武漢大學(xué)航空攝影測(cè)量復(fù)習(xí)資料.doc

緒言：遙感(Remote Sensing )R.S.：定義不直接接觸物體本身，而是通過(guò)電磁波來(lái)探測(cè)地球和其它星體的物體性質(zhì)及特點(diǎn)的一門綜合性的探測(cè)技術(shù)。第一章 感光測(cè)定定義定量的研究光對(duì)感光層的作用，并以數(shù)量表示其特性的一種方法稱為感光測(cè)定。感光特性：感光度 S 反差系數(shù) 寬容度 L 灰霧密度 D0 感色性微觀特性：分辨率 R 清晰度 A 顆粒度 RMS 調(diào)制傳遞函數(shù) MTF曝光量H 感光材料的乳劑層在曝光時(shí)間內(nèi)單位面積所受光通量的總和。光學(xué)密度 D感光材料經(jīng)曝光顯影后變黑的程度。阻光率O=F0/F F0為入射光通量，F(xiàn)為出射光通量。光學(xué)密度（密度）：D=l g O景物的反差U：景物中最亮部分的亮度與最暗部分的亮度之比。影像反差D：影像的最大密度與最小密度之差。感光測(cè)定的步驟:曝光 攝影處理 量測(cè)密度 繪制特性曲線 灰霧部分D0，趾部，直線部分，肩部，反轉(zhuǎn)部分反差系數(shù)特性曲線的直線部分的斜率=1 正確恢復(fù)了被攝景物的亮度差1 夸大了被攝景物的亮度差30，能見(jiàn)度10km，沖洗時(shí)1,攝影時(shí)戴淺黃色濾光片對(duì)攝影時(shí)間：季節(jié) 時(shí)間（上午10：00下午2：00）對(duì)航攝儀質(zhì)量：K，2對(duì)感光材料：選擇合適感色性的感光材料，以適應(yīng)不同景物反差和用途5、 分析哪些因素將影響航攝負(fù)片的影像反差由于D=*lgH如果曝光正確，受到U地（r、）、T、H、h、r的影響；另一種就是曝光不正確。6、 地物反射電磁波能力的特性稱為地物的波譜反射特性，如何根據(jù)感光測(cè)定原理測(cè)定地物的波譜反射率對(duì)目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)板同時(shí)攝影；用同一種感光材料在感光儀上曝光光楔；光楔試片與膠片同時(shí)沖洗；量測(cè)光楔試片各級(jí)的密度，量測(cè)物體密度及標(biāo)準(zhǔn)板密度；畫出特性曲線；有D物、D標(biāo)反求出H物、H標(biāo)；計(jì)算r物=H物/H標(biāo)（平均反射率）。第三章航攝儀1、 航攝儀物鏡的光學(xué)特性（f、k、H0、2、像面照度分布、分解力、畸變差）焦距f：物鏡后節(jié)點(diǎn)到后主焦點(diǎn)的距離光圈號(hào)數(shù)k：航攝儀的kmin4超焦點(diǎn)距離H0：H0=f2/k像場(chǎng)角2：由物鏡的后主點(diǎn)與像場(chǎng)直徑（d）兩端點(diǎn)連線所夾角度,2=2tg-1(d/2f)像面照度分布：E=E0cos4分解力（R）：物鏡分辨微小細(xì)部的能力，R=1/2d畸變差：實(shí)際像點(diǎn)到主光軸的距離（ao）與理想像點(diǎn)到主光軸的距離(ao)之差2、 重疊度的概念（航向重疊度、旁向重疊度）同一條航線內(nèi)相鄰像片之間的重疊度稱為航向重疊度qx，相鄰航線之間的重疊度稱為旁向重疊度。qx =Px/Lx；qy =Py/LyB=Lx -Px=（1- qx）*lx*mB兩攝站間的距離，稱為攝影基線；lx像幅沿航線方向的邊長(zhǎng)；m攝影比例尺分母一個(gè)立體像對(duì)的有效面積 S有效= Bx By 攝區(qū)（S）的像片數(shù) N =1.5*S/S有效若已知一條航線上相鄰兩張像片的重疊度為q 12，則第一張與第i張相片的重疊度為3、 由地形起伏引起的重疊度改正4、 航攝中如何保持航向重疊度設(shè)相鄰兩攝站之間的曝光時(shí)間間隔為，則有=Bx/w因?yàn)锽x=(1-qx)*Lx所以有=(1-qx)*Lx/W=H/W*(1-qx)*lx/f（與地物在成像面上的顯示速度有關(guān)；重疊度越大，所需要的攝影時(shí)間間隔越短；攝影時(shí)間間隔與時(shí)間成反比）航攝儀上安置有四種不同面積的像框板，像框內(nèi)有移動(dòng)的螺旋線，有發(fā)射脈沖觸發(fā)快門。