第三章 攝影的基本知識(shí)

1、第三章第三章 攝影測量的基本知識(shí)攝影測量的基本知識(shí) 第一節(jié)第一節(jié)攝影基本原理與攝影機(jī)攝影基本原理與攝影機(jī) 一. 攝影的基本原理 照相機(jī)攝影的基本原理就是根據(jù)凸透鏡的成像的原理，照相機(jī)攝影的基本原理就是根據(jù)凸透鏡的成像的原理， 用一個(gè)攝影物鏡代替凸透鏡，在像面出放置感光材料，物用一個(gè)攝影物鏡代替凸透鏡，在像面出放置感光材料，物 體的投射光線經(jīng)攝影物鏡后聚焦于感光材料上，感光材料體的投射光線經(jīng)攝影物鏡后聚焦于感光材料上，感光材料 受成像光線的光化學(xué)作用后生成潛像，再經(jīng)過攝影處理得受成像光線的光化學(xué)作用后生成潛像，再經(jīng)過攝影處理得 到光學(xué)影像。到光學(xué)影像。 第一節(jié)第一節(jié)攝影基本原理與攝影機(jī)攝影基本原

2、理與攝影機(jī) 一. 攝影的基本原理 凸透鏡成像規(guī)律凸透鏡成像規(guī)律 由初中物理知道：由初中物理知道： 其中，其中，u u是物距，是物距，v v是像距，是像距，f f是焦距。是焦距。 當(dāng)當(dāng)u2fu2f時(shí)，時(shí)，fv2ffv2f，成倒立，縮小，實(shí)像，成倒立，縮小，實(shí)像 例如：照例如：照 相機(jī)相機(jī) 當(dāng)當(dāng)u u2f2f時(shí)，時(shí)，v=2fv=2f，成倒立，等大，實(shí)像，成倒立，等大，實(shí)像 當(dāng)當(dāng)fu2ffu2fv2f，成倒立，放大，實(shí)像，成倒立，放大，實(shí)像 例如：幻例如：幻 燈機(jī)，投影機(jī)，電影機(jī)。燈機(jī)，投影機(jī)，電影機(jī)。 當(dāng)當(dāng)u=fu=f時(shí)，時(shí)，v=v=無窮大，此時(shí)無像；無窮大，此時(shí)無像； 當(dāng)當(dāng)ufufvf，成正立、

3、放大、虛像，成正立、放大、虛像 例如：放大鏡例如：放大鏡 fvu 111 一. 攝影的基本原理 1 1、攝影物鏡、攝影物鏡 攝影物鏡：相機(jī)上由單個(gè)凸透鏡或凹凸透鏡組合（等攝影物鏡：相機(jī)上由單個(gè)凸透鏡或凹凸透鏡組合（等 效透鏡）成的精密光學(xué)成像系統(tǒng)。效透鏡）成的精密光學(xué)成像系統(tǒng)。 一. 攝影的基本原理 1、攝影物鏡、攝影物鏡 一. 攝影的基本原理 2 2、物鏡的光圈和光圈號(hào)數(shù)、物鏡的光圈和光圈號(hào)數(shù) 光圈的起著控制光束柱面積的真實(shí)光圈孔徑光圈的起著控制光束柱面積的真實(shí)光圈孔徑 稱為有效孔徑，以稱為有效孔徑，以d d表示。表示。 有效孔徑與物鏡焦距有效孔徑與物鏡焦距F F之比，作為控制影像亮之比，作

4、為控制影像亮 度的一個(gè)因素，稱之為相對(duì)孔徑，其倒數(shù)就是光度的一個(gè)因素，稱之為相對(duì)孔徑，其倒數(shù)就是光 圈號(hào)數(shù)。圈號(hào)數(shù)。 一. 攝影的基本原理 2 2、物鏡的光圈和光圈號(hào)數(shù)、物鏡的光圈和光圈號(hào)數(shù) 有效孔徑變小，光圈號(hào)數(shù)越來越大有效孔徑變小，光圈號(hào)數(shù)越來越大 焦面上影像的亮度與光圈號(hào)數(shù)的平方成反焦面上影像的亮度與光圈號(hào)數(shù)的平方成反 比，使用的光圈號(hào)數(shù)越大，影像亮度就越小，比，使用的光圈號(hào)數(shù)越大，影像亮度就越小， 攝影時(shí)只要選擇適當(dāng)?shù)墓馊μ?hào)數(shù)和配以一定攝影時(shí)只要選擇適當(dāng)?shù)墓馊μ?hào)數(shù)和配以一定 的曝光時(shí)間就能得到需要的曝光量。的曝光時(shí)間就能得到需要的曝光量。 一. 攝影的基本原理 2 2、物鏡的光圈和光圈

