航空遙感課件

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航空遙感

定義：航空遙感是以中低空遙感平臺(tái)為基礎(chǔ)進(jìn)行攝影（或掃描）成像的遙感方式。

優(yōu)點(diǎn)：空間分辨率高、靈活性大、適合于微觀研究。

不足：費(fèi)用昂貴。

3.1航空遙感系統(tǒng)一、航空遙感平臺(tái)

（一）氣球；（二）飛機(jī)；二、航空攝影方式攝影前準(zhǔn)備工作；空中攝影的實(shí)施**（一）按攝影機(jī)主光軸與鉛垂線的關(guān)系分主光軸：通過(guò)物鏡中心并與主平面（或焦平面)垂直的直線稱(chēng)為主光軸。像主點(diǎn)：主光軸與感光片的交點(diǎn)稱(chēng)為像主點(diǎn)。

航攝傾角與像點(diǎn)傾角：主光軸與鉛垂線的夾角a。

1.垂直航空攝影:a≦3o

2.傾斜航空攝影：a>3o（二）按攝影所用的波段分

1.普通黑白攝影；2.天然彩色攝影；3.黑白紅外攝影；

4.彩色紅外攝影；5.多光譜攝影；6.機(jī)載側(cè)視雷達(dá)；**SabBASoOOo**（三）按攝影實(shí)施方式分

1.單片攝影為特定目標(biāo)或小塊地區(qū)進(jìn)行的攝影，一般獲得一張、一對(duì)或數(shù)張不連續(xù)的像片。

2.單航線攝影

沿一條航線對(duì)地面上狹長(zhǎng)地帶或線狀地物（如鐵路、公路、河流、管道等）進(jìn)行的連續(xù)攝影。

航向重疊：60%，不得小于53%。

3.多航線攝影（面積攝影）

沿?cái)?shù)條互相平行的直線航線對(duì)一個(gè)廣大區(qū)域進(jìn)行的連續(xù)的、布滿(mǎn)區(qū)的攝影。

航向重疊：60%，旁向重疊:15%-30%;****（四）按航攝比例尺分1.大比例尺航空攝影：1：1萬(wàn)；2.中比例尺航空攝影：1：1萬(wàn)—1：3萬(wàn)；3.小比例尺航空攝影：1:3萬(wàn)—1：1：10萬(wàn)；4.超小比例尺航空攝影：像片比例尺1：10萬(wàn)–1：25萬(wàn)；三、航空遙感特點(diǎn)

1.航空遙感空間分辨率高、信息量大。

2.航空遙感靈活，適用于一些專(zhuān)題遙感研究。

3.航空遙感作為實(shí)驗(yàn)性技術(shù)系統(tǒng)，是各種星載遙感儀器的先行檢驗(yàn)者。

4.信息獲取方便。**四、航空遙感的產(chǎn)品1.鑲輯復(fù)照?qǐng)D：相鄰航片按照同名地物近似地拼疊起來(lái)，然后將其縮小復(fù)照即可。2.像片略圖：也稱(chēng)像片草圖。它是按照像片之間重疊部分的同名地物點(diǎn)進(jìn)行拼接鑲輯，然后把重疊部分切去，舍去像片的邊角，用每張像片的中心部分拉合成一個(gè)圖幅整體。（未糾正）3.像片平面圖：由經(jīng)過(guò)糾正的航片拼輯、鑲嵌而成的航空影像圖。4.正射航空影像圖：它是用正射投影儀將普通的航片經(jīng)過(guò)了投影改造成為正射投影片，用其組合而成的航空影像圖。消除了地形引起一誤差，標(biāo)注有等高線等。**五、航片上的標(biāo)志像幅規(guī)格：18

18cm2,23

23cm2****3.2航空像片的幾何特征與物理特性一、航空像片的投影原理（一）中心投影定義：凡空間任意點(diǎn)A（物點(diǎn)）與一固定點(diǎn)S（投影中心）連成的直線或延長(zhǎng)線（即中心光線）被一個(gè)平面（像平面）所截，則此直線與平面的交點(diǎn)a（像點(diǎn)）稱(chēng)為A點(diǎn)的中心投影。**

從投影上而言，航空像片（正片）的位置，等于以投影中心為圓心，以焦距f為半徑，將P旋轉(zhuǎn)至P’（下圖），P’即為正像的位置。**二、航空像片的比例尺

(一）定義：航空像片上某一線段長(zhǎng)度與地面相應(yīng)線段長(zhǎng)度之比，稱(chēng)為像片比例尺，用1/M表示，并有下式：式中：f為焦距，H為飛行器相對(duì)航高。（二）影響航空像片比例尺的因素**

