測量與遙感素材課件

測量與遙感素材測量與遙感素材測量與遙感素材傳感器：記錄景物目標(biāo)信息的儀器為傳感器。二、遙感分類： 遙感是以航空攝影技術(shù)為基礎(chǔ)，在20世紀(jì)60年代初發(fā)展起來的一門新興技術(shù)。開始為航空遙感，自1972年美國發(fā)射了第一棵陸地衛(wèi)星后，標(biāo)志著航天遙感時(shí)代的開始。1.按平臺(tái)層次、比例尺分：地面遙感：地面上應(yīng)用高架或其它平臺(tái)，借助各種傳感器所得到的信息產(chǎn)品，用于火災(zāi)探測，林分生物量測定，有特殊要求的調(diào)查與監(jiān)測。航空遙感：在對流層以下，運(yùn)行的各種平臺(tái)，借助攝影或掃描儀等傳感器，記錄地面目標(biāo)各種特征的遙感方法。 它使用中、小比例尺，大比例尺或特大比例尺。主要用于成圖、工程設(shè)計(jì)、森林資源環(huán)境、災(zāi)害等領(lǐng)域的調(diào)查與監(jiān)測。是林業(yè)系統(tǒng)過去應(yīng)用的主要信息資源。航天遙感：在大氣中間層以上沿軌道運(yùn)行的各種平臺(tái)，通過傳感器記錄地面目標(biāo)各種特征不同的信息源。 使用超小比例尺、極小比例尺和小比例尺的圖象資料和數(shù)據(jù)。用于宏觀調(diào)查規(guī)劃，動(dòng)態(tài)監(jiān)測。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航天遙感地面分辨率越來越高，因此二者在某些方面的界限性越來越不明顯，但從目前來看二者還是互為補(bǔ)充，即各有優(yōu)缺點(diǎn)。2.按波長范圍分：可見光遙感：（用于森林資源調(diào)查成圖的全色航空相片）。反射紅外遙感：（探測火、病蟲害、污染及森林植被生長狀況測定）。熱紅外遙感：觀測目標(biāo)物的熱輻射。微波遙感：（探測土壤水分特征）3.根據(jù)發(fā)射源分：主動(dòng)遙感和被動(dòng)遙感。（1）主動(dòng)遙感：從遙感平臺(tái)發(fā)射電磁波到地面，然后用傳感器接收反射回來的信息，不依賴太陽，可夜間工作；（2）被動(dòng)遙感：用傳感器接收地物輻射的電磁波，以獲取地物的信息，了解物體性質(zhì)的方法。1.遙感數(shù)據(jù)的獲取遙感技術(shù)三個(gè)基本環(huán)節(jié)：2.信息的提取

3.遙感應(yīng)用三、遙感技術(shù)的主要特點(diǎn)：1.可獲取大范圍數(shù)據(jù)資料。2.獲取信息的速度快，周期短。3.獲取信息受條件限制少。4.獲取信息的手段多，信息量大。如Landsat衛(wèi)星的TM圖象，一幅覆蓋面積為：185km×185km四、遙感技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景光譜分辨率和時(shí)間分辨率都會(huì)有極大的提高。其應(yīng)用領(lǐng)域隨著空間技術(shù)發(fā)展，尤其是地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展及相互滲透，將會(huì)越來越廣泛。五、衛(wèi)星遙感系統(tǒng)衛(wèi)星遙感系統(tǒng)：是實(shí)現(xiàn)遙感目的的方法、設(shè)備和技術(shù)的總稱。其基本結(jié)構(gòu)圖：

傳感器衛(wèi)星中繼衛(wèi)星

CCT帶

云大氣專用數(shù)據(jù)光盤景物目標(biāo)地面站處理系統(tǒng)膠片影象處理相片六、遙感圖象數(shù)據(jù)處理遙感圖象數(shù)據(jù)處理：為了從遙感影象中獲取更多的信息，需對原始的遙感影象進(jìn)行技術(shù)處理，這種處理稱為遙感圖象數(shù)據(jù)處理，它是計(jì)算機(jī)圖象處理的一個(gè)重要應(yīng)用方向。圖象的恢復(fù)從遙感影象中獲取信息的步驟：圖象的增強(qiáng)圖象的分類等此外，在遙感圖象識(shí)別與分類中常常結(jié)合目視判讀，通過遙感圖象的識(shí)別和分類可形成專題影象圖。目前，遙感技術(shù)應(yīng)用也正經(jīng)歷著一場質(zhì)的變化，即從定性向定量，靜態(tài)向動(dòng)態(tài)，試驗(yàn)性研究向產(chǎn)業(yè)過渡。要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，單純依靠遙感數(shù)據(jù)源是不夠的，通常需要專業(yè)模型或描述自然資源的專題圖等的配合，從而出現(xiàn)了遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)相結(jié)合的技術(shù)方法。七、遙感物理基礎(chǔ)電磁波：在一定條件下，形成的交變電磁場，以波的形式向外傳播即為電磁波。電磁波譜圖：把電磁波的長短（或頻率高低）依次排列起來，畫成圖表稱為電磁波譜圖。各種電磁波波長不同性質(zhì)也有很大差別。遙感技術(shù)中采用波長紫外線、可見光、紅外線到微波波段?？梢姽馐沁b感技術(shù)中十分重要和經(jīng)常使用的電磁波譜段。電磁波譜作為各種傳感器設(shè)計(jì)的依據(jù)。紫外線波長0.3~0.4μm可見光（紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫）0.4~

