第二章攝影與空中攝影

第二章攝影與空中攝影第一頁，共九十六頁，2022年，8月28日主要內(nèi)容：物鏡的特性、量測攝影機的特征及景深和超焦點距離，感光材料的特性及黑白感光材料的攝影處理，空中攝影的實施及彩色攝影的基本知識。重點：物鏡的特性、量測攝影機的特征及景深和超焦點距離。難點：量測攝影機的特征及景深和超焦點距離第二頁，共九十六頁，2022年，8月28日§2-1攝影機概述攝影機第三頁，共九十六頁，2022年，8月28日一、攝影物鏡：

作用：聚集所攝物體發(fā)射的光線，使在像框平面上取得亮度較大的清晰影像。單透鏡像差：包括球面像差、慧形像差、像散、像場彎曲、畸變和色差。第四頁，共九十六頁，2022年，8月28日

球面像差：是指在光軸上一物點發(fā)出的單色光線，經(jīng)透鏡后，通過透鏡中心部分的光線與通過透鏡邊緣部分的光線不能相交于一點，而是在像面上形成一個模糊的光斑。這種構像誤差顯然是由于透鏡的球面所引起的，所以稱為球面像差。 凸透鏡和凹透鏡的球面像差的方向相反，故可用適當?shù)亟M合凸透鏡和凹透鏡的方法來消除球面像差。第五頁，共九十六頁，2022年，8月28日

彗形像差：與球面像差相類似，這種像差是由于發(fā)光的物點不在主光軸上，而是處于離開主光軸的位置上，則發(fā)出的光線通過透鏡各部分以后，在像面上構成的影像不重合于一點，而是一些從小到大彼此重疊的圓圈，結(jié)果使點狀光源的影像變成一個彗星形狀的光斑，這樣的像差稱為彗形像差。物點離光軸越遠，則彗形像差越嚴重。 彗形像差修正也是采用球面像差的修正方法。同時也可借助光圈，限制透鏡邊緣部分的光線通過，使之縮小。第六頁，共九十六頁，2022年，8月28日

像散：這種像差是在于非近軸的物點發(fā)出的光束，即與透鏡主光軸成某一角度的傾斜光束，通過透鏡后，不是會聚于一個像點，而是形成兩條焦線F1和F2，前者是由各徑向光束形成的焦點連線，后者是由各子午光束形成的焦點連線。這兩條焦線相互垂直，它們之間的距離在主光軸上的投影長度稱為像散差。 正透鏡和負透鏡的像散情況是相反的。因此，像散也可以利用正透鏡和負透鏡并選擇其曲率半徑、折射率、厚度以及間距等加以適當組合的辦法來修正。 像散是最難消除的一種像差，只有當其他像差都消除得相當好的時候，再精密地修正像散，才有較好的效果。第七頁，共九十六頁，2022年，8月28日 像場彎曲：一個透鏡組在消除了球面像差、彗形像差以及像散以后，兩個像面可以重合在一個新曲面上。在這曲面上，成像情況最好，但由于是曲面，故在攝影上實用意義不大。這一缺陷我們稱為像場彎曲。像場彎曲隨著像散增加而增加，并與入射光線與主光軸的傾角有關；但像場彎曲與物距無關。修正像散和像場彎曲的物鏡稱為正光物鏡。第八頁，共九十六頁，2022年，8月28日 畸變：它與其他幾種像差不同，其他像差所表現(xiàn)的都是影像產(chǎn)生模糊不清，而畸變所表現(xiàn)的卻是使直線物體變成了彎曲影像，也應是說，像與物不相似，這種現(xiàn)象稱為畸變。所謂畸變差應是指實際像點到主光軸的距離與理想像點到主光軸的距離之差。 畸變與光圈設置的位置有關。如果光圈置在透鏡的物方，則正方形網(wǎng)格的影像變成桶形，稱負畸變；反之，光圈置于透鏡之像方，則變成枕形，稱正畸變。第九頁，共九十六頁，2022年，8月28日 色差：由物點發(fā)出的一束白色光線，通過透鏡以后，在檢影毛玻璃上構像不是一個清晰的點，而是帶有彩色圓環(huán)的光斑，這種現(xiàn)象稱為色差。 色差是由于玻璃對各種波長光線的折射率不同所引起的。正負透鏡的色差情況是相反的，利用折射率大的火石玻璃制的負透鏡與折射率小的冕玻璃制的正透鏡組合起來，可以使色差修正到實際上感覺不到的程度。為了消除或減小像差，攝影物鏡都是由幾個透鏡組合而成的一個光學系。第十頁，共九十六頁，2022年，8月28日

為了消除或減小像差，攝影物鏡都是由幾個透鏡組合而成的一個光學系。(主)光軸：通過諸透鏡光軸的軸。

主平面(H、H′)：平行光軸的投射光線經(jīng)物鏡后產(chǎn)生折射，將投射光線與折線光線分別延長與反向延長得交點h，過h作垂直光軸的平面H。 主點(s、s′)：主平面與光軸的交點。 焦點(F、F′)：平行光軸的投射光線經(jīng)物鏡后產(chǎn)生折射，該折射線與光軸的交點。第十一頁，共九十六頁，2022年，8月28日

焦距(f、f′)：主點到焦點的距離。 焦面：過焦點垂直光軸的平面。注：以上概念除光軸外都存在像方和物方兩個概念。 節(jié)點(K、K′)：投射光線與成像光線與光軸的交角u和u′相等時，投射光線與成像光線與光軸的交點。 當物空間和像空間的介質(zhì)相同時，一對節(jié)點正好與一對主點重合。且像方焦距等于物方焦距f=f′。

綜上所述，物鏡的特征由物鏡的一對主點、一對焦點和一對節(jié)點描述。第十二頁，共九十六頁，2022年，8月28日第十三頁，共九十六頁，2022年，8月28日二、物鏡的成像公式：高斯公式：