1.與焦距和航高的關(guān)系：航空像片的比例尺與物鏡焦距成正比，與相對(duì)航空成反比。若焦距固定不變，相對(duì)航高越高，比例尺就越小。

2.受地形因素的影響

（1）平坦地區(qū)：攝像時(shí)像片處于水平位置，則像片的比例尺可以近似看成處處一致。例如：f=70mm,H=3500mm,則像片比例尺為1：50000

一般在航空攝影時(shí)，焦距是固定的，比例尺主要隨著航高而變化。****

1.與焦距和航高的關(guān)系：航空像片的比例尺與物鏡焦距成正比，與相對(duì)航空成反比。若焦距固定不變，相對(duì)航高越高，比例尺就越小。

2.受地形因素的影響

（1）平坦地區(qū)：攝像時(shí)像片處于水平位置，則像片的比例尺可以近似看成處處一致。例如：f=70mm,H=3500mm,則像片比例尺為1：50000

一般在航空攝影時(shí)，焦距是固定的，比例尺主要隨著航高而變化。****（2）地形復(fù)雜地區(qū)

由于地形起伏使得每一地物點(diǎn)的航高不同，實(shí)際比例尺與不一樣。舉例說(shuō)明：在用RC-5拍攝的像片,已知航高2600m，焦距210mm,紅松K36號(hào)樣地的海拔高為500m，紅松K40號(hào)樣地海拔高為290m，則K36的比例尺分母為：****三、航空像片上特殊的點(diǎn)線

S為投影中心，E為地面，P為像面，E與P所夾兩面角a,即為攝影時(shí)的傾角。

1.像主點(diǎn)：主光軸OS與像平面垂直的交點(diǎn)o,地面上的相應(yīng)點(diǎn)稱(chēng)為地主點(diǎn)O；

2.像底點(diǎn)：通過(guò)鏡頭中心S的鉛垂線(NSn)與像面的交點(diǎn)**

3.等角點(diǎn)：主光軸SO與主垂線NSn夾角a（即像片傾角）的二等分線與像平面及地面的交點(diǎn)，都稱(chēng)等角點(diǎn)。用c和C表示。

4.主縱線：包括主光軸與鉛垂線的平面（W）與像平面的交線（vv’)為主縱線；地面上為VV’。**

5.主橫線：在像片上凡與主縱線垂直的線，稱(chēng)為像水平線hh’，通過(guò)像主點(diǎn)的像水平線為主橫線hoh’o.

6.等比線：像平面上通過(guò)等角點(diǎn)c的像水平線，稱(chēng)為等比線hch’c.

7.真水平線：通過(guò)鏡頭中心S所作的水平面與像片面的交線hih’i.**

8.主合點(diǎn)：主縱線與真水平線的交點(diǎn)I.

9.透視軸：延長(zhǎng)像片面與地平面相交的直線的透視軸TT’.**(二）特殊點(diǎn)、線間的關(guān)系**四、航空像片的物理特性（一）基本概念

1.色調(diào)：地物電磁輻射能量在像片上的模擬記錄，在黑白像片上表現(xiàn)為灰度，在彩色像上表現(xiàn)為色彩。

2.色彩：彩色像上某一部分的顏色稱(chēng)為此部分的色彩。

3.灰階：灰度分成若干個(gè)等級(jí)，每一等級(jí)稱(chēng)為一級(jí)灰階。一般用2n(n是正整數(shù)）表示灰階序號(hào)0,1,2,3,…2n-1。

4.亮度系數(shù)：在相同照度下，某物體表面亮度與絕對(duì)白色的理想物體表面亮度之比。表示地物發(fā)射（或反射）光的能力。其中：L----為某物體表面亮度；L0----為絕對(duì)白色物體表面亮度。**（二）影響航空像片色調(diào)的因素

1.地物表面亮度：其取決于攝影時(shí)照度和地物自身的亮度系數(shù)。

（1）照度：太陽(yáng)輻射到地表的強(qiáng)度，即像片上的灰度色調(diào)。（2）地物亮度系數(shù)：當(dāng)照度一定時(shí)，地物亮度系數(shù)決定著地物在黑白航空像片上的相應(yīng)影像的色調(diào)。亮度系數(shù)越大，色調(diào)越淺。

2.感光材料：感光度

3攝影技術(shù)：曝光量的選擇、感光片的沖洗及印像、放大技術(shù)等。**3.3像片視差和立體觀測(cè)一、像片視差產(chǎn)生的原因與糾正

像點(diǎn)位移：根據(jù)中心投影的原理，無(wú)論是帶有起伏的地形，還是高出地面的任何物體，反映到航空像上的像點(diǎn)與其平面位置相比，一般都會(huì)產(chǎn)生位置的移動(dòng)，這種像點(diǎn)位置的移動(dòng)，叫做像點(diǎn)位移。主要由像片傾斜、地面點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)面的高差和物理因素等產(chǎn)生的。**（一）像片傾斜引起的像點(diǎn)移位