0.76μm紅外線(近、中、遠(yuǎn)）0.76μm~1mm微波（毫米波、厘米波、分米波）1mm~1m

常見的白光是各種波長可見光按一定比例混合到一起的混合光。地物反射特性：RS技術(shù)中應(yīng)用最普遍的是物體對可見光和近紅外波段的反射特性。此特性用反射率表示。反射波譜：一般把某一物體的反射率隨波長而變化的曲線，稱該物體的反射波譜。

反射波譜特性：不同物體的性質(zhì)不同，其反射率也不同。任何物體都有自己的反射波譜曲線形態(tài)，這種曲線形態(tài)特征稱反射波譜特性。

反射光譜特性圖

雪反射光譜在可見光波

80雪段反射率最高。呈白色。 小麥沙漠在橙色光波段出反60現(xiàn)峰值，為紅褐色。射植物葉綠素含量引起率40反射率發(fā)生變化，吸收大量蘭.

（%）沙漠黃.紅光部分，綠光為0.55μm，

20被葉綠素透射，葉子顯綠色。

00.5水0.60.70.81.01.2波長（μm）

一般顏色越淺，反射率越高。顏色越深，反射率越低。大氣窗口：大氣對電磁波的吸收和散射都很小，而是透射（過）率很高的波段?；蛱柗渫ㄟ^大氣層，未被反射、吸收和散射的那些透射率高的波段范圍，稱為大氣窗口。

1. 0.32~1.3μm大氣窗口：包括全部可見光部分紫外線，近紅外線，為地物的反射光譜區(qū)?？刹捎玫膫鞲衅鳎簲z象機(jī)、掃描儀或光譜測定儀等。該窗口應(yīng)用最廣。陸地衛(wèi)星1.2號(hào)的傳感器工作波段全部在此窗口。2.1.3~2.5μm大氣窗口：屬于近紅外波段反射光譜范圍，只能用光譜儀、射線測定儀記錄。很少用。3.3.5~4.2μm大氣窗口：屬于中紅外波段，為地物熱輻射的范圍。它包括地物的反射光譜和發(fā)射光譜，目前該波段還不能使用膠片感光，只能掃描成象。8~14μm大氣窗口：屬于遠(yuǎn)紅外波段，是地物熱輻射范圍，可采用紅外輻射計(jì)、紅外光電探測儀、光譜計(jì)記錄。5.微波大氣窗口：該窗口較寬。常用0.8cm~8cm波段。遙感技術(shù)所成的圖象，主要有多光譜遙感圖象、紅外遙感圖象、微波雷達(dá)圖象等。第二章 航空遙感一、概述航空RS：以飛機(jī)作RS平臺(tái)的航空攝影所取得的象片，獲取各種信息資料和編繪地形圖的技術(shù)及其專業(yè)應(yīng)用。1909年第一張航片產(chǎn)生。生產(chǎn)的需求和科學(xué)的發(fā)展，進(jìn)入大發(fā)展階段。黑白全色片、黑白分波段片、黑白紅外片、彩紅外片、天然彩色片等。攝影高度分：低空、中空、高空航片等類型。一）航攝種類1.單張航攝、帶狀（線路）航攝、面積航攝。2.根據(jù)航攝機(jī)主光軸在瞬間位置分：垂直航攝、傾斜航攝，攝影時(shí)主光軸鉛垂線傾斜不得大于3°，低空攝影個(gè)別允許<5°傾斜攝影>5°。二）航攝概念：用航攝儀，按一定要求對測區(qū)進(jìn)行空中攝影，將暴光后的感光負(fù)片進(jìn)行攝影處理，便獲得了該地區(qū)的航攝象片。這一過程叫航攝。三）航攝機(jī)1.按鏡箱結(jié)構(gòu)分：普通鏡頭（單機(jī)單鏡頭）、單機(jī)多鏡頭（多波段）2.按鏡頭的象場角（2β）大小分：夾角2β<30°；常角2β50-70°；寬角2β70-105°；廣角>105°3.按鏡頭焦距（f）長分：長焦距>300mm、中焦距150-300mm、短焦距70-150mm、超短焦距