5、號(hào)數(shù)、物鏡的光圈和光圈號(hào)數(shù) H HEtEt 其中其中H H：曝光量：曝光量 E E：照度：照度 t t：曝光時(shí)間：曝光時(shí)間 曝光時(shí)間與照度的關(guān)系為：曝光時(shí)間與照度的關(guān)系為： 曝光時(shí)間與光圈號(hào)數(shù)的關(guān)系為：曝光時(shí)間與光圈號(hào)數(shù)的關(guān)系為： 如果曝光時(shí)間改變一倍，則光圈號(hào)數(shù)則改變?nèi)绻毓鈺r(shí)間改變一倍，則光圈號(hào)數(shù)則改變 倍。倍。 2 1212 )/(/kktt 2 2112 /EEtt 一. 攝影的基本原理 2 2、物鏡的光圈和光圈號(hào)數(shù)、物鏡的光圈和光圈號(hào)數(shù) 一次快門的開關(guān)過程 一. 攝影的基本原理 3 3、攝影機(jī)快門、攝影機(jī)快門 一. 攝影的基本原理 3 3、攝影機(jī)快門、攝影機(jī)快門 攝影機(jī)快門是控制曝光

6、時(shí)間的機(jī)件裝置，它攝影機(jī)快門是控制曝光時(shí)間的機(jī)件裝置，它 是攝影機(jī)的重要部件之一。快門從打開到關(guān)閉所是攝影機(jī)的重要部件之一?？扉T從打開到關(guān)閉所 經(jīng)歷的時(shí)間稱為曝光時(shí)間，或稱快門速度。經(jīng)歷的時(shí)間稱為曝光時(shí)間，或稱快門速度。 曝光時(shí)間1/60s 光圈7.1 曝光時(shí)間1/400s,光圈2.8 景深：被攝景物中能產(chǎn)生較為清晰影像的最近點(diǎn)至景深：被攝景物中能產(chǎn)生較為清晰影像的最近點(diǎn)至 最遠(yuǎn)點(diǎn)的距離。最遠(yuǎn)點(diǎn)的距離。 一. 攝影的基本原理 4、景深和無窮遠(yuǎn)點(diǎn) 光圈號(hào)數(shù)越大，景深越大；光圈號(hào)數(shù)越小，景深越小光圈號(hào)數(shù)越大，景深越大；光圈號(hào)數(shù)越小，景深越小。 一. 攝影的基本原理 4 4、景深和無窮遠(yuǎn)點(diǎn) 當(dāng)物鏡對(duì)

7、光無窮遠(yuǎn)，像面位于焦面處，這時(shí)設(shè)離物當(dāng)物鏡對(duì)光無窮遠(yuǎn)，像面位于焦面處，這時(shí)設(shè)離物 鏡距離為鏡距離為D D的某近物點(diǎn)，在像面上像點(diǎn)的模糊圓直的某近物點(diǎn)，在像面上像點(diǎn)的模糊圓直 徑等于允許的極限值，那么比該物點(diǎn)更遠(yuǎn)的所有徑等于允許的極限值，那么比該物點(diǎn)更遠(yuǎn)的所有 景物都能在對(duì)光于無窮遠(yuǎn)時(shí)的像面上取得清晰的景物都能在對(duì)光于無窮遠(yuǎn)時(shí)的像面上取得清晰的 構(gòu)像。在焦面上能構(gòu)成清晰影像的最近物距稱為構(gòu)像。在焦面上能構(gòu)成清晰影像的最近物距稱為 無窮遠(yuǎn)起點(diǎn)。無窮遠(yuǎn)起點(diǎn)。無窮遠(yuǎn)起點(diǎn)就是對(duì)光于無窮遠(yuǎn)時(shí)景無窮遠(yuǎn)起點(diǎn)就是對(duì)光于無窮遠(yuǎn)時(shí)景 深的近景點(diǎn)距離，它將隨光圈號(hào)數(shù)等因素而定。深的近景點(diǎn)距離，它將隨光圈號(hào)數(shù)等因素而定