其中：D為物點A到物方主平面H的距離，稱為物距；d為像點a到像方主平面H′的距離，稱為像距；f為物鏡的焦距。牛頓公式：xx′＝f

2 其中：x和x′分別為物點到物方焦點和像點到像方焦點的距離。所以：D=x＋f d＝x′＋f（2-1）（2-2）第十四頁，共九十六頁，2022年，8月28日三、光圈和光圈號數(shù)為了限制邊緣光線進入，在物鏡透鏡組中間設置一個孔徑光闌，即所謂光圈。其作用是為了改善像差引起的影像變形，通常光圈置于物鏡透鏡組之間，此時進入物鏡的光束直徑并不等于光圈的實際孔徑，將此時的光束直徑δ稱為有效孔徑。平行光束經(jīng)物鏡成像于焦面上，單位面積上的照度與孔徑面積成正比，即與有效孔徑的平方成正比。此外，在進入物鏡的光通量不變時，物鏡的焦距愈大，承受光通量的面積隨焦距的平方成正比地增大，則單位面積上影像的照度將隨焦距的平方成反比地減弱。（如下圖）第十五頁，共九十六頁，2022年，8月28日第十六頁，共九十六頁，2022年，8月28日 因此，取有效孔徑與物鏡焦距之比作為說明影像照度的因數(shù)，稱為相對孔徑(δ/f)。由于相對孔徑大都小于1，改用相對孔徑的倒數(shù)來說明進入物鏡的光通量較為方便。相對孔徑的倒數(shù)稱為光圈號數(shù)，以k=f/δ表示。構像的亮度與相對孔徑成正比，與光圈號數(shù)成反比。第十七頁，共九十六頁，2022年，8月28日 攝影時欲在感光材料的單位面積上取得一定值的曝光量H，因曝光量H等于照度E與曝光時間t的乘積，即H=E

t，故有：而得第十八頁，共九十六頁，2022年，8月28日

如果曝光時間改變一倍，即t2/t1=2，則相應光圈號數(shù)之比k2/k1=，應改變倍，因此物鏡筒光圈環(huán)上標志的光圈號數(shù)的排列順序是以為公比的等級數(shù)。光圈號數(shù)每改變一檔，相應的曝光時間應改變一倍，就能保持相同的曝光量。 光圈號數(shù)愈大，相應的相對孔徑減小，能增強縱深景物影像的清晰度。所以很多相機均為光圈優(yōu)先。第十九頁，共九十六頁，2022年，8月28日四、景深和超焦點距離用攝影機攝取有限距離景物時，根據(jù)構像公式(2-1)，在攝取某一物距為D的物點A時，只有在像距為d時才能得到清晰的像點a。物距大于或小于D的景物如B和C，在像片平面上的構像形成一個模糊的圓圈，稱為模糊圓。如果模糊圓的直徑ε小于某一定值時，由于人眼觀察的分辨能力有限，這個模糊圓的構像看起來仍然是一個清晰的點。如此，雖然對光于點A，但在遠景B和近景C之間這一段間隔內(nèi)所有景物，在像面上仍可認為獲得了清晰的構像。此時，遠景與近景之間的縱深距離稱為景深(DepthofField～D.F)。第二十頁，共九十六頁，2022年，8月28日

遠景的物距稱為遠景距離D1，近景的物距稱為近景距離D2。

得而第二十一頁，共九十六頁，2022年，8月28日代入DB則∵f＜＜DA，可忽略不計，并以代入，則得遠景距離：同樣可得近景距離：則景深：D.F=ΔＤ＝D1－D2＝（2-3）（2-4）（2-5）第二十二頁，共九十六頁，2022年，8月28日

根據(jù)景深公式有： 1.景深與物距有關。物距越大，景深越大；物距越小，景深越小。與D成正比。 2.景深與光圈號數(shù)有關。光圈號數(shù)越大，景深越大。與k成正比。 3.景深與焦距有關。短焦距攝影機比長焦距攝影機所得的景深大。與f成反比。第二十三頁，共九十六頁，2022年，8月28日

超焦點距離：當物鏡向無限遠物體對光時，不僅遠處的物體構象清晰，而且在離開物鏡不小于某一距離H的所有物體，其構象都很清晰，這個距離H就稱為超焦點距離或稱為無限遠起點。

根據(jù)公式(2-4) 令D2=H，D=∞，代入上式則得：（2-6）第二十四頁，共九十六頁，2022年，8月28日如以超焦點距離H為參數(shù)，遠景和近景距離可用另一種形式的公式表示：（2-8）（2-9）（2-10）景深公式則為：第二十五頁，共九十六頁，2022年，8月28日五、像場和像場角

視場：將物鏡對光于無窮遠，在焦面上會看到一個照度不均勻的明亮圓。這個直徑為ab的明亮圓的范圍稱為視場

視場角：物鏡的像方主點與視場直徑所張的角2α。

像場：在視場面積內(nèi)能獲得清晰影像的區(qū)域。

像場角：物鏡的像方主點與像場直徑所張的角2β。第二十六頁，共九十六頁，2022年，8月28日六、攝影機快門 快門是控制曝光時間的機件，快門從打開到關閉所經(jīng)歷的時間稱為曝光時間，或稱快門速度。常用的快門有兩種形式：中心快門和焦面快門。

中心快門：優(yōu)點是在啟閉快門的整個過程中，感光材料全像幅同時曝光。缺點是速度不能很快。

焦面快門：優(yōu)點是感光材料各部分的曝光量是相同的，且速度可以很快。缺點是當攝影機與所攝物體有相對運動時，會引起影像的變形和位移。第二十七頁，共九十六頁，2022年，8月28日§2-2各類攝影機簡介攝影機按使用目的第二十八頁，共九十六頁，2022年，8月28日一、普通攝影機

普通攝影機按所用膠卷代號有120型攝影機和135型攝影機。120型膠卷為6×82㎝，可拍6×6㎝的像片12張。135型膠卷為3.5×150㎝，可拍24×36㎜像片36張。 二、量測攝影機

