1、第二章第二章 影像的获取影像的获取 21 航空影像的获取航空影像的获取一、航空摄影机（量测像机）一、航空摄影机（量测像机）特点：特点：n有框标有框标:机械标志机械标志n光学畸变差小（系统误差）光学畸变差小（系统误差）n可记录内方位元素、记载外部定向参数可记录内方位元素、记载外部定向参数几个概念：几个概念：物方、像方物方、像方主点：主点：物方（或前）物方（或前）节点节点、像方（或后）、像方（或后）节点：节点：物镜中心：物镜中心：两个节点看作一点两个节点看作一点主距：主距：物镜中心到像片面的距离物镜中心到像片面的距离 f（固定值）（固定值）摄影机物镜：光轴摄影机物镜：光轴LL，主平面，主平面H1、
2、H2，焦点焦点F1、F2；焦距；焦距F 12SS、12KK、视场角：视场角：像角：像角：像幅：像幅： 像场内，圆内接（或外切）正方形（矩形）像场内，圆内接（或外切）正方形（矩形） 22摄影机分类摄影机分类分分 类类焦焦 距距(mm)像场角像场角(2)短焦距摄影机短焦距摄影机100o 中焦距摄影机中焦距摄影机150300宽角：宽角：70o100o长焦距摄影机长焦距摄影机300常角：常角：=70oRC30 框幅式航摄仪二、非量测摄影机：二、非量测摄影机：优点：优点： 价格低、易普及、方便灵活价格低、易普及、方便灵活调焦范围大、任意方向摄影调焦范围大、任意方向摄影满足特殊需要：遥控、水下、高速满足特
3、殊需要：遥控、水下、高速特点：特点：光学畸变差大光学畸变差大无框标装置无框标装置数码像机：数码像机：与光学像机相比与光学像机相比优点：优点：直接存储数字影像，缩短作业周期直接存储数字影像，缩短作业周期无底片变形问题无底片变形问题缺点：缺点：成像面积小成像面积小存在额外的电子畸变存在额外的电子畸变几个重要的指标：几个重要的指标：分辨率：显示影像水平、垂直向上像素数分辨率：显示影像水平、垂直向上像素数 像素数多，分辨率高，图象质量好像素数多，分辨率高，图象质量好n成像面积：对角线长度，决定构像范围成像面积：对角线长度，决定构像范围2/3英寸（英寸（16.9mm）()TVCCDSAR框幅摄影机缝隙摄
4、影机光学摄影类型全景摄影机多光谱摄影机被动式摄像机成像传感器光电成像类型 扫描仪电荷耦合元件真实孔径雷达侧视雷达主动式合成孔径雷达全景雷达l轨道卫星（轨道卫星（500 500 kmkm ）l航天飞机（航天飞机（240-350 km240-350 km）l航空摄影（航空摄影（1,000-10,000m1,000-10,000m）l低空摄影（低空摄影（100-1,000 m100-1,000 m）l地面车辆（地面车辆（0-3 0-3 m m）l3.3.2 常用卫星及其传感器简介3）新型高分辨遥感卫星卫星传感器空间分辨率/m幅宽/km重访周期/天IKONOS-2全色1112.9多光谱411QUICK
5、BIRD全色0.6116.51-3.5多光谱2.4416.5SPOT-5全色2.5/5605多光谱10/2060IRS-P5全色2.5265ALOS全色2.5352多光谱1070WorldView-1全色0.517.61.7GeoEye-1全色0.41152-3多光谱1.6515l1972年7月23日美国发射了第一颗地球资源卫星（ERTS-1），后改称陆地卫星（Landsat-1） p MSS多光谱扫描仪（4 bands）p RBV多光谱电视摄像仪p 空间分辨力80米p 遥感专用卫星Landsat 1 MSS image of Mount McKinley and environs, Alas
6、ka Range, Alaska, on 25 Aug 1972 l1999年美国发射陆地卫星7号（Landsat-7） p ETM+ 增强型专题制图仪p 7 bandsp 空间分辨力30米p 全色波段分辨率为15米Landsat 7 image of Singapore14.25 meter resolutionData acquisition: 2000-04-28lSPOT5 HRG (High Resolution Geometry)通过侧摆可在不同轨道上形成异轨立体两条线阵CCD在同一焦平面上多光谱（G、R、NIR）10m短波红外（SWIR）20m全色 5m超级模式（Supermod
7、e）2.5mlSPOT5 HRS（High Resolution Stereoscopic ）由前视后视相机组成，形成同轨立体飞行方向10m,线阵方向5m全色2020600 Km maxi120 KmlIKONOS-2是世界上第一颗米级高分辨率卫星。lIKONOS-2全色影像分辨率达到1米，可以满足1：10000比例尺测图精度要求。lIKONOS-2通过CCD相机前后摆动获取同轨立体影像。 First IKONOS Image -Taken of Washington D.C. Very large image 7833*2209 lQuickBird-2是全球第二高分辨率(0.61m)的商业
8、遥感卫星(仅次于WorldView)。 lQuickBird-2也具有推扫、横扫成像能力，可以获取同轨、异轨立体像对，一般以同轨立体为主。 San Francisco QuickBird 0.61mlIRS卫星是印度的资源卫星系列，其中具有高空间分辨和立体测图能力的是IRS-P5。lIRS-P5又名Cartosat-1，空间分辨率为2.5m，可以获取高性能测量的立体图像，制作地形的数字地图和比例为1:10000的测绘地图，其地形高程的确定精度5m。lALOS卫星是日本高分辨率的陆地卫星，用于绘制日本和亚太地区国家的地表图。 lALOS卫星上装载的PRISM是世界上第一台真正的星载三线阵测绘相机