<70mm象幅：18×18cm23×23cm30×30cm如高度一定，象幅所覆蓋面積與鏡頭的焦距長度成反比。如焦距一定，象幅所覆蓋面積與高度成正比。對航攝飛機(jī)的要求：航速均勻.航高不變.航行平穩(wěn).耗油量少。航行時(shí)間長（不低于5h）。航高飛行高度（m）高空15000-20000低空1000m左右中高空7000-12000

中空3000-5000四）、感光材料分類感光材料：指感光底片和象紙兩種。感光材料是在片基上涂以感光乳劑層（藥膜）制成感光乳劑層成分和構(gòu)造不同，感光材料對光的“感受”能力也不同。應(yīng)正確選擇，滿足不同的工作需要。1.色盲片：只感光近紫外線和藍(lán)紫光。特點(diǎn)：黑白反差大，對紅綠色不感光。用于反拍文件，制黑白幻燈片。2.正色片：感光范圍從藍(lán)光區(qū)擴(kuò)大到綠光區(qū)，用于制板復(fù)照。3.分色片：對綠黃色可區(qū)分較敏感適用春季植被航空攝影4.全色片：能感受全部可見光。5.紅外片：對紅外光敏感的底片。對生態(tài)因子和林業(yè)調(diào)查廣泛使用，土壤含水程度，區(qū)分效果最好。6.彩紅外片：三層乳劑負(fù)片，稱假彩色。其中一層對紅外敏感，以紅色表示紅外敏感區(qū)。綠光記錄成藍(lán)色、紅光記錄成綠色、紅外光記錄成紅色構(gòu)成彩色圖象。反映的地物與實(shí)地并不一致。但增加了影象的色相和色反差。7.天然彩色片：彩色效果與自然界近似。感光度：感光材料對光線作用的敏感程度。反差：影象中明亮與陰暗部分亮度的差別。（黑度之差）反差系數(shù)：影象上表現(xiàn)的反差與原景物反差的比值，稱反差系數(shù)。反差系數(shù)公式：r=ΔD/U當(dāng)r=1時(shí)表示影象反差與地面景物反差相適應(yīng),即象片影象的黑度正確表達(dá)了地面景物的明暗層次。如r<1，色調(diào)柔和，過度邊界不清晰。影象反差小于景物反差；如r>1，界線分明，但過度層次太少，丟失不少信息。影象反差大于景物反差。這兩種情況，象片影象的黑度都不能正確地表示景物的明暗層次，象片的質(zhì)量是不能令人滿意的。通常黑白感光材料按反差系數(shù)r分類為：軟性、中性、硬性、特硬性r>2.0為特硬性，可夸大反差，以利于象片的判讀和量測。二、分辨率：是RS圖象中一個(gè)重要參數(shù)。指通過攝影或掃描所得象片或圖象對空間和地面上能分辨出的最小目標(biāo)單元。1.圖象分辨率：指圖象上1mm寬度內(nèi)能分辨出的線條數(shù)。鏡頭和感光負(fù)片的綜合分辨率，取決于成象光波的波長、感光照片的質(zhì)量、目標(biāo)物的反差、暗室處理等因素。2.地面分辨率：指RS圖象上分辨地面目標(biāo)的能力。三、航片的幾何特性1.航片是中心投影：地面上的各點(diǎn)的投影光線都通過一個(gè)固定點(diǎn)（投影中心——鏡頭中心焦點(diǎn)）投影到投影面上（底片）而形成象。中心投影圖投影的定義直線的中心投影2.象片比例尺：航片比例尺取決于攝影機(jī)焦距和航攝飛行高度及鏡頭象場角（象場角與焦距有關(guān)）

ab/AB=f/H1=1/m1(地面比例尺）

·SfH1abcdH2A·B·C·D·cd/CD=f/H2=1/m2由于比例尺分母m2>m1。由此可知，象片比例尺與航高成反比。山頂?shù)貐^(qū)象片比例尺大，山谷地區(qū)則小。這就是攝影學(xué)中的“遠(yuǎn)小近大”的特性。3.象片重疊度：相鄰兩相片之間要有一定程度的重疊影象。用象片重疊寬度與象幅邊長之比來表示，叫象片重疊度。航向重疊：沿航線方向相鄰兩象片之間的重疊。一般60~65%，最小不小于53%。旁向重疊：相鄰兩航線間象片的重疊。一般30~35%，最小不小于15%。Ly