這類攝影機的物鏡應具有良好的光學特性，要求畸變差小、分辨率高和透光力強；且它的機械結(jié)構要穩(wěn)定可靠；應具備攝影過程的高度自動化。相對于非量測攝影機，量測攝影機應具備二個特征：第二十九頁，共九十六頁，2022年，8月28日攝影機軸：物鏡后節(jié)點作框標平面的垂線。像主點：攝影機軸在框標平面上的垂足。攝影機主距(像片主距)：物鏡后節(jié)點到像主點之間的垂距。航空攝影機的焦距是物鏡主(節(jié))點到焦點間的距離，是光學概念。航空攝影機的主距是主(節(jié))點到像主點間的距離，考慮到畸變差等因素，二者間存在微小差值，且主距是個幾何概念。攝影機內(nèi)方位元素：攝影機主距f和像主點的框標坐標x0、y0。攝影機內(nèi)方位元素確定了攝影機的物鏡相對于框標架的關系，也就是確定了攝影時物方空間諸物點經(jīng)物鏡到構像點的諸投射光線綜合組成的攝影光線束。此外，因航片面積大(18×18㎝、23×23㎝甚至30×30㎝)，又是高速下攝影，所以壓平機構也是航空攝影機上的一個重要部件，要求壓平精度達到0.01㎜以內(nèi)。第三十頁，共九十六頁，2022年，8月28日§2-3黑白片感光材料感光材料按影像顯示的色調(diào)可分為：黑白片、有色片。黑白片的影像以黑白灰度來顯示所攝物體。有色片上的影像的彩色大致與所攝物體天然色接近。紅外片是利用物體發(fā)射的紅外線對感光材料感光來顯示物體。以黑白色調(diào)顯示影像的稱為黑白紅外片，以某種彩色顯示影像的稱為有色紅外片(假彩色)。 感光材料主要由片基和涂于其上的感光乳劑層組成。感光材料按片基材料可分為：硬片(玻璃)、軟片(透明塑料)和相紙(紙)。第三十一頁，共九十六頁，2022年，8月28日一、黑白感光材料的結(jié)構 黑白片感光材料有黑白負性感光材料和黑白正性感光材料。負性感光材料也叫底片，用于攝影機對景物進行攝影。曝光并經(jīng)攝影處理后，影像的黑白灰度恰好與所攝物體明暗情況相反。正性感光材料多為相紙，影像的黑白灰度正好與所攝物體明暗相一致。第三十二頁，共九十六頁，2022年，8月28日

黑白負片感光材料的結(jié)構見P.13Fig.2-10。 感光材料的片基為感光材料的基礎，是感光乳劑層的支持體。 乳劑層是感光材料獲得景物影像的感光層。感光乳劑的成分主要是鹵化銀和明膠。鹵化銀第三十三頁，共九十六頁，2022年，8月28日二、感光材料的感光特性曲線 設光線以光通量為F0投射于某一負片變黑部分，而透過變黑部分的光通量為F，則 T=F/F0 T為變黑部分的透光率或透明度。透光率或透明度的倒數(shù)稱為阻光率O，即： O=F0/F 攝影學中用D=lgO或D=lg1/T來表示感光材料的變黑程度，稱為光學密度，簡稱密度、黑度或灰度。第三十四頁，共九十六頁，2022年，8月28日感光材料特性曲線如Fig.2-11。橫軸表示曝光量的對數(shù)值lgH，縱軸表示相應的灰度D=lgO。整條曲線可分成以下各部分：(1)直線部分ab，平行于橫軸，表示不管曝光與否感光材料所固有存在的最低灰度D0，稱為灰霧或朦霧。(2)曝光不足部分bc，曲線，曝光量增加而密度反映不夠且不一致。景物影像的黑白層次表現(xiàn)為較大的、不成比例的壓縮，景物明暗的對比與景物密度的對比不相對應，色調(diào)失真。此為較暗的景物所表現(xiàn)的失真。(3)曝光正確部分cd，直線，曝光量的增加與相應的灰度變化成直線比例關系。此時諸景物影像相互間的灰度就能正確反映出諸景物的明暗情況。cd間的曝光量范圍L=lgHd-lgHc稱為感光材料的寬容度或攝影寬度。第三十五頁，共九十六頁，2022年，8月28日景物反差：景物最大亮度與最小亮度之比。即：或用對數(shù)形式為：(曝光量與相應亮度對應)影像反差：影像最大密度與最小密度之差。即：

ΔD=D最大-D最小。反差系數(shù)：特性曲線直線部分某兩點的密度差與其所對應的曝光量對數(shù)差之比。即：第三十六頁，共九十六頁，2022年，8月28日故感光材料按反差系數(shù)分(4)曝光過度部分de，曲線，類同于bc曲線部分，卻因曝光量過度引起影像的黑白灰度與曝光量不成比例，色調(diào)失真。為亮度大的景物所表現(xiàn)的失真。(5)影像反轉(zhuǎn)部分ef，曲線，表現(xiàn)曝光量增大，相應的密度反而降低。位于e的D最大的數(shù)值代表該感光材料在本次攝影處理條件下的最大密度數(shù)值。第三十七頁，共九十六頁，2022年，8月28日三、黑白負性感光材料的感光性能（一）感光材料的光譜感光帶

增感就是增強乳劑層對光線的感受能力。增感有化學增感和光學增感。見圖2.3。

化學增感目的：使乳劑中鹵化銀對原感光范圍增強感光性能。

光學增感目的：使乳劑中鹵化銀擴大感光的光譜范圍。曲線P表示未增感乳劑的光譜感光性；曲線Q表示化學增感后乳劑的光譜感光性；曲線R表示光學增感后乳劑的光譜感光性。第三十八頁，共九十六頁，2022年，8月28日

黑白負性感光材料按光譜的感光帶可分為： 1.色盲(盲色)片(250-500)：沒有加增感染料，只感受波長500納米以下的藍紫光。 2.正色片(300-580)：感受到波長580納米，但在500~525納米部分有一下降。 3.分色片(300-640)：感受640納米以內(nèi)的可見光。 4.全色片(300-700)：對700納米以下的可見光都感受，但在500~550納米處有一下降。 5.全紅外片(至730)及紅外片(至840)。能對光譜的近紅外部分感光。(見P.17F.2-13)第三十九頁，共九十六頁，2022年，8月28日(二)黑白負性感光材料的感光度