P為傾斜像片，P0為水平像片；a,a0為同一面點(diǎn)在P和P0上的任意點(diǎn)位；c為等角點(diǎn)；

**將傾斜像片繞等比線hch’c旋轉(zhuǎn)到與水平像片重合形成疊合圖形。

Ca和Ca0共線，但長(zhǎng)度不等。**（二）地形起伏引起的像點(diǎn)位移投影差：由于地面起伏變化，投影在像片上的像點(diǎn)產(chǎn)生的直線移位。其與地形起伏和像片傾斜都有關(guān)系。**根據(jù)相似三角形原理，可得投影差的公式：其中：r為像點(diǎn)a到像主點(diǎn)的距離；H為攝影航高；h為地面離差；**1.投影差分布規(guī)律（1）對(duì)相對(duì)高差相等的點(diǎn)，h也相等；r=0時(shí)，h=0；像主點(diǎn)無(wú)像點(diǎn)移動(dòng)；（2）h與h成正比，h>0，像點(diǎn)背離像主點(diǎn)方向移位，h>0；h<0，像點(diǎn)朝向像主點(diǎn)方向移位，h<0。（3）h與航高H成反比。**2.投影差的改正（1）像片上改正：投影差在像上的改正是指從含有投影差的像點(diǎn)a向a0改正。改正方向：h>0，像點(diǎn)a朝向像主點(diǎn)方向改正；h<0,像點(diǎn)a背離像主點(diǎn)方向改正。（2）圖版上改正：投影差在圖版上的改正是指從沒(méi)有投影差的圖上點(diǎn)A0向A’改正。改正方向?yàn)閔>0，圖上點(diǎn)A0背朝底點(diǎn)方向改正,h>0;反之…**3.根據(jù)像點(diǎn)位移值測(cè)量目標(biāo)的高度根據(jù)公式：可得：

例如：一張航空像片，已知攝影高度為400m，在航空像片上量出目標(biāo)頂點(diǎn)至像點(diǎn)的距離為2.8cm，目標(biāo)的像點(diǎn)位移值為0.15cm，則目標(biāo)高度為:

h=400*0.15/2.8=21.43(m)****二、航空像片的立體觀察（一）航空像片立體觀察的原理

瞳孔如同光圈，視網(wǎng)膜如同底片，接受物體的影像信息。

交會(huì)角**生理視差的形成：人們是從眼基線的兩個(gè)端點(diǎn)來(lái)觀察物體（右眼從右邊觀察物體，左眼從左邊觀察物體），因此兩眼的觀察角度就不同，在兩眼網(wǎng)膜上所產(chǎn)生的物體影像就有差別，即形成了生理視差。**生理視差是產(chǎn)生立體視覺(jué)和判斷景物遠(yuǎn)近的原因。立體觀察是根據(jù)立體視覺(jué)原理進(jìn)行的。實(shí)施立體觀察，必須是在連續(xù)拍攝的兩張空中照片的重疊部分上進(jìn)行的。**

人造立體視覺(jué)：空間景物在感光材料上構(gòu)像，再用人眼觀察構(gòu)像的像片產(chǎn)生生理視差，重建空間景物的立體視覺(jué)，所看的空間景物稱(chēng)為立體影像，產(chǎn)生的立體視覺(jué)稱(chēng)為人造立體視覺(jué)。人造立體視覺(jué)必須符合自然界立體觀察的四個(gè)條件：（1）兩張像片必須是在兩個(gè)不同位置對(duì)同一景物攝取的立體像對(duì)；（2）兩只眼睛必須只能分別觀察像對(duì)的一張像片；（3）兩像片上相同景物（同名像點(diǎn)）的連線與眼基線應(yīng)大致平行；（4）兩像片的比例尺相近（差別

15%）**（二）航空像片的立體觀察立體觀察方法：

1.人眼觀察法

2.儀器法：透鏡式立體鏡、反光式立體鏡、掃描式立體觀測(cè)儀和主體顯微鏡等。

******3.光電設(shè)備觀察

目前圖像判讀的先進(jìn)設(shè)備，它具有分辨率高、適用性強(qiáng)、目標(biāo)測(cè)量定位快等特點(diǎn)。其功能包括放大觀察、立體觀察、圖像處理、圖像信息整編和圖像存儲(chǔ)等，配有大容量計(jì)算機(jī)和多種外圍設(shè)備。立體觀察效果：1.正立體效果：立體觀察時(shí)所得到的立體效應(yīng)與實(shí)地情況相同。2.反立體效果：立體觀察時(shí)所得到的立體效應(yīng)與實(shí)地情況相反。3.零立體效果：觀察時(shí)所看到的物體影像沒(méi)有高低的差別。4.雙影：觀察時(shí)航空像片上相同物體影像不能完全重合。****三、航空像片的立體測(cè)量測(cè)量起伏地形的高差，根據(jù)像點(diǎn)左右視差來(lái)確定。左右視差：高低不同的地面點(diǎn)，在兩張重疊的航空像片所呈現(xiàn)的相應(yīng)點(diǎn)橫坐標(biāo)之