2023年測繪綜合能力攝影測量與遙感

測繪綜合能力第8章攝影測量與遙感第1節(jié)攝影測量與遙感概要攝影測量的分類（p233）攝影測量其內(nèi)容涉及被攝物體的影像獲取方法，影像信息的記錄和存儲方法，基于單張或多張像片的信息提取方法，數(shù)據(jù)的解決與傳輸，產(chǎn)品的表達與應用等方面的理論、設備和技術。攝影測量的基本原理是建立影像獲取瞬間像點與相應物點之間所存在的幾何關系。按照所研究對象的不同，攝影測量可分為地形攝影測量和非地形攝影測量兩大類。攝影測量也可按攝影站的位置或傳感器平臺分為航天(衛(wèi)星)攝影測量、航空攝影測量、地面攝影測量等。航空攝影測量的重要任務是測制各種比例尺的地形圖和影像地圖、建立地形數(shù)據(jù)庫，并為各種地理信息系統(tǒng)和土地信息系統(tǒng)提供基礎數(shù)據(jù)。航空攝影測量測繪的地形圖比例尺一般為1:5萬~1：500。遙感及其發(fā)展（p234）遙感技術重要由遙感圖像獲取技術和遙感信息解決技術兩大部分組成。遙感技術的分類方法很多。按電磁波波段的工作區(qū)域，可分為可見光遙感、紅外遙感、微波遙感和多波段遙感等。按傳感器的運載工具可分為航天遙感(或衛(wèi)星遙感)、航空遙感和地面遙感，其中航空遙感平臺又可細分為高空、中空和低空平臺，后者重要是指運用輕型飛機、汽艇、氣球和無人機等作為承載平臺。按傳感器的工作方式可分為積極方式和被動方式兩種。在遙感技術中除了使用可見光的框幅式黑白攝影機外，還使用彩色攝影、彩紅外攝影、全景攝影、紅外掃描儀、多光譜掃描儀、成像光譜儀、CCD線陣列掃描和面陣攝影機以及合成孔徑側(cè)視雷達等手段。許多新的傳感器的地面空間分辨率、光譜分辨率和時間分辨率都有了很大提高，同時還具有了立體覆蓋的功能，所有這些都為遙感影像的定量化研究提供了保證，運用衛(wèi)星影像測圖已是一種重要途徑。第2節(jié)攝影測量與遙感基礎中心投影的共線方程（p236）共線方程式(8-2-1)是攝影測量中最基本、最重要的關系式。2.共線方程的重要應用在解析和數(shù)字攝影測量中，共線方程是極其有用的。共線方程的重要應用涉及：(1)單像空間后方交會和多像空間前方交會;(2)解析空中三角測量光束法平差中的基本數(shù)學模型;(3)構成數(shù)字投影的基礎;(4)運用數(shù)字高程模型(DEM)與共線方程制作正射影像;(5)運用DEM和共線方程進行單幅影像制圖等相對定向與絕對定向（p236）像片的外方位元素是描述像片在攝影瞬間的絕對位置和姿態(tài)的參數(shù)，即是一種絕對方位元素。若能同時恢復立體像對中兩張像片的外方位元素，即可重建被攝地面的立體模型，恢復立體模型的絕對位置和姿態(tài)。暫不考慮像片的絕對位置和姿態(tài)，而只恢復兩張像片之間的相對位置和姿態(tài)，這樣建立的立體模型稱為相對立體模型，其比例尺和方位均是任意的;然后，在此基礎上，將兩張像片作為一個整體進行平移、旋轉(zhuǎn)和縮放，以達成恢復絕對位置的目的。上述過程分別稱為相對定向和絕對定向。1)相對定向擬定兩張影像相對位置關系的過程稱為相對定向。相對定向不需要外業(yè)控制點，就能建立地面的立體模型。相對定向的唯一標準是兩張像片上所有同名點的投影光線對對相交，所有同名點光線在空間的交會集合構成了地面的立體模型。用于描述兩張像片相對位置和姿態(tài)關系的參數(shù)，稱為相對定向元素，相對定向元素共有5個。用解析計算的方法解求相對定向元素的過程，稱為解析法相對定向。解析法相對定向計算過程中同名光線對對相交的特性可用共面條件來實現(xiàn)。共面條件的幾何含義是攝影基線和左右片同名光線三矢量共面，它是解求相對定向元素的基本關系式。在數(shù)字攝影測量系統(tǒng)中，運用計算機的影像匹配代替人眼的立體觀測辨認同名點，通過自動量測6對以上同名點的像片坐標，用最小二乘平差計算解求出5個相對定向元素。2)絕對定向要擬定立體模型在地面測量坐標系中的對的位置，則需要把相對定向所建立的立體模型進行平移、旋轉(zhuǎn)和縮放，以便納入到地面測量坐標系中，并歸化到制圖比例尺，這一過程稱為立體模型的絕對定向。