感光度：感光材料對光化作用的敏感程度。俗稱感光速度。感光度與曝光量成反比，即感光度愈高的感光材料，欲獲得一定光學密度所需的曝光量愈少：S=K/HD其中HD表示在一定攝影處理下取得某一定光學密度D所需的曝光量；K為任意常數(shù)；S為感光材料的感光度。 感光度常見的系統(tǒng)有德國工業(yè)標準(DIN)、美國國家標準(ASA)、國際標準(ISO)和我國國家標準(GB2923-82)。第四十頁，共九十六頁，2022年，8月28日我國地面使用的黑白負性感光材料所采用的標準(GB)與德國工業(yè)標準(DIN)相同：

D0為灰霧密度(包括片基密度)，這是認為D=D0+0.1這個光

學密度是攝影的最低有效密度。國際標準(ISO)和美國國家標準(ASA)：如果某感光材料要取得D=D0+0.1密度時所需的曝光量HD=0.004lx·s(勒克斯秒)，則：SGB=24；而SISO=200。我國航空攝影所用黑白負性感光材料的感光度的定義與此不同。第四十一頁，共九十六頁，2022年，8月28日§2-4黑白片攝影處理過程攝影處理包括：顯影(develop)、定影(fix)和水洗和干燥等步驟。一、感光材料的顯影處理 目的：將曝光后感光材料乳劑層中的潛像經(jīng)顯影液的還原作用轉(zhuǎn)換成可見的影像。第四十二頁，共九十六頁，2022年，8月28日(一)顯影液成分：顯影劑、促進劑、保護劑和抑制劑。1、顯影劑：顯影劑是一種還原劑，是顯影液中的主要成分，其作用是使感光乳劑層中的曝光的鹵化銀還原為金屬銀，使景物潛像成為可見的銀像。其還原能力幾十億倍于光化作用。曝光：顯影：綜合兩式得：第四十三頁，共九十六頁，2022年，8月28日 作為顯影劑的還原劑必須還原能力適中，具有良好的選擇還原性，能溶解于水且它本身及其氧化物不具有毒性。常用的顯影劑有米吐爾(顯影速度快，影像反差小，陰暗部分細節(jié)顯出好，宜作負片顯影的主要顯影劑)、幾奴尼(在弱堿中顯影速度慢，但在強堿性溶液中，有較快的顯影速度，同強堿及高濃度溴化鉀一起，可配成高反差及快速顯影液)和菲尼酮(顯影速度快，單獨使用時，影像密度和反差都小。與幾奴尼合用，可配制各種影調(diào)的顯影液)等。第四十四頁，共九十六頁，2022年，8月28日

2、保護劑：其作用是減緩顯影液被空氣氧化。常用的保護劑為亞硫酸鈉。 3、促進劑：除少婁顯影劑(如米吐爾)在中性溶液中具有足夠的顯影能力外，一般顯影劑都需要在堿性溶液中才有足夠的顯影能力。故堿作為促進劑。常用的促進劑為碳酸鈉Na2CO3。一般而言，顯影液的ph值值越大，顯影作用就越強，影像的顆粒粗、反差大。 4、抑制劑：也就是防灰霧劑，在大多數(shù)顯影液內(nèi)都要加這種藥劑。其主要功用是防止灰霧的產(chǎn)生，改善顯影液的選擇性能。常用的抑制劑是溴化鉀(KBr)。第四十五頁，共九十六頁，2022年，8月28日

(二)顯影液的配方和顯影處理 顯影液按顯影速度分為快速顯影液、普通顯影液和微粒顯影液。一般感光材料的顯影處理采用普通顯影液和微粒顯影液。

快速顯影液顯影時間為幾秒鐘到一分鐘，甚至可在一秒鐘內(nèi)。但只有使用耐高溫(50～60℃)的特殊感光材料，才能做到這樣的快速顯影。因此顯影速度的加快，不僅是由于顯影液的成分關系，而且主要是由于顯影液溫度升高的作用。

普通顯影液按照顯影后影像的反差系數(shù)可分為：硬性、中性和軟性三種。正常顯影溫度為18～20℃，顯影時間約6～8min。要加快顯影速度，可以在普通顯影液中加入苛性鈉。

微粒顯影液的顯影速度較慢，但能取得顆粒細膩的影像。它的含堿量少，ph值值小。顯影時間為10～20min，甚至更長一些。顯影時應注意初顯時間，即感光片浸入顯影液后到開始出現(xiàn)影像的這段時間，在正常顯影下應為30～40s。第四十六頁，共九十六頁，2022年，8月28日二、感光材料的定影處理

目的：溶解去感光材料上顯影后殘留的鹵化銀感光物質(zhì)，使其不再具有感光性能，穩(wěn)定顯影后的影像。第四十七頁，共九十六頁，2022年，8月28日(一)定影液的成分：銀鹽溶解劑、中和劑、穩(wěn)定劑和堅膜劑1、銀鹽溶解劑：銀鹽溶解劑是定影液的主要作用成分，用以溶解去顯影后感光材料上殘余的感光銀鹽。最常用的是硫代硫酸鈉，俗稱大蘇打。其化學作用為：

AgBr+Na2S2O3→NaBr+Na[AgS2O3]

Na[AgS2O3]+Na2S2O3→Na3[Ag(S2O3)2]

