准面高度的确定航摄分区摄影基准面高度的确定 分区摄影基准面的高度（h基），以分区内具代表性的高点平均高程（h高）与低点平均高程（h低）之和的二分之一求得。航线方向和航线敷设方法航线方向和航线敷设方法 航线按东西向直线飞行。特定条件下，亦可根据地形走向与专业测绘的需要飞行； 常规航摄航线应与图廓线平行敷设。某些情况下，航线应沿图幅中心线敷设； 按专业测绘的要求和特殊的地形条件敷设航线； 水域、海区常规敷设航线时，应尽可能避免像主点落水，要确保所有岛屿覆盖完整，并能构成正常重 叠

18、的立体像对； 测图控制作业非常困难的地区，可根据用户的设计要求，敷设控制航线。 采用GPS领航时，应计算出每条航线首末摄站的经纬度（即坐标）。 航摄因子等计算航摄因子等计算摄影季节和航摄时间的选择摄影季节和航摄时间的选择 航摄季节应选择本摄区最有利的气象条件，并要尽可能的避免或减少地表植被和其他覆盖物(如：积雪、洪水、 沙尘等)对摄影和测图的不良影响，确保航摄像片能够真实地显现地面细部。 选择航摄时间，既要保证具有充足的光照度，又要避免过大的阴影，一般根据摄区的太阳高度角和阴影倍数选定。航空摄影仪的选择与检定航空摄影仪的选择与检定l 胶片航摄仪航摄仪焦距：物镜节点到焦点的距离像片主距：物镜后节

19、点到像平面的距离像片主距长焦距：(主距：255mm)中焦距：(主距：102255mm)短焦距：(主距：102mm)像场角像场：物镜焦面上中央成像清晰的范围像场角：像场直径对物镜后节点的夹角常角：(视场角：100)l 胶片航摄仪航摄像片航摄像片为量测像片，有航摄像片的大小为23cm23cml 胶片航摄仪l 数码航摄仪数字航摄仪按其工作方式（或CCD器件的排列方式）可分为框幅式（面阵CCD）航摄仪和推扫式（线阵CCD）航摄仪两种。胶片与数码航摄仪的比较：成像原理相同，记录介质不同光学航摄仪的记录介质是传统的胶片感光材料，数字航摄仪的记录方式是通过电荷耦合器件（CCD）把接收到的数字影像直接记录在磁

20、盘上。 l 数码航摄仪DMC 面阵数字航摄仪、SWDC 面阵数字航摄仪UCD面阵数字航摄仪ADS40 数字航摄仪推扫式线阵列传感器的成像特点是每一条扫描行都有一组外方位元素。l 数码航摄仪影像分辨率胶片影像分辨率：用“线对/mm”表示。反映了线条及其背景间的特定反差比数字影像分辨率：用“地面采样间隔GSD （Ground Sample Distance）”表示。四四 航摄成图对航摄资料及大地测量的要求航摄成图对航摄资料及大地测量的要求 1 1、对摄影质量的技术要求、对摄影质量的技术要求 航空摄影后所获得的航摄像片，首先目视检查应满足影像清晰、色航空摄影后所获得的航摄像片，首先目视检查应满足影像

21、清晰、色调一致、层次丰富、反差适中、灰雾度小的要求。调一致、层次丰富、反差适中、灰雾度小的要求。 航摄像片上不应有云影、阴影、雪影。航摄像片上不应有云影、阴影、雪影。 航摄像片上不应有斑点、擦痕、折伤及其他情况的药膜损伤。航摄像片上不应有斑点、擦痕、折伤及其他情况的药膜损伤。 航摄像片上所有摄影标志（如圆水准器、时钟、框标、像片号等）航摄像片上所有摄影标志（如圆水准器、时钟、框标、像片号等）应齐全且清晰可辨。应齐全且清晰可辨。 航摄像片应具有一定的现势性。航摄像片应具有一定的现势性。2 2、对飞行质量的技术要求、对飞行质量的技术要求对像片倾斜角的要求对像片倾斜角的要求对航摄比例尺的要求对航摄比

22、例尺的要求视摄影像片水平、视摄影像片水平、地面取平均高程地面取平均高程时，像片上的线时，像片上的线段段l l与地面上相应与地面上相应的水平距的水平距L之比之比为摄影比例尺。为摄影比例尺。对航高差的要求对航高差的要求 规范要求同一航线上相邻像片的航高差不得大于规范要求同一航线上相邻像片的航高差不得大于30m；最大和最小航高之差不应超过；最大和最小航高之差不应超过50m；摄影分区；摄影分区实际航高不应超出设计航高的实际航高不应超出设计航高的5%（实际航高指摄影（实际航高指摄影时飞机实际的飞行高度；设计航高则指计划飞行的时飞机实际的飞行高度；设计航高则指计划飞行的高度）。高度）。对像片重叠度的要求对