8、。 使用11光圈號(hào)數(shù)使用3.5光圈號(hào)數(shù) 一. 攝影的基本原理 5 5、像場和像場角、像場和像場角 視場：將物鏡對(duì)光于無窮遠(yuǎn)，在焦面上會(huì)看到一個(gè)視場：將物鏡對(duì)光于無窮遠(yuǎn)，在焦面上會(huì)看到一個(gè) 照度不均勻的明亮圓。這樣一個(gè)明亮圓稱為視場。照度不均勻的明亮圓。這樣一個(gè)明亮圓稱為視場。 視場角：物鏡的像方主點(diǎn)與視場直徑所張的角。視場角：物鏡的像方主點(diǎn)與視場直徑所張的角。 像場：在視場范圍內(nèi)能獲得清晰影像的區(qū)域。像場：在視場范圍內(nèi)能獲得清晰影像的區(qū)域。 像場角：物鏡的像方主點(diǎn)與像場直徑所張的角。像場角：物鏡的像方主點(diǎn)與像場直徑所張的角。 一. 攝影的基本原理 5 5、像場和像場角、像場和像場角 二、攝影機(jī)

9、簡介二、攝影機(jī)簡介 1 1、普通照相機(jī)、普通照相機(jī) 二、攝影機(jī)簡介二、攝影機(jī)簡介 2 2、量測用攝影機(jī)、量測用攝影機(jī) 二、攝影機(jī)簡介二、攝影機(jī)簡介 航空攝影機(jī)按攝影機(jī)主距的長度可分為短焦距航空攝影機(jī)按攝影機(jī)主距的長度可分為短焦距 （150mm300mm300mm）攝影機(jī)。航空攝影機(jī)的像幅均采用正）攝影機(jī)。航空攝影機(jī)的像幅均采用正 方形。短焦距航空攝影機(jī)的像幅多為方形。短焦距航空攝影機(jī)的像幅多為181818cm18cm， 中焦距的多為中焦距的多為232323cm23cm，長焦距的多為，長焦距的多為232323cm 23cm 或或30cm30cm30cm30cm。 二、攝影機(jī)簡介二、攝影機(jī)簡介 2

10、 2、量測用攝影機(jī)、量測用攝影機(jī) 這類攝影機(jī)是指的航空攝影機(jī)，地面攝影測量這類攝影機(jī)是指的航空攝影機(jī)，地面攝影測量 用的攝影經(jīng)緯儀，以及近景攝影測量用的攝影機(jī)。用的攝影經(jīng)緯儀，以及近景攝影測量用的攝影機(jī)。 安裝在飛機(jī)上對(duì)地面自動(dòng)地迸行連續(xù)攝影的攝安裝在飛機(jī)上對(duì)地面自動(dòng)地迸行連續(xù)攝影的攝 影機(jī)稱為航攝機(jī)。影機(jī)稱為航攝機(jī)。 二、攝影機(jī)簡介二、攝影機(jī)簡介 量測用攝影機(jī)的三個(gè)特點(diǎn)量測用攝影機(jī)的三個(gè)特點(diǎn) 1 1、量測用攝影機(jī)的像距是一個(gè)固定值，幾乎等于攝、量測用攝影機(jī)的像距是一個(gè)固定值，幾乎等于攝 影機(jī)物鏡的焦距。影機(jī)物鏡的焦距。 2 2、攝影機(jī)像面框架有無框標(biāo)標(biāo)志，是作為區(qū)分量測、攝影機(jī)像面框架有無框