絕對定向需要借助地面控制點來進行。電磁波譜（p237）衛(wèi)星遙感中常用的幾個波譜為：紫外(ultraviolet，UV)、可見光(visiblelight)、紅外(infrared，IR)、微波(microwave)。大氣窗口（p237）遙感接受的電磁波信號需要穿過介于地表與高空之間厚厚的大氣層，大氣層中的水汽(H2O)、二氧化碳(C02)和臭氧(O3)等對某些波段的電磁波具有散射和吸取影響，其余的在通過大氣層時較少被散射、吸取和反射，具有較高的透過率，這些波段稱為“大氣窗口”。常用的大氣窗口涉及：可見光和部分紫外、近紅外(0.3～1.3μm);近、中紅外(1.5~1.8μm，2.0～3.5μm);中紅外(3.5～5.5μm);遠紅外(8～14μm);微波(1.0mm～lm)等。對地球觀測衛(wèi)星遙感而言，只有選擇透過率高的“大氣窗口”波段，才對觀測故意義，否則，物體的電磁波信息難以到達傳感器;而對于大氣遙感而言，則應選擇“大氣窗口”外衰減系數(shù)大的波段，才干收集到有關大氣成分、云高、氣壓分布和溫度等方面的信息。地物波普特性（p238）進行地物波譜輻射特性的研究，可認為多波段遙感最佳波段的選擇和遙感圖像的解譯提供基本依據(jù)。目前對地物波譜的測定重要分3部分，即反射波譜、發(fā)射波譜和微波波譜。物體的反射波譜限于紫外、可見光和近紅外，特別是后兩個波段。地物波譜特性的變化與太陽和測試儀器的位置、地理位置、時間環(huán)境(季節(jié)、氣候、溫度等)和地物自身有關。遙感圖像特性（p238）進行地物波譜輻射特性的研究，可認為多波段遙感最佳波段的選擇和遙感圖像的解譯提供基本依據(jù)。目前對地物波譜的測定重要分3部分，即反射波譜、發(fā)射波譜和微波波譜。物體的反射波譜限于紫外、可見光和近紅外，特別是后兩個波段。地物波譜特性的變化與太陽和測試儀器的位置、地理位置、時間環(huán)境(季節(jié)、氣候、溫度等)和地物自身有關。遙感圖像的解譯（p239）遙感解譯人員需要通過遙感圖像獲取三方面的信息：目的地物的大小、形狀及空間分布特點，目的地物的屬性特點，目的地物的變化動態(tài)特點。遙感信息的提取重要有兩個途徑，一是目視解譯，一是計算機的數(shù)字圖像解決。圖像解譯的首要一步是圖像辨認，其實只是個分類過程，即根據(jù)遙感圖像的光譜特性、空間特性、時相特性，按照解譯者的結(jié)識限度或自信限度和準確度，逐步進行目的的探測、辨認和鑒定過程。遙感圖像的解譯是從遙感影像的特性人手的。影像特性不外乎色、形兩個方面。前者指影像色調(diào)、顏色、陰影等，其中色調(diào)與顏色反映了影像的物理性質(zhì)，是地物電磁波能量的記錄，而陰影則是地物三維空間在影像色調(diào)上的反映;后者指影像的圖形結(jié)構特性，如大小、形狀、紋理結(jié)構、圖形格式、位置、組合等，它是色調(diào)、顏色的空間排列，反映了影像幾何性質(zhì)和空間關系。遙感圖像的解譯，依賴于具體應用的目的和任務。但是，任何目的的解譯都要通過基本解譯要素和具體解譯標志來完畢。第3節(jié)技術設計項目設計：記住三大標題（p239）項目設計重要涉及三個環(huán)節(jié)：任務分析、項目設計編寫、設計實行。項目設計書的編寫基本內(nèi)容（p240）項目設計書的基本內(nèi)容重要涉及概述、作業(yè)區(qū)自然地理概況和已有資料情況、引用文獻、成果(或產(chǎn)品)重要技術指標和規(guī)格、設計方案、進度安排和經(jīng)費預算、附錄等7部分內(nèi)容。專業(yè)設計書的編寫基本內(nèi)容（p241）航空攝影測量專業(yè)技術設計書一般根據(jù)具體的測繪活動內(nèi)容編寫，設計書的基本內(nèi)容涉及任務概述、測區(qū)自然地理概況和已有資料情況、引用文獻、成果(或產(chǎn)品)重要技術指標和規(guī)格、技術設計方案等部分各工序的的作業(yè)規(guī)定質(zhì)量指標（p242）航空攝影測量專業(yè)技術設計書一般根據(jù)具體的測繪活動內(nèi)容編寫，設計書的基本內(nèi)容涉及任務概述、測區(qū)自然地理概況和已有資料情況、引用文獻、成果(或產(chǎn)品)重要技術指標和規(guī)格、技術設計方案等部分第4節(jié)影像資料的收集和預解決航攝影像分析（p243）根據(jù)具體成圖比例尺及相應技術指標規(guī)定，分析擬定適宜的航攝影像資料。