該反應是連續(xù)進行的，隨著定影時間的延長，又可產(chǎn)生下列可溶性絡鹽：

2AgBr+3Na2S2O3→Na4[Ag2(S2O3)3]+2NaBr

3AgBr+4Na2S2O3→Na5[Ag3(S2O3)4]+3NaBr Na[AgS2O3]為難溶于水的絡鹽，再與硫代硫酸鈉作用生成可溶于水的Na3[Ag(S2O3)2]。這表示只有在硫代硫酸鈉的含量遠超過溶解鹵化銀的需要量時，才能生成可溶于水的絡鹽。第四十八頁，共九十六頁，2022年，8月28日 硫代硫酸銨[(NH4)2S2O3]是很好的銀鹽溶解劑，但價格貴，所以只用于快速定影液中。由于價格貴，吸濕性大，所以在攝影實踐中不直接使用它，而是在硫代硫酸鈉溶液中加氯化銨，使之發(fā)生復分解作用而獲得硫代硫酸銨。 氰化鉀(KCN)也是很好的銀鹽溶解劑，但它有劇毒。 2、中和劑：由于硫代硫酸鈉溶液呈堿性，顯影后乳劑層中含有的顯影液在定影時仍會繼續(xù)起顯影作用。為此在定影液中加入一定量的酸，使感光材料在轉(zhuǎn)入定影液后能迅速終止顯影作用。常用的有硼酸、醋酸等。第四十九頁，共九十六頁，2022年，8月28日

3、穩(wěn)定劑：硫代硫酸鈉遇酸會分解出硫(硫離作用)。Na2S2O3+H2SO4→Na2SO4+SO2+H2O+S↓ 為此在定影液中加入穩(wěn)定劑，以期起保護硫代硫酸鈉的定影作用。常用的穩(wěn)定劑是亞硫酸鈉。在配制定影液時應先將穩(wěn)定劑亞硫酸鈉與中和劑硼酸或醋酸混合后，再倒入到硫代硫酸鈉溶液中。第五十頁，共九十六頁，2022年，8月28日

4、堅膜劑：感光材料在攝影處理過程中，經(jīng)顯影、定影和隨后的水洗，乳劑層內(nèi)明膠吸水而膨脹，可能導致感光乳劑層部分地從片基上脫落。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，在定影液中加入堅膜劑。常用的堅膜劑是鉀礬(俗稱明礬[KAl(SO4)2?12H2O]鉻礬[KCr(SO4)2?12H2O]。它們必須在酸性溶液中才具有堅膜作用。含鉀礬的定影液，ph值值在4～6之間能很好地堅膜，而含鉻礬的定影液ph值值須在3～4之間才能很好地堅膜。鉀礬的壽命長，較經(jīng)濟，一般配方多采用它；鉻礬堅膜能力較強，適宜于高溫情況下使用。此外，堅膜劑還有福爾馬林，它具有強堅膜作用，而且在堿性溶液中也有堅膜能力。因此福爾馬林堅膜定影液可以沒有酸，缺點是這種定影液不易保存，故一般都把福爾馬林單獨配成堅膜液使用。第五十一頁，共九十六頁，2022年，8月28日

(二)定影液的配方和定影處理

對于負片，感光材料呈透明后，再繼續(xù)定影一倍時間即可。在新鮮定影液中定影約需15～20min。第五十二頁，共九十六頁，2022年，8月28日三、水洗和干燥(一)水洗目的：洗去乳劑層上大量的硫代硫酸鈉和銀的絡鹽。方法：1、靜水法：將負片或正片放在盛滿清水的槽和盆中清洗。一般是最初每隔五分鐘換水一次，更換2～3次水以后，便每隔十分鐘換一次，又經(jīng)3～4換水后，便可認為水洗完畢。2、流水法：把負片或像片放在一個有水流經(jīng)過的槽內(nèi)支清洗。流水速度不可太快。一般負片在流水中水洗的時間不應少于十五分鐘，像片水洗的時間不得少于三十分鐘。第五十三頁，共九十六頁，2022年，8月28日

(二)干燥 負片或像片經(jīng)過水洗以后，必須放在空氣流通而且清潔的地方或者專門的干燥架上晾干。晾干前，應把負片或像片上的水滴用易吸水的柔軟體(如海棉、泡沫塑料或毛巾等)吸去，以免在像片上產(chǎn)生水漬，同時也可避免像片因不均勻干燥所造成的局部變形。 干燥地點的清潔度和濕度對干燥速度有決定性的影響。在相對濕度很大的空氣里，象片是不易干燥的。如果濕度太小而溫度太高，乳劑表面會很快形成一層干燥薄膜，致使乳劑層內(nèi)部的水分難以蒸發(fā)出來，所以也不利于干燥。一般的負片和像片只要在比較干燥的房間，常溫下晾干就可以了。第五十四頁，共九十六頁，2022年，8月28日§2-5空中攝影

空中攝影是使用航空攝影機進行的。航空攝影機按攝影機主距的長度分為短焦距(<150㎜)、中焦距(150~300㎜)和長焦距(>300㎜)航空攝影機。航空攝影機的像幅都采用正方形。像幅有：18×18㎝、23×23㎝及30×30㎝。早期18×18㎝的像幅較多，現(xiàn)基本采用23×23㎝的像幅。航空攝影機按像場角可分為窄角(2β≤50°)、常角(75°≥2β＞50°)、寬角(100°≥2β＞75°)和特寬角(120°≥2β＞100°)航空攝影機。第五十五頁，共九十六頁，2022年，8月28日航空攝影機主距、像幅和像場角三者的關系：或第五十六頁，共九十六頁，2022年，8月28日航空攝影是航測生產(chǎn)的一部分，為了取得地形攝影測量的原始資料，需要對測區(qū)進行有計劃的攝影。空中攝影應當這樣進行，使所得的一系列像片相互間有一定的聯(lián)系，并且沒有漏洞地覆蓋著整個指定面積。為了使航攝像片條例以后航測加工的需要，所有的航攝像片都要求能達到規(guī)定的重疊度通常航向為60%，旁向為30%。為了保證達到上述要求，空中攝影時，所有前后相鄰的航攝像片都要按一定的時間間隔進行曝光；而對于保持旁向重疊，則要求能精確地進入相鄰航線，并使航線保持直線而且相互平行。這些都是屬于飛行方面的質(zhì)量要求。第五十七頁，共九十六頁，2022年，8月28日對于影像質(zhì)量方面有以下幾點要求： 1、航攝像片上所有地面景物的細節(jié)必須充分地顯露，并具有適當?shù)拿芏龋?2、相鄰地物的影像和同一地物的細節(jié)影像都應具有明顯的、眼睛能覺察到的反差； 3、亮度相同的物體，不論它構像于像幅中的任何位置，都應獲得相同的色調(diào)和密度。 為此，攝影物鏡的分解力必須很高，像差要校正得好，特別是畸變差，應使它降低到最小值；另外物鏡的透光力要強、焦面照度要分布均勻、光學影像反差的能力要大；安放航攝儀的座架應具有良好的減震作用，以防止由于飛機的震動而引起不許可的影像模糊；航攝儀的壓平系統(tǒng)應使航攝軟片在曝光瞬間完全吻合于貼附框平面。為了能輕松而方便地操縱航攝儀工作，現(xiàn)代航攝儀都要求能自動化地工作。第五十八頁，共九十六頁，2022年，8月28日一、空中攝影前的準備工作