11、標(biāo)標(biāo)志，是作為區(qū)分量測 用攝影機(jī)和非量測用攝影機(jī)的重要標(biāo)志。用攝影機(jī)和非量測用攝影機(jī)的重要標(biāo)志。 設(shè)置在攝影機(jī)焦平面（承影面）上位置設(shè)置在攝影機(jī)焦平面（承影面）上位置 固定固定 的光學(xué)機(jī)械標(biāo)志，用于在焦平面上（亦即的光學(xué)機(jī)械標(biāo)志，用于在焦平面上（亦即 像片上）建立像片上）建立 像方坐標(biāo)系。像方坐標(biāo)系。 二、攝影機(jī)簡介二、攝影機(jī)簡介 量測用攝影機(jī)的三個(gè)特點(diǎn)量測用攝影機(jī)的三個(gè)特點(diǎn) 3 3、內(nèi)方位元素已知。、內(nèi)方位元素已知。 攝影機(jī)主光軸與像平面的交點(diǎn)稱為像片主點(diǎn)，攝攝影機(jī)主光軸與像平面的交點(diǎn)稱為像片主點(diǎn)，攝 影機(jī)物鏡后節(jié)點(diǎn)到像片主點(diǎn)的垂距稱為攝影機(jī)主影機(jī)物鏡后節(jié)點(diǎn)到像片主點(diǎn)的垂距稱為攝影機(jī)主 距，

12、也叫像片主距，一般用字母距，也叫像片主距，一般用字母f f表示。像片主點(diǎn)表示。像片主點(diǎn) 在框標(biāo)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值在框標(biāo)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值x0,y0,x0,y0,把把f,x0,y0f,x0,y0就稱為就稱為 像片的內(nèi)方位元素。像片的內(nèi)方位元素。 近景攝影機(jī)近景攝影機(jī) WILD P32WILD P32 近景攝影機(jī)近景攝影機(jī) WILD P32WILD P32 第二節(jié)第二節(jié)航空攝影的基本要求航空攝影的基本要求 第二節(jié)第二節(jié)航空攝影的基本要求航空攝影的基本要求 第二節(jié)第二節(jié)航空攝影的基本要求航空攝影的基本要求 一、航攝傾角一、航攝傾角 航攝傾角（像片傾角）航攝傾角（像片傾角）: : 攝影主光軸與鉛垂方向攝影

13、主光軸與鉛垂方向 的夾角。的夾角。 實(shí)際上，由于飛機(jī)的穩(wěn)定性和攝影操作的技實(shí)際上，由于飛機(jī)的穩(wěn)定性和攝影操作的技 能限制，航攝機(jī)主光軸在曝光時(shí)總會(huì)有微小的傾能限制，航攝機(jī)主光軸在曝光時(shí)總會(huì)有微小的傾 斜，按規(guī)定要求像片傾角應(yīng)小于斜，按規(guī)定要求像片傾角應(yīng)小于3 3度。度。 地地 面面 像像 片片 圖像像幅圖像像幅 機(jī)載成像系統(tǒng) 二、攝影比例尺二、攝影比例尺 攝影比例尺是指航攝設(shè)計(jì)中的像片比例尺。像片比攝影比例尺是指航攝設(shè)計(jì)中的像片比例尺。像片比 例尺是由攝影機(jī)的主距和攝影的高度來計(jì)算的。例尺是由攝影機(jī)的主距和攝影的高度來計(jì)算的。 式中式中m m為像片比例尺分母，為像片比例尺分母，f f為攝影機(jī)主

14、距，為攝影機(jī)主距，H H為為 攝影高度或稱航高。攝影高度或稱航高。 1:50 000 1:35 000 1:55 000 1:25 000 1:20 000 1:30 000 小比例尺小比例尺 1:10 000 1:10 000 1:25 000 1:25 000 1:35 000 1:15 000 1:20 000 中比例尺中比例尺 1:5 000 1：2 000 1:8000 1:1200 1：1 0001:4000 1:6000 1： 500 1:2000 1:3000 大比例尺大比例尺 成圖比例尺成圖比例尺航攝比例尺航攝比例尺比例尺類別比例尺類別 二、攝影比例尺二、攝影比例尺 HH m