9、。lPRISM前、正、后视相机固定的几何关系, 前视和后视相机的倾角为23.8, 基高比1.0, 非常适合立体成像。 lWorlView卫星是DigitGloble公司经继QuickBird之后的下一代高分辨率遥感卫星。lWorldView-I是目前地球上分辨率最高(0.41m)、机动覆盖能力极强的商业成像卫星(1.7 天)。lWorldView-I卫星具备更高的地理定位精度(无控制点5.8-7.6m ，有控制点2m) lGeoEye 系列卫星是IKONOS和OrbView-3的下一代卫星。lGeoEye-I卫星的全色影像分辨率0.41m，4波段的多光谱影像分辨率1.64m，影像幅宽15.2k
10、m。lGeoEye-I卫星每天能获取120万平方公里的影像，重访周期小于1.5天。 SPOT5全色波段图像（2.5米）IKONOSIkonos影像影像分辨率分辨率1m （台北中山记念堂）（台北中山记念堂）IKONOS卫星多光谱影像卫星多光谱影像（4 4米）（排队参观毛主米）（排队参观毛主席纪念堂的队伍隐约可席纪念堂的队伍隐约可见，花坛信息没有，背见，花坛信息没有，背景草坪不清晰）景草坪不清晰）IKONOS卫星融合影像（卫星融合影像（1 1米）（排队参观毛主席纪米）（排队参观毛主席纪念堂的队伍清晰可见，花念堂的队伍清晰可见，花坛和背景草坪显示出来，坛和背景草坪显示出来，色调自然逼真，连纪念堂色调
11、自然逼真，连纪念堂柱子的阴影都很清楚）柱子的阴影都很清楚）快鸟影像快鸟影像0.61m+2.44m (武汉大学信息校区广场）武汉大学信息校区广场）中国资源三号全色波段图像（2.5米）配置三线阵测绘相机和多光谱相机配置三线阵测绘相机和多光谱相机 前视、后视前视、后视3.5m3.5m，正视正视2.1m2.1m5.8m5.8m卫星基高比卫星基高比0.890.89506506公里的公里的太阳同步圆轨道太阳同步圆轨道 地球南北纬地球南北纬8484度以内地区度以内地区无缝影像覆盖无缝影像覆盖 回归周期回归周期5959天，天，重访周期重访周期5 5天，天，工作寿命工作寿命5 5年，年，重量约重量约2630kg
12、2630kgp卫星于卫星于20122012年年1 1月月9 9日日成功发射，由成功发射，由中国空间技术研究院（航天五院）中国空间技术研究院（航天五院）研制研制p首颗民用高分辨率光学传输型立体民用高分辨率光学传输型立体测绘卫星 p集测绘和资源调查测绘和资源调查功能于一体北京站北京站南方站南方站西部站西部站测绘遥感影像产品、数字地形产品、专题产品测绘遥感影像产品、数字地形产品、专题产品 数字高程模型数字高程模型数字表面模型数字表面模型数字线划图数字线划图数字栅格图数字栅格图应用系统数据产品应用系统数据产品测绘遥感影像产品、数字地形产品、专题产品测绘遥感影像产品、数字地形产品、专题产品 应用系统数据
13、产品应用系统数据产品融合影像产品融合影像产品坡度图坡度图坡向图坡向图三维可视化产品三维可视化产品影像分类产品影像分类产品植被指数植被指数山东莱州湾山东莱州湾资源三号卫星数据产品展示-山东山东山东刁龙嘴刁龙嘴资源三号卫星数据产品展示-朝鲜资源三号卫星数据产品展示-迪拜迪拜国际机场迪拜国际机场利用特殊的信号同步利用特殊的信号同步( (航航速和航高速和航高) )技术技术, ,使影像具使影像具有单一的投影中心有单一的投影中心 (似同步嚗光似同步嚗光)地面采样距离地面采样距离(Ground sample distance)-GSDAirborne digital sensor ADS40Analog a
14、erial cameraRC30Swath 2.4 kmPixel on CCD 6.5 x 6.5 mPixel on ground 20 x20cmGround sample distance, GSD 20 cmImage size 228 mm x 228 mmExampleExampleFootprint 2.4 km x 2.4 kmFocal length 153 mmPhoto scale 1 : 10,500Field of view across track FoV 64Field of view diagonal 90框幅式成像原理、面中心投影效果框幅式成像原理、面中心投
15、影效果60%的重叠度的重叠度面中心投影面中心投影摄影测量作业流程Filmprocessingin darkroomFCIRColorB&WStereo plotter Films used alternativelyAll spectral channels simultaneouslyGISDEMOrthophotosMappingRevisionVisualizationImage analysisClassificationDigitalwork-stationGroundprocessingFilm based workflow RC30Direct digital workflow
16、ADS40PrinterColorMSB&WArchivesystemColorFCIRB&WDSW500scanner FilmMass MemoryS1a2a1S2A倾斜相机：SWDC-5相机编号相机编号主距主距（mm）像元大小像元大小（m）像元数像元数相机角相机角Camera-A82.1946.08176*613245Camera-B82.3956.08176*613245Camera-C82.2526.08176*613245Camera-D82.0896.08176*613245Camera-E50.6886.08176*61320ABCDE倾斜摄影倾斜摄影倾斜样张无人机航拍技术的优势 无人机航拍技术的4D产品生产无人机地面靶标的布设沿街的立面进行摄影 影像纠正拼接移动测量系统车载系统案例二期车辆基本状态车载激光与全景标定车载激光与全景标定车载系统案例车载激光与全景标定车载激光与全景标定车载系统案例自行研制全景相机拼接完的全景b. 地面激光扫描地面激光扫描 激光扫描技术（Light Detection And Ranging ,LIDAR） a机载激光扫描