5、 像移的概念及像移補(bǔ)償相機(jī)的工作原理航空攝影時(shí)，由于飛機(jī)的飛行速度很快，即使曝光時(shí)間很短，在航攝儀成像面上的地物構(gòu)像也將在沿著航線方向上產(chǎn)生移動(dòng)，這個(gè)移動(dòng)稱為影像位移（像移），像移將使影像模糊。像移值=f*W*t/H=W*t/m像移補(bǔ)償裝置的最大補(bǔ)償速度（V） 6、 各種航攝儀自動(dòng)測(cè)光原理及特點(diǎn)微分測(cè)光：積分測(cè)光：7、 航攝儀內(nèi)方位元素的概念及畸變差的概念航攝儀內(nèi)方位元素航攝儀主距fk和像主點(diǎn)坐標(biāo)x0、y0畸變差：由于物鏡的殘余像差引起的畸變差稱為對(duì)稱徑向畸變差，這種畸變差是對(duì)稱于主點(diǎn)S的，并且入射光線、出射光線與主光軸都位于同一平面上。切向畸變差和非對(duì)稱徑向畸變差統(tǒng)稱為非對(duì)稱畸變差。第四章空中攝影技術(shù)基本概念1.基高比：攝影基線B與航高H之比；基高比=B/H=(1-qx)lx/f（基高比越大，立體觀測(cè)精度越高）垂直夸大（V）：V=垂直方向的比例尺/水平方向的比例尺（與立體觀測(cè)條件和飛行條件有關(guān)，V=5B/H，V=f(d、qx、lx、f)）坡度夸大（S）：設(shè)地面本身的坡度為，立體模型的坡度為，則S=/速高比：H/W，地物在成像面上的顯示速度圖像比（K）：K=m/M，成圖比例尺與攝影比例尺之比空間分辨率（IFOV）：在掃描成像過(guò)程中，一個(gè)光敏探測(cè)元件通過(guò)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)投射在地面上的直徑或邊長(zhǎng)，IFOV=H*S/f輻射分辨率：記錄一個(gè)亮度值所用的比特?cái)?shù)（或?qū)⒌孛婢拔锪炼攘炕募?jí)數(shù)）時(shí)間分辨率：重復(fù)周期波譜分辨率：多光譜成像系統(tǒng)中最窄波段的寬度2.航攝中選擇攝影比例尺的原則從判讀的角度：通常K=1/2R1/4R；從測(cè)圖的角度分析：圖像比與測(cè)繪一幅地形圖所需要的立體模型數(shù)有關(guān)，N1/k2；航攝資料的質(zhì)量（R）能否滿足圖像比（K）的要求：從平面量測(cè)精度考慮，R平=K/2Ms；從高程量測(cè)精度考慮，R高=f*K*M/(lx*mh)。3. 航攝中選擇焦距的原則綜合法測(cè)圖應(yīng)選擇長(zhǎng)焦距物鏡，使由于地形起伏引起的投影差最??；立體測(cè)圖時(shí)，平坦地區(qū)選擇短焦距物鏡，可以提高基高比，提高立體量測(cè)精度，山區(qū)使用長(zhǎng)焦距物鏡，減少攝影死角的影響、減少像片的數(shù)量，改善立體觀測(cè)條件。攝影技術(shù)計(jì)算航攝資料質(zhì)量驗(yàn)收飛行質(zhì)量：1.檢查鑲嵌圖（攝區(qū)的保證、有疑問(wèn)處重點(diǎn)檢查）2.qx、qy根據(jù)規(guī)范中的上下限檢查（qx：60%65%，個(gè)別最大不得大于75%，最小不得低于56%；qy：30%35%，個(gè)別最小不得小于13%）3.像片傾角（一般不大于2，個(gè)別最大不大于4）4.旋偏角：相鄰像片的主點(diǎn)連線與像幅沿航線方向的兩框標(biāo)連線之間的夾角5.航線彎曲度：最大彎曲矢距（）與航線長(zhǎng)度（L）之比（航線彎曲度=/L*100%3%）6.航高保持（同一航線上相鄰兩像片的航高差不得超過(guò)20m；最大航高與最小航高之差不得大于30m；航攝分區(qū)內(nèi)實(shí)際航高與設(shè)計(jì)航高之差不得大于50m，當(dāng)相對(duì)航高大于1000m時(shí)，其實(shí)際航高與設(shè)計(jì)航高之差不得大于設(shè)計(jì)航高的5%）攝影質(zhì)量：一般檢查（云影，靜電，折痕等），構(gòu)象質(zhì)量（平均密度，灰霧密度，最小密度等）。