比如地表植被及覆蓋物對成圖影響小的時間攝取的影像，彩紅外和真彩色影像在北方應避開冬季等。(1)模擬影像一般成圖比例尺與航攝比例尺、地面采樣距離的相應關系實際作業(yè)中，要根據(jù)測區(qū)的地理條件、攝影條件和測繪成果精度、類型規(guī)定，選擇擬定適宜的航攝比例尺。(2)數(shù)字影像一般成圖比例尺與數(shù)碼相機像素地面分辨率的相應關系實際作業(yè)中，要根據(jù)測區(qū)的地理條件、攝影條件和測繪成果精度、類型規(guī)定，擬定設立適宜的相機地面分辨率。遙感影像分析（p244）遙感影像在測繪中重要被用來測繪地形圖、制作正射影像或各種專題圖。衛(wèi)星影像分辨率的選擇除了考慮不同比例尺成圖對影像分辨率規(guī)定，還要考慮現(xiàn)有可獲取的衛(wèi)星影像產(chǎn)品的規(guī)格。影像獲取時相應盡量避開冬季。航空遙感影像資料（p245）航空遙感影像重要有模擬影像和數(shù)字影像兩種，要按照設計規(guī)定收集航空遙感影像資料。1.模擬影像資料涉及航攝原始底片、航攝像片、攝區(qū)范圍圖(含分區(qū)范圍圖)、像片索引圖、航攝儀技術參數(shù)檢定報告、航空攝影底片壓平質(zhì)量檢測報告、航空攝影底片密度檢測報告、航攝鑒定表、像片中心點結(jié)合圖、航攝飛行記錄、航空攝影技術設計書、航空攝影資料移交書等。其中航攝儀檢定資料要涉及航攝儀檢定坐標系、航攝儀框標編號和框標坐標、航攝儀檢定焦距、航攝儀鏡頭自準軸主點坐標、航攝儀鏡頭對稱畸變差測定值。2.數(shù)字影像資料涉及影像數(shù)據(jù)、像片索引圖、航空攝影技術設計書、航攝鑒定表、航攝儀技術參數(shù)、航攝軍區(qū)批文及航空攝影資料送審報告、航空攝影飛行記錄、攝區(qū)航線和像片接合圖、攝區(qū)完畢情況圖、航空攝影資料移交書等。1)IMU/GPS輔助航空攝影資料2)地面技術文檔資料重要涉及攝區(qū)IMU/DGPS輔助航空地面測量技術設計書、攝區(qū)IMU/DGPS輔助航空攝影地面測量技術總結(jié)、攝區(qū)IMU/DGPS輔助航空攝影地面測量檢查報告、攝區(qū)地面控制測量成果表、攝區(qū)精度檢測樣區(qū)精度檢測報告、攝區(qū)測站信息表。航天遙感影像資料（p245）航天遙感影像資料用于地形圖測繪重要有立體像對(或條帶)、單景衛(wèi)星影像，有全色數(shù)據(jù)和多光譜數(shù)據(jù)(紅、綠、藍、紅外)。航天遙感影像收集：涉及數(shù)據(jù)格式、應用級別等滿足規(guī)定的單片或立體的全色數(shù)據(jù)、多光譜數(shù)據(jù)、完整的衛(wèi)星參數(shù)等資料。航空遙感影像預解決（p246）航空遙感影像預解決涉及模擬航空攝影獲取的底片掃描和數(shù)宇航空攝影獲取的數(shù)字影像幾何解決。1、模擬影像1)底片掃描分辨率的擬定2)掃描參數(shù)調(diào)整掃描參數(shù)調(diào)整原則是使掃描影像的各通道灰度直方圖盡也許充滿0～255個灰階，并接近正態(tài)分布，彩色影像不偏色。3)掃描質(zhì)量4)影像增強采用濾波和直方圖拉伸的方法對原始影像進行增強解決，使影像直方圖盡量呈正態(tài)分布，紋理清楚、無顯著噪聲。同時需要注意對光標進行單獨增強解決，使之清楚可見，從而保證內(nèi)定向精度。2、數(shù)字影像數(shù)字航空攝影所獲取的影像各通道灰度直方圖應接近正態(tài)分布，彩色影像不偏色。對于線陣掃描成像的影像(如ADS80)，重要涉及影像增強、降位解決、勻光解決、影像旋轉(zhuǎn)等。航空遙感影像預解決（p247）1、影像格式轉(zhuǎn)換用戶從遙感衛(wèi)星地面站獲得的數(shù)據(jù)一般為通用二進制(genericbinary)數(shù)據(jù)，外加一個說明性頭文獻。