(一)航攝分區(qū)的劃分 當航空攝影測量的區(qū)域較大和測區(qū)內(nèi)地形較為復雜，需要將測區(qū)劃分為若干個攝影分區(qū)。攝區(qū)的原則應照顧到空中攝影領航技術的水平，航線不宜過長；同一攝區(qū)內(nèi)地形要大致類同，可采用同一航空攝影機以相同航高進行攝影，以利于用同一種航測制圖方法成圖。攝區(qū)的分界線通常與圖幅的圖廓相一致。航攝分區(qū)的設計可在較小比例尺的舊圖上規(guī)劃。第五十九頁，共九十六頁，2022年，8月28日成圖比例尺攝影比例尺1∶20001∶5000~1∶100001∶50001∶10000~1∶200001∶100001∶16000~1∶400001∶250001∶30000~1∶60000(二)數(shù)據(jù)的準備1、攝影比例尺的確定 攝影比例尺是指航攝設計中的像片比例尺。它取決于成圖比例尺、測圖方法和成圖的要求精度；另一方面還應考慮到經(jīng)濟性和航攝像片往后的使用可能性。成圖比例尺與攝影比例尺關系見下表：第六十頁，共九十六頁，2022年，8月28日

2、航空攝影機的選擇 依據(jù)成圖方法、成圖比例尺和地形條件。目前基本上都是采用全能法成圖，且為數(shù)字攝影測量，故主距的影響可不作重點考慮，主要根據(jù)地形條件來選擇航空攝影機，要避免空中攝影時產(chǎn)生死角。 3、攝影航高的確定 在選定了攝影比例尺和航空攝影機之后，就可以計算出攝影航高H=mf。航高也就是航攝飛機在攝影瞬間相對于地面的高度。由于確定航高的起算基準面的不同，航高可分為：第六十一頁，共九十六頁，2022年，8月28日 (1)相對航高 攝影瞬間航攝飛機相對于某一所取基準面的高度，包括： 機場航高 ：相對于飛機場的相對航高。 攝影航高 ：相對于攝影分區(qū)平均高程基準面的設計航高。 真實航高 ：相對于某地面點的相對航高。 (2)絕對航高：相對于平均海水面的航高。絕對航高＝攝影航高＋h平均＝m·f＋(h最大＋h最小)/2 或 機場航高＝絕對航高－機場高程＝m·f＋(h最大＋h最小)/2－h(huán)機場第六十二頁，共九十六頁，2022年，8月28日4、航向重疊、旁向重疊和攝影基線

航向重疊(p)：沿飛行方向上相鄰像片所攝地面的重疊區(qū)。

旁向重疊(q)：兩相鄰航帶攝區(qū)之間的重疊。

攝影基線(B)：相鄰像片攝影站(投影中心)之間的空間連線。

重疊度會受攝影機軸發(fā)生微小傾斜和地面起伏的影響，考慮到像片傾斜小于2°和保證攝區(qū)最高地面處的航向重疊度不少于53%，像片航向重疊度可參考下式計算：其中p’：60~65%；h：攝區(qū)最高點相對于攝區(qū)平均高程面的高程；H：攝影航高。（旁向重疊與航向重疊類似）第六十三頁，共九十六頁，2022年，8月28日6、曝光時間和曝光間隔

由于航攝飛機連同航攝儀在曝光時間內(nèi)相對于地面有相對運動，導致地面點在像片上的影像出現(xiàn)線性模糊。則式中：K=m/M，M為成圖比例尺分母，m為攝影比例尺分母；W：航攝飛機的地速，單位為㎞／h；(1㎞／h＝1000000㎜／3600s＝0.0036㎜／s)δ0：圖面上允許的線性模糊值，單位為㎜；t

最大：允許的最大曝光時間，單位為s。曝光間隔τ是指航帶攝影時相鄰像片順序曝光相隔的時間。用以控制航向重疊。

τ＝B／W第六十四頁，共九十六頁，2022年，8月28日（三）航線領航圖

航線領航圖是在空中攝影作業(yè)過程中專為領航攝影員導航飛機進入設計的航線和指導空中攝影的專用圖。領航圖是從現(xiàn)有舊圖中選擇適當比例尺地圖編制的。在領航圖上繪出航攝分區(qū)、航帶和航線中心線的視準標志。如圖2.5所示。第六十五頁，共九十六頁，2022年，8月28日(四)航攝軟片的準備

從領航圖上量出攝區(qū)的長度LA和寬度LC，則每條航帶的像片數(shù)：攝區(qū)的航帶數(shù)：航攝分區(qū)的像片總數(shù)：全攝區(qū)的航攝像片總數(shù)：

其中k為安全系數(shù)，取k＝1.2。航攝卷片長為lk，像幅邊長為l，則每卷軟片的像片數(shù)目為n＝0.9lk／l。全攝區(qū)需要航攝軟片的卷數(shù)為：第六十六頁，共九十六頁，2022年，8月28日二、攝影測量對航空攝影的要求 航空攝影成果是航測成圖的基本原始資料，其質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響成圖過程的繁簡、成圖的工效、成圖的經(jīng)濟指標以及成圖的精度。因此，攝影測量對航空攝影提出了一系列的質(zhì)量要求，這些要求包括兩個方面，即攝影質(zhì)量的要求和飛行質(zhì)量的要求。 關于攝影質(zhì)量的要求前面已敘述，這里著重談一談飛行質(zhì)量的問題。第六十七頁，共九十六頁，2022年，8月28日(一)保持航攝比例尺的精度