用感光測(cè)定理論評(píng)定航攝資料的曝光、沖洗質(zhì)量（1） 用航片多余的片頭在感光儀上曝光光楔，連同航片一起沖洗；（2） 量測(cè)光楔試片密度，并繪制特性曲線，求出值；（3） 在航攝負(fù)片上量測(cè)D0，Dmax，Dmin，計(jì)算出D；評(píng)價(jià)：（1）曝光正確，沖洗正常；（2）沖洗正常，曝光不足或曝光過(guò)度；（3）曝光正確，顯影過(guò)度或不足；（4）曝光正常，沖洗正常，但D很小彩色航空攝影小像幅航空攝影1.優(yōu)點(diǎn) 對(duì)機(jī)場(chǎng)設(shè)施無(wú)要求 攝影處理設(shè)備簡(jiǎn)單 成本低2.缺點(diǎn) 航線的長(zhǎng)度受到限制 像幅小，一張像片 覆蓋的地面面積小 無(wú)壓平板 數(shù)碼航空攝影1.數(shù)碼航空照相機(jī)的種類線陣和多個(gè)面陣組合兩種。2.數(shù)碼航空相機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：影像清晰，分辨率高，無(wú)需掃描缺點(diǎn)：像對(duì)數(shù)多，增加模型接邊工作量；高程精度低航天攝影1、 航空攝影與航天攝影的區(qū)別（1） 需要特殊的膠片回收技術(shù)（2） 只提供復(fù)制片，原始底片歸發(fā)射國(guó)存檔（3） 統(tǒng)一的航天攝影計(jì)劃（4） 正確曝光和沖洗困難（地面亮度變化大；地面景物的照度變化大；云層的影響）（5） 對(duì)航天攝影負(fù)片，允許有部分的云影（6） 受環(huán)境因素的影響，所以對(duì)航天攝影膠片要求更高（7） 對(duì)相機(jī)有更高的要求（要求分辨率高，必須有像移補(bǔ)償裝置）（8） 需要外方位元素（X、Y、Z線元素；、角元素）的輔助數(shù)據(jù)2、 軌道參數(shù)的定義（1） 長(zhǎng)半軸a：決定衛(wèi)星軌道的大小和衛(wèi)星沿軌道旋轉(zhuǎn)一周所需要的時(shí)間，a=R+H=R+(HA+HB)/2（2） 偏心率e：決定軌道的形狀，是描述軌道扁率的量，e=(HA+HB)/2a（3） 軌道傾角i：軌道平面與赤道平面之間的夾角，自赤道平面起，逆時(shí)針?lè)较蛄恐列l(wèi)星軌道平面上（i決定衛(wèi)星攝影時(shí)對(duì)地面的覆蓋區(qū)域）（4） 升交點(diǎn)赤經(jīng)：在赤道平面內(nèi)，春分點(diǎn)至升交點(diǎn)之間所張的地心角（i，決定了軌道平面在空間的位置）（5） 近地點(diǎn)幅角：由升交點(diǎn)沿衛(wèi)星軌道逆時(shí)針?lè)较蛑淋壍澜攸c(diǎn)之間的夾角（決定了橢圓軌道在軌道平面內(nèi)的方位）（6） 衛(wèi)星經(jīng)過(guò)近地點(diǎn)HB的時(shí)刻tN：用于計(jì)算衛(wèi)星在任何時(shí)候離開地面的高度（瞬時(shí)高度）3.航空攝影和航天攝影在qx、qy的保持上的區(qū)別qx的保持：航空攝影：=B/W=（1-qx）*lx*m/W=H/W*(1-qx)*lx/f航天攝影：由于軌道不是圓形的，航高H是變化的，因此，H必須由Ht代替，必須不斷測(cè)軌，且地速應(yīng)考慮地球自轉(zhuǎn)的影響qy的保持：航空攝影：根據(jù)用戶qy，確定By，可畫出航線航天攝影：由于D=（1-qy）*Ly，得到qy=(Ly-D)/Ly，因此要先求軌道周期P，再求D，最后得到qy多光譜成像1.通過(guò)一次成像就能同時(shí)獲取同一時(shí)刻、同一地區(qū)幾個(gè)波段的圖像，有利于提取更多的信息。2.多光譜攝影：將幾個(gè)焦距相同的攝影機(jī)組裝在一起，各物鏡的光軸彼此平行，在每個(gè)物鏡前分別帶上不同的波譜濾光片，快門同步，同時(shí)對(duì)地面進(jìn)行黑白攝影。多光譜掃描：地物的亮度反射到多光譜掃描儀，經(jīng)過(guò)分光系統(tǒng)分成n個(gè)波段，然后分別被光敏元件接收，再將模擬信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，以二進(jìn)制形式記錄在磁帶上。3.