而常用的遙感影像解決軟件都有自己的數(shù)據(jù)格式，因此需要將原始航天遙感影像轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)軟件可以運用的格式(TIF或IMG等)。2、軌道參數(shù)提取3、影像增強在對影像進行進一步解決之前，必須要對影像采用對比度增強、直方圖增強和圖像間算術運算的方法對原始影像進行增強解決。4、去除噪聲、濾波通過修改遙感圖像頻率成分來實現(xiàn)遙感圖像數(shù)據(jù)的改變，達成克制噪聲或改善遙感圖像質(zhì)量的目的，常用的濾波有低通濾波、高通濾波、帶阻濾波、帶通濾波、同態(tài)濾波等。5、去薄云解決6、降位解決原始影像不是8bit，需要在影像增強后做降位解決，每個像元統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為Unsigned8bit.即影像的灰度值在0～255之間。7、多光譜波段選取8、勻色解決第5節(jié)區(qū)域網(wǎng)劃分與像片控制測量像片控制測量（p248）基本概念像片控制測量是在實地測定用于空三加密或直接用于測圖定向的像片控制點平面位置和高程的測量工作。像片控制測量的布點方案分為全野外布點方案、非全野外布點方案和特殊情況布點方案等幾種。1、全野外布點方案全野外布點方案是指通過野外控制測量獲得的像片控制點不需內(nèi)業(yè)加密，直接提供內(nèi)業(yè)測圖定向或糾正使用。這種布點方案精度高但費工時，只有在碰到下列情況時才采用：2、非全野外布點方案非全野外布點方案按航線數(shù)分為單航線和區(qū)域網(wǎng)兩種。非全野外布點方案中為保證航線網(wǎng)內(nèi)精度最弱處的加密點平面和高程中誤差不超過限差，就必須限制每段航線的跨度。通常限制航線跨度是按空中三角測量的精度估算公式進行反算，即根據(jù)規(guī)范規(guī)定的加密點允許誤差，由給定的精度估算公式反算出相應的航線網(wǎng)跨度值。平高區(qū)域網(wǎng)布點應依據(jù)成圖比例尺、航攝比例尺、測區(qū)地形特點、航區(qū)的實際分劃、程序具有功能以及計算機容量等全面考慮，進行區(qū)域的劃分。平高區(qū)域網(wǎng)布點規(guī)定每條航線的兩端必須布設高程點，平地、丘陵地高程點除區(qū)域網(wǎng)周邊布點外，區(qū)域網(wǎng)內(nèi)部高程點的間隔，按高程點計算跨度間隔布設。平高區(qū)域網(wǎng)不規(guī)則時，應在區(qū)域網(wǎng)周邊的凸角處布設平高點，凹角處布設高程點;當沿航向的凸凹角間距大于或等于3條基線時，則在凹角處也應布設平高點。具體布點規(guī)定應符合規(guī)范的規(guī)定。3、特殊情況的布點方案對于航攝區(qū)域結(jié)合處、航向重疊不夠、旁向重疊不夠、像主點和標準點位落水、水濱和島嶼等特殊情況的布點，應按照規(guī)范的規(guī)定進行。控制點目的的選?。╬249）航外像片控制點的布設不僅和布點方案有關，還必須考慮航測成圖過程中像點量測的精度、絕對定向和各類誤差改正對像片控制點的具體點位規(guī)定，航外像片控制點應滿足下列條件：(1)像片控制點的目的影像應清楚易判別。航外像片控制點一般應設在航向及旁向六片重疊范圍內(nèi)，假如選點困難也可以選在五片重疊范圍內(nèi)。并且同一控制點在每張像片上的點位都能準確辨認、轉(zhuǎn)刺和量測，符合刺點目的的規(guī)定及其他規(guī)定。(2)航外像片控制點距像片邊沿不小于1～1.5cm。對于數(shù)字影像或衛(wèi)星影像控制點距像片邊沿不小于0.5cm即可。(3)立體測圖時每個像對四個基本定向點離通過像主點且垂直于方位線的直線不超過1cm，最大不能超過1.5cm，四個定向點的位置應近似成矩形。(4)控制點應選在旁向重疊中線附近。當旁向重疊過大時應分別布點，因旁向重疊較小使相鄰航線的點不能公用時，可分別布點