23、像片重叠度的要求 同一航线相邻像片之间的重叠称为航向重叠，应达到同一航线相邻像片之间的重叠称为航向重叠，应达到60%65%，最小，最小56%，最大，最大75% 相邻两条航线之间像片的重叠称为旁向重叠，应达到相邻两条航线之间像片的重叠称为旁向重叠，应达到30%35%，个别最，个别最小不应小于小不应小于13%六度重叠区三度重叠区四度重叠区航向重叠度航向重叠度60旁向重叠度旁向重叠度20航向重叠航向重叠旁向重叠旁向重叠负片：感光的底片进行摄影处理，得到的航摄底片正片：利用负片接触晒印在相纸上，得到正片。航向重叠60%旁向重叠30-20%航向Strip 3Strip 2Strip 1单片摄影对航线弯曲

24、度的要求对航线弯曲度的要求对像片旋偏角的要求对像片旋偏角的要求3 3、航测成图对大地测量资料的要求、航测成图对大地测量资料的要求 （1）对大地点成果精度的要求 航测成图要求国家大地点为航外控制测量提供起算数据，达到起算数据的精度。 （2）对大地点分布密度的要求 a 平面控制点分布密度 我国三、四等三角点的密度完全可以满足1:10000测图需要，实际测图不能满足测图需要时需测验GPS定位技术进行测区的高级地形控制测量。 b 高程控制点分布密度 为保证测图需要个别地区联测高程有困难，在三等水准的基础上加密四等水准。 成 果 提 交航摄分区略图航摄分区略图航片索引图航片索引图航摄底片、像片航摄底片、

25、像片航摄仪检定表航摄仪检定表航摄底片压平质量检测数据表航摄底片压平质量检测数据表航摄底片密度抽样测定数据表航摄底片密度抽样测定数据表航摄飞行报告航摄飞行报告附属仪器记录数据附属仪器记录数据成果质量检查报告成果质量检查报告技术总结技术总结航摄资料移交书航摄资料移交书合同规定的其他合同规定的其他 资料资料五五 航摄像片的基本特性航摄像片的基本特性 1 地面上的点、线在像片上的构像规律 理论上讲，理想像片可以作为地形图直接使用。但是由于在实际航空摄影时，当像片有倾斜，地面有起伏时，便会导致地面点在航摄像片上构像相对于在理想情况下的构像，产生了位置的差异，这一差异称为像点位移。由像点位移又导致了由像片

26、上任一点引画的方向线，相对于地面上相应的水平方向线，产生了方向上的偏差。 因此，一般摄影像片不能简单作为影像地图使用。投影差：由于地面起伏，使得高于或低于某基准面上的地面点在像片上的构像点与该地面点在基准面上垂直投影点的构像之间所产生的像点位移。倾斜误差 ：由于像片倾斜而引起某一地面点在该像片上的构像相对于同摄站、同主距的水平像片构像所产生的一段位移。 倾斜误差 ：像片倾斜引起的像点位移可用像片纠正的方法予以改正。 投影差的特性：1、越靠近投影边缘，投影差越大，在像底点处没有投影差2、地面点的高程或目标物体的高度越大，投影差越大3、在其他条件相同的情况下，摄影机的主距越大，相应的投影差越小。（

27、1）像片倾斜引起的像点位移 设水平地面上任意两点A、B在水平像片上的构像为a，b，在航摄像片上由像片倾斜引起位移而构像为a，b，则a，b连线方向相对于a，b连线方向偏离的角值，即为像片倾斜引起的方向偏差。i0bchvvch0c0d0ac)(scbadsinsin2frcB0BbAA0sEpb0aa0负高差負位移负高差負位移正高差正位移正高差正位移因地形起伏引起的方向偏差：对基准面具有高差的任意两地面点的像点，其连线方向相对该地面点在基准面上正射投影点的像点的连线方向的偏差。|（2）地形起伏和地物高度引起的像点位移nhrhH2 航摄像片的应用航摄像片的应用 (1)航摄像片比例尺的应用航摄像片比例尺的应用 (2)航摄像对的立体观察航摄像对的立体观察 (3) 航摄像片的量测航摄像片的量测 a量测像点之间的实地距离量测像点之间的实地距离 b量测地物高度量测地物高度六六 航测成图方法的选择航测成图方法的选择 航测成图法根据地形类别地形类别和成图精度成图精度的不同要求进行选择。 一般情况下，平坦地区采用综合法成图，起伏地区采用立测法成图 成图方法除根据地形类别和成图精度进行选择外，还必须从航摄资料、仪器设备、图航摄资料、仪器设备、图纸用途、用图时间、生产成本、任务衔接与纸用途、用图时间、生产成本、任务衔接与平衡平衡等实际情况出发进行选择。