多光譜攝影圖像與多光譜掃描圖像的區(qū)別（1）多光譜攝影得到連續(xù)的模擬圖像，構(gòu)像質(zhì)量和幾何精度高；多光譜掃描得到離散的數(shù)字圖像，構(gòu)像質(zhì)量和幾何精度低；（2）多光譜攝影圖像處理簡(jiǎn)單，掃描圖像處理時(shí)數(shù)據(jù)量大，需要小塊面積處理后再拼接；（3）多光譜攝影圖像可用于航空遙感；多光譜掃描圖像則不行；（4）多光譜攝影圖像的感色范圍在400900nm，多光譜掃描圖像波譜敏感范圍寬廣，可感受整個(gè)大氣窗口（5）多光譜掃描圖像進(jìn)行計(jì)算機(jī)圖像處理靈活，波段可分得很窄總的來(lái)說(shuō)，多光譜攝影圖像的主要優(yōu)勢(shì)是構(gòu)像質(zhì)量和幾何精度高；多光譜掃描圖像的主要優(yōu)勢(shì)是波譜敏感范圍寬。4. 地物波譜特征空間：在多光譜成像中，任何一個(gè)地物在各波段的亮度值B之全體構(gòu)成了該地物的一個(gè)波譜特征向量，這種多光譜圖像的量度空間稱之為地物的波譜特征空間。5. 信道容量與信息量有哪些區(qū)別？研究信息量有何實(shí)際意義信道容量是一幅圖像中含有信息的數(shù)據(jù)量，信息量則是表示隨機(jī)變量的不肯定度。（一幅二值圖像的最大信息量為1bit；H（x）表示一幅圖像不丟失信息所需要的最小比特?cái)?shù)。）GPS1.GPS的組成GPS由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶設(shè)備三大部分組成。（空間部分由24顆衛(wèi)星組成，其中有21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星。地面監(jiān)控部分是GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的中樞，由一個(gè)主控站、5個(gè)監(jiān)控站和3個(gè)信息注入站組成。用戶設(shè)備部分主要由GPS信號(hào)接收機(jī)硬件、GPS數(shù)據(jù)處理軟件和微處理機(jī)及其終端設(shè)備組成。）2.GPS在航攝中的應(yīng)用測(cè)定地面控制點(diǎn)；為航攝飛機(jī)導(dǎo)航；GPS輔助空中三角測(cè)量中的導(dǎo)航與定位；用于傳感器的定位和姿態(tài)測(cè)定；IMU/DGPS輔助航空攝影測(cè)量第五章 遙感影像質(zhì)量評(píng)定遙感圖像質(zhì)量的分類1.圖像的幾何質(zhì)量 表示遙感器所構(gòu)成的像點(diǎn)與其相應(yīng)的理想像點(diǎn)在幾何位置上的差異航攝儀光學(xué)系統(tǒng)的畸變差 航攝負(fù)片的不均勻變形 壓平精度 2.圖像的構(gòu)像質(zhì)量 表示產(chǎn)生影像細(xì)節(jié)反差的能力感光特性 顯微特性3.飛行質(zhì)量：旋偏角 航線彎曲度4.攝影質(zhì)量：靜電條紋、云影 沖洗質(zhì)量 像質(zhì)評(píng)價(jià)的基本原則（一）分辨率 表示分辨微小細(xì)部能力的一個(gè)指標(biāo)地面分辨率 空間分辨率 時(shí)間分辨率（重復(fù)周期）表示衛(wèi)星一天中的回訪能力 波譜分辨率 多光譜成像中最窄波段的寬度 輻射分辨率 記錄一個(gè)亮度值所用的比特?cái)?shù) (二)清晰度 表示影像邊沿清晰的程度，用銳度表示。（三)顆粒度RMS表示乳劑顆粒的平均尺寸及其分布的情況,它從顆粒噪聲的角度來(lái)分析感光材料表達(dá)微小細(xì)節(jié)的能力。一般而言， S RRMS (四)感光測(cè)定法(五)逼真度和峰值信噪比壓縮圖像的質(zhì)量評(píng)定1.逼真度（fidelity） 表示解壓圖像相對(duì)原始圖像幾何失真程度2.峰值信噪比（PSNR）表示解壓圖像相對(duì)原始圖像灰度的偏離程度攝影系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF調(diào)制傳遞函數(shù)就是線擴(kuò)散函數(shù)付里葉變換的模MTF的物理意義 調(diào)制傳遞函數(shù)就是各個(gè)空間頻率的正弦波影象，經(jīng)過(guò)成像系統(tǒng)后調(diào)制損失的百分比。在航攝負(fù)片上測(cè)定MTF的方法刀刃曲線的成像利用刀刃曲線測(cè)