15、 m H H m m H f m %5 %5 1 即 要求 （理想情況） 測量規(guī)范還規(guī)定測量規(guī)范還規(guī)定同一航帶內(nèi)同一航帶內(nèi)最大航高與最小航高之最大航高與最小航高之 差不得大于差不得大于30m30m；攝影區(qū)域；攝影區(qū)域內(nèi)實(shí)際航高與設(shè)計(jì)航高內(nèi)實(shí)際航高與設(shè)計(jì)航高 之之差不得大于差不得大于50m50m。 航高航高是指攝影飛機(jī)在攝影瞬間相對(duì)某一水準(zhǔn)面的高是指攝影飛機(jī)在攝影瞬間相對(duì)某一水準(zhǔn)面的高 度，從該水準(zhǔn)面起算向上為正號(hào)。度，從該水準(zhǔn)面起算向上為正號(hào)。 根據(jù)所取基準(zhǔn)面的不同，航高可分為根據(jù)所取基準(zhǔn)面的不同，航高可分為相對(duì)航高和相對(duì)航高和 絕對(duì)航高絕對(duì)航高。 二、攝影比例尺二、攝影比例尺 相對(duì)航高相對(duì)航

16、高是指攝影機(jī)物鏡相對(duì)于某一基準(zhǔn)面的高是指攝影機(jī)物鏡相對(duì)于某一基準(zhǔn)面的高 度，常稱為攝影航高。它是相對(duì)于被攝區(qū)域內(nèi)度，常稱為攝影航高。它是相對(duì)于被攝區(qū)域內(nèi) 地面平均高程基準(zhǔn)面的設(shè)計(jì)航高，是確定航攝地面平均高程基準(zhǔn)面的設(shè)計(jì)航高，是確定航攝 飛機(jī)飛行的基本數(shù)據(jù)，按飛機(jī)飛行的基本數(shù)據(jù)，按H Hmfmf計(jì)算得到計(jì)算得到 絕對(duì)航高絕對(duì)航高是相對(duì)干平均海平面的航高，是指攝影是相對(duì)干平均海平面的航高，是指攝影 物鏡在攝影瞬間的物鏡在攝影瞬間的真實(shí)海拔高度真實(shí)海拔高度。通過相對(duì)航。通過相對(duì)航 高高H H與攝影地區(qū)地面平均高度與攝影地區(qū)地面平均高度A A。計(jì)算得到。計(jì)算得到H H絕絕 H HA A 二、攝影比例尺

17、二、攝影比例尺 三、像片重疊度三、像片重疊度 式中：式中：lx、ly為像幅的邊長；為像幅的邊長； Px、Py為航向和旁向重疊影像部分的長為航向和旁向重疊影像部分的長 度。度。 三、像片重疊度三、像片重疊度 在航向方向必須要三張相鄰像片有公共重疊影像，在航向方向必須要三張相鄰像片有公共重疊影像， 這一公共重疊部分稱之為三度重疊。這一公共重疊部分稱之為三度重疊。 要求要求 航向重疊度航向重疊度 53% 53% 一般為一般為(60-65%)(60-65%) 旁向重疊度旁向重疊度 15%15%一般為一般為( 15-30%( 15-30%） 三、像片重疊度三、像片重疊度 三、像片重疊度三、像片重疊度 航

18、向重疊度和旁向重疊度實(shí)用公式為：航向重疊度和旁向重疊度實(shí)用公式為： h h：為攝區(qū)地面平均高差；：為攝區(qū)地面平均高差；H H；為攝影時(shí)的航高；為攝影時(shí)的航高 四、四、航帶彎曲度航帶彎曲度 航線兩端像片的像主點(diǎn)間的直線距離航線兩端像片的像主點(diǎn)間的直線距離L L 與偏離該直線最遠(yuǎn)的像主點(diǎn)到直線的距離之比與偏離該直線最遠(yuǎn)的像主點(diǎn)到直線的距離之比 0 0 0 0 3%100%R L R要求 五、像片旋轉(zhuǎn)角五、像片旋轉(zhuǎn)角 像片旋轉(zhuǎn)角：相鄰兩張像片旋轉(zhuǎn)角：相鄰兩張 像片的像主點(diǎn)連線與像片的像主點(diǎn)連線與 像幅沿航線方向的兩像幅沿航線方向的兩 框標(biāo)連線間的夾角框標(biāo)連線間的夾角。 對(duì)像片的旋偏角一般要求小于對(duì)像片的旋偏角一般要求小于6 6度，個(gè)別最大不應(yīng)大度，個(gè)別最大不應(yīng)大 于于8 8度。而且不能連續(xù)三片有超過度。而且不能連續(xù)三片有超過6 6度的情況。度的情