在同一航高進行空中攝影，所得的像片比例尺基本上是一致的。如果相鄰航攝像片的比例尺相差太大，則會影響像片的立體觀察。為此對保持像片比例尺的精度必須提出一定要求。

航攝像片比例尺是由航攝儀焦距和航高決定的，即：第六十八頁，共九十六頁，2022年，8月28日

對一架航攝儀而言，焦距是固定的常數(shù)，因而航高的變化就會引起像片比例尺的變化。假設航高變化為±ΔH，像片比例尺分母的相應變化為±Δｍ，則：以f=H/m代入得或?qū)懗傻诹彭摚簿攀摚?022年，8月28日

為了保證量測精度和不超出儀器結(jié)構的許可活動范圍，像片比例尺分母的相對誤差一般不應超過±5%，故航高H的相對誤差也不應超過5%。 另外，規(guī)范還規(guī)定同一航線內(nèi)，最大航高與最小航高之差不應超過50米。 分區(qū)實際航高與預定航高之差，不應超出預定航高的5%，航高在1000米以下時，相差不超過50米。第七十頁，共九十六頁，2022年，8月28日

(二)像片重疊度的要求 像片重疊度是以像幅邊長的百分數(shù)表示的。像片重疊部分是保證立體觀測和像片連接用的。在航線方向必須有三張相鄰像片的公共重疊部分----三度重疊部分(見圖2.6中斜線條部分)第七十一頁，共九十六頁，2022年，8月28日

為便于攝影測量選定控制點(攝影測量控制點離像片邊緣要大于1㎝)，故三度重疊中，第一、三兩張像片的重疊不能太少。因為像片極邊部分的影像清晰度太差，會影響量測精度，但也不宜過多，過多了，不但浪費軟片，而且對測圖也不利，最好是60%～65%(對于23×23㎝的像幅為58%～63%)。旁向重疊度要求不大，只需要保證相鄰航線的像片之間達到成圖所必須的連接，一般情況是30%(23×23㎝的像幅為24%)。 實際上，由于種種原因，航空攝影并不能保證航向重疊和旁向重疊達到規(guī)定的百分數(shù)，也就是說，實際所得的航攝成果，存在一定的重疊度誤差。根據(jù)攝影測量成果的最低要求，規(guī)定航向重疊度最小不能小于55%(23×23㎝的像幅為53%)，旁向重疊度最小不能小于15%(23×23㎝的像幅為12%)。第七十二頁，共九十六頁，2022年，8月28日(三)對像片傾斜角的要求

航攝儀光軸與通過物鏡中心的鉛垂線所夾的角(圖2.7)稱為像片的傾斜角。

像片傾斜角將引起像點位移，有時還使儀器在使用上受到限制，另外，像片傾斜角對重疊度也有影響，所以為了航測作業(yè)的便利和提高成圖的精度，應使傾斜角減少到最低限度。要求像片傾斜角一般應小于2°，個別最大不能超過3°。第七十三頁，共九十六頁，2022年，8月28日(四)對航線彎曲度的要求

航線彎曲度是航線長度L與最大彎曲矢距δ之比(圖2.8)。其值不得超過3%，即：。

這個限制是根據(jù)內(nèi)業(yè)成圖儀器的活動范圍規(guī)定的。因為航線彎曲太大(超過3%)，則當一段航線的像片安置到儀器上去時，就有可能超過儀器的許可活動范圍。第七十四頁，共九十六頁，2022年，8月28日(五)對像片旋偏角的要求

相鄰像片的主點連線與像幅沿航線方向兩框標連線之間的夾角(圖2.9)稱為像片的旋偏角，以κ表示之。

旋偏角是由于空中攝影時，航攝儀定向不準所產(chǎn)生。產(chǎn)生像片旋偏角后，會使重疊度受到影響。一般要求κ角不超過6°，最大不超過8°(不得連續(xù)三片)。第七十五頁，共九十六頁，2022年，8月28日

(六)對航跡的要求

航跡是航線在地面上的投影。一般要求航跡應與圖幅上下兩側(cè)的圖廓線平行。但實際飛行結(jié)果，航跡往往與圖廓線形成一夾角，這個夾角稱為航跡角。航跡應盡可能的小。若過大，一則會增加航攝工作量，二則會使以后航測加密控制點和測圖工作增加困難。第七十六頁，共九十六頁，2022年，8月28日

(七)圖廓的保證

空中攝影時要超出圖廓線多攝一部分，一則便于航測成圖時接邊，二則可避免圖廓處產(chǎn)生漏洞。特別要注意緊接攝影區(qū)域邊界的圖幅，要考慮鄰接的非攝區(qū)圖幅在以后測圖時因地物特征的變化所造成的接邊困難。因此，規(guī)范規(guī)定： 1、攝區(qū)邊界的圖廓，航向超出圖廓線不少于一條基線，旁向超出圖廓線一般不少于整張像片的50%，最少不少于整張像片的30%；大像幅常規(guī)飛行，旁向超出圖廓線最少不少于整張像片的24%。 2、攝區(qū)內(nèi)各分區(qū)之間相接時，如航攝方向相同，旁向正常接飛，航向各超出分區(qū)線一般不少于一條基線，最少不少于半條基線。航攝方向不同時，基線保證同上，旁向超出分區(qū)線一般不少于整張像片的30%，最少不少于整張像片的20%；大像幅一般不少于整張像片的24%，最少不少于整張像片的16%。第七十七頁，共九十六頁，2022年，8月28日§2-6航空攝影的攝影處理 空中攝影曝光后的航攝軟片要求即時給予攝影處理，并對空中攝影的質(zhì)量進行檢驗。攝影處理工作包括：航攝軟片的負片處理、負片曬印正片過程、像片鑲輯圖的制作、像片索引圖復制和空中攝影質(zhì)量的評定。第七十八頁，共九十六頁，2022年，8月28日一、航攝軟片的負片處理 航攝軟片是成卷攝影的，軟片長達60m～120m，必須使用專用回轉(zhuǎn)顯影器進行攝影處理二、正片曬印、像片鑲輯圖和像片索引圖 外業(yè)攝影處理曬印正片的目的是制作像片鑲輯圖和檢查空中攝影的成果質(zhì)量。航攝卷片晾干后，在每卷軟片首端藥膜面上注記攝區(qū)代號或圖幅號碼、攝影日期、航空攝影機型號和主距按航帶逐片在右上角順序編號。正片曬印采用接觸印曬，經(jīng)正片攝影處理，得到影像黑白色調(diào)與景物明暗相應的航攝像片。第七十九頁，共九十六頁，2022年，8月28日