Lx四、航片上的點(diǎn)和線O—象主點(diǎn)：過S點(diǎn)做平面P的垂線SO（主光軸）與象平面P的交點(diǎn)。n—象底點(diǎn)：過S點(diǎn)所做的鉛垂線叫主垂線，它與象平面P的交點(diǎn)。C—等角點(diǎn)：SO與主垂線所決定的平面叫主垂面W。在W面內(nèi)將α平分，其分角線與象平面P的交點(diǎn)C。i—合點(diǎn)vV—主縱線VV—攝影方向線等比線：垂直于主縱線vV的直線都叫水平線。通過C點(diǎn)的水平線，叫等比線hchc。主橫線hoho合線hihi.當(dāng)象片水平時(shí)n、c、o為一點(diǎn)，即α=0林業(yè)遙感中把α<3°視為水平象片對待，可簡化計(jì)算過程。（即垂直航攝）

五、像點(diǎn)位移1.因地形起伏引起的象點(diǎn)位移（投影差）垂直攝影航片上，高出或低于基準(zhǔn)面的地物點(diǎn)在象片上的象點(diǎn)與平面位置相比，產(chǎn)生位置移動(dòng)——投影差δh=±⊿h·r/HH—攝影站與起使面的相對航高⊿h—地面點(diǎn)相對于基準(zhǔn)面的高差.圖E—高程基準(zhǔn)面H—航高r—象點(diǎn)距象低點(diǎn)的距離δh—投影差規(guī)律a.δh的大小與r成正比，r距離愈長δh愈大，與象片中心部分愈近δh愈小。n是不因高差而引起投影差的點(diǎn)

b.δh大小與h成正比，⊿h為正投影差影象離開中心點(diǎn)向外移動(dòng)2.因象片傾斜引起的象點(diǎn)位移（傾斜誤差）δα=±rc2sinαsinφ/frc—傾斜象片上象點(diǎn)到等角點(diǎn)的距離α—象片傾斜角φ—等比線與象點(diǎn)向徑之間夾角f—航攝機(jī)焦距分析上式，得以下規(guī)律：1.δα的大小與向徑rc的平方成正比，與航攝機(jī)焦距成反比；2.當(dāng)φ=0°或φ=180°時(shí)，δα=0即等比線上各像點(diǎn)沒有傾斜誤差；3.當(dāng)φ=90°或270°時(shí)，δα為最大。即位于主縱線上的像點(diǎn)傾斜誤差最大；4.由于rc和α永為正值，所以δα的符號(hào)僅與角φ的大小有關(guān)：當(dāng)φ在0°--180°時(shí)，δα為負(fù)值，像點(diǎn)向等角點(diǎn)方向移動(dòng)；當(dāng)φ在180°--360°時(shí)，δα為正值，像點(diǎn)背著等角點(diǎn)方向移動(dòng)。水平像片上矩形圖形，在傾斜象片上變成梯形。六、使用面積的劃分航線內(nèi)三重疊，航線間二重疊，所包圍的面積。r0.4-0.5mm內(nèi)稱有效面積。七、航片上的標(biāo)志：日期、水準(zhǔn)器、時(shí)表、高度表、框標(biāo)。框標(biāo)連線的交點(diǎn)——象片中心點(diǎn)。八、像片比例尺的測定：1.量距法2.輻射三角測量法第三章 航片立體觀察一、立體觀察人對物體觀察，用一對眼睛觀察自然界的物體遠(yuǎn)近產(chǎn)生立體感覺稱天然立體視覺。主因基于在兩眼的視網(wǎng)膜上產(chǎn)生生理視差。b—兩只眼睛間距稱眼基線（58-72mm）不同間距A.B兩點(diǎn)發(fā)出的光線進(jìn)入左.右兩眼后，分別在兩眼的視網(wǎng)膜上構(gòu)象a1b1與a2b2。由于兩點(diǎn)距眼睛的距離不等，因此，視網(wǎng)膜上的兩段弧長a1b1與a2b2也不等，其差數(shù)叫生理視差。生理視差是判斷物體A.B遠(yuǎn)近、產(chǎn)生立體視差的主要根據(jù)。不觀察實(shí)物而獲取立體感覺—人造立體視覺。采用攝影方法，在不同攝影站，用同一焦距的航攝機(jī)對同一地物進(jìn)行攝影，得到兩張象片，稱象對，象對具有同一地物的一對影象與生理視差類似的一種視差——左右視差。獲得人造立體感覺——立體觀察。象對立體觀察應(yīng)滿足的條件：1.象對必須是具有一定重疊度的兩張象片；2.兩眼必須分別各看一張——分象；3.象片安放，相應(yīng)點(diǎn)連線必須與眼基線平行，兩象片的距離不宜太大（太小）；4.兩張象片比例尺盡可