在大圖板上根據(jù)相鄰像片重疊部分的構像，將航攝像片按攝影分區(qū)或圖幅，從左向右、人上向下，貿(mào)出像片號碼依次疊拼，用圖釘固定，稱為像片鑲輯圖。在鑲輯圖上大致地標出圖幅的圖廓、注記攝區(qū)代號或圖號、攝影年月、航攝比例尺等。然后將它復照縮小，得到鑲輯圖的負片，從而曬印出鑲輯復照圖(見P.28Fig.2-18)，也稱為像片索引圖。索引圖用來檢查飛行質(zhì)量、擬訂航測作業(yè)計劃，并便于索取航攝資料。第八十頁，共九十六頁，2022年，8月28日三、空中攝影質(zhì)量的評定 評定空中攝影質(zhì)量的標準是根據(jù)航測內(nèi)外業(yè)的需要提出的，分為攝影質(zhì)量的評定和飛行質(zhì)量的評定兩方面。在攝影質(zhì)量方面主要的是要保證負處上影像清晰，陰暗部分和明亮部分的細部都能分辨清楚，影像應具有正常的密度和反差。在飛行質(zhì)量方面主要是航線的直線性、航帶間的平行性以及航向重疊度和旁向重疊度。決不允許航帶叉開，出現(xiàn)漏攝現(xiàn)象，即使再次補攝，也將會使航測工作帶來困難?？罩袛z影的質(zhì)量直接影響攝影測量的內(nèi)外業(yè)工作量和成果的精度，在空中攝影和攝影處理后，要按規(guī)范進行檢查并交付空中攝影成果。第八十一頁，共九十六頁，2022年，8月28日§2-7彩色攝影一、色的基本知識 (一)物體的顏色 物體分發(fā)光體和非發(fā)光體兩大類。發(fā)光體發(fā)出的光一般含有多種光譜成分，光譜成分的綜合而形成一定的色。光線投射到非發(fā)光體的表面將分成吸收光線、反射光線和透射光線三部分。若物體對白色可見光譜成分的所有光具有同樣的吸收能力，稱為非選擇吸收性。如物體對白色可見光譜成分的光具有不同的吸收能力，即對某種光的吸收能力強些，對另一些光的吸收能力弱些，則說該物體具有選擇吸收性。根據(jù)物體對光的選擇吸收性和反射性能的不同，就顯現(xiàn)出物體的顏色。非透明體的色取決于物體表面反射光線的光譜成分，透明體在透光觀察中則取決于物體透射光線的光譜成分。綜上所述，物體的色是隨著照射光線的光譜成分和物體對光譜成分固有不變的吸收、反射和透射的能力而定。第八十二頁，共九十六頁，2022年，8月28日 (二)濾光片 濾光片是染成某種顏色的平行平面透明片，屬于選擇吸收性透明體。隨著濾光片染色的不同，對不同波長的光具有特定的吸收或允許透過的性質(zhì)。光透過濾光片后就會改變原光譜成分。選擇使用某種顏色的濾光片，就會取得需要的光譜成分的透射光。濾光片按照光譜透光特性可分為： 1、單色濾光片 很狹窄的光譜帶能透過。 2、選擇濾光片 允許通過的光譜帶比單色濾光片要寬些。如彩色分色的紅、綠、藍光譜帶濾光片分別允許紅、綠、藍光譜帶通過，即屬此類。 3、補償濾光片 限制短波光譜段透過或部分透過。 4、減色濾光片 只吸收很狹窄光譜部分的光。第八十三頁，共九十六頁，2022年，8月28日(三)人眼觀察的光感和色感

眼是人們觀察外界的視覺器官。物體發(fā)出的光線刺激眼球視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維末梢產(chǎn)生光感和色感。錐體視神經(jīng)細胞視神經(jīng)第八十四頁，共九十六頁，2022年，8月28日二、色的形成 白色光的七色光譜依據(jù)人眼的色感可概括地分成三個光譜段：藍、綠和紅，稱為主色或原色；而其余各色認為是三原色按成分不同程度的光學綜合而得的間色。第八十五頁，共九十六頁，2022年，8月28日

白＝藍＋綠＋紅

綠＋紅＝＝黃

藍＋紅＝＝品紅

綠＋藍＝＝青因而：

藍＋黃＝白

黃＝白－藍

黃＋品紅＝紅

綠＋品紅＝白

品紅＝白－綠

品紅＋青＝藍

紅＋青＝白 青＝白－紅 黃＋青＝綠 上列諸式的光學混合如圖2-22和圖2.10所示。補助主色(光)混合組成白色(光)的那個色(光)稱為補色(光)。有時將主色(光)和其補色(光)互稱為互補色(光)。第八十六頁，共九十六頁，2022年，8月28日 (一)加色法 今將三原色：藍、綠和紅(光)按同等比例投影到白色承影面上，則承影面的反射光線將會感覺為白色(圖2-22)。如將二原色(光)同等比例光學混合，則感覺出的光的顏色是第三原色的補色。顯然，改變?nèi)幕旌媳壤龑玫讲煌械拈g色(光)。這種利用原色混合而得出間色的方法稱為加法成色。第八十七頁，共九十六頁，2022年，8月28日(二)減色法

從互補色(光)混合相加得白色(光)的概念，也可以看成補色(光)是由白