摄影测量课件

2、量测用胶片航摄仪的特性： （1）光学特性 物镜成像分解力高 物镜透光率高 （2）焦面上设置有框标 （3）有胶片压平系统 （4）像距为定值（主距） （5）有减震装置 （6） 有影像位移补偿装置 （7） 抗温差、抗过载 （8）有系列焦距和滤光片 物镜成像畸变差小 光学影像反差大 焦面照度均匀
像场：物镜焦面上中央成像 清晰的范围 像场角2β ：像场直径对物镜 后节点的夹角
2、胶片影像分辩率 像片上或底片上1mm内分辨出线条的数目。它只与航摄仪、感 光材料二者有关。单位：线对/毫米。“线对”指的是一条白线和 宽度相等的间隔（黑色）。反映了线条及其背景间的特定反差比 ，相当于物镜的分辨率R。通常情况下，胶片式航空摄影不直接对 影像空间分辨率提出要求，如需要，可以通过胶片摄影分辨率和 摄影比例尺来推算。
（2）彩色摄影处理
彩显：将已曝光的卤化银还原成金属银，其显影剂氧化产物与成色 剂起作用生成染料。 漂白：将金属银及黄色滤光层溶解为可溶性银盐。
定影：将未曝光的卤化银溶解，将可溶性银盐溶解。 水洗：
6、航空摄影对胶片航摄仪主距的选择原则 （1）综合法测图
h rh f m
应选择长焦距（常角或窄角）物镜，使由于地形起伏引起的投 影差最小。如大比例尺测图中的正射影像制作。 （2）立体测图
平坦地区:选择短焦距物镜，可以提高基高比，提高立体量测精度。 山区:选择长焦距物镜，减少摄影死角的影响、减少像片的数量、 改善立体观测条件。
二、量测用数码航摄仪
分为框幅式（面阵CCD）和推扫式（线阵CCD）两种。
（1）面阵数码相机
1）DMC 有四个全色波段和四个多光谱波段（近红外＋红＋绿＋兰） 采用8个镜头同步曝光，4个全色波段航飞获得的数字影像有部 分重叠，通过镜头的几何检校、影像匹配、相机自检校和光束法空 三技术等将4个全色波段获得的4个中心投影影像拼接成1幅具有虚 拟投影中心、固定虚拟焦距（120）的虚拟中心投影“合成”影像， 分辨率为7680×13824，实现对地的大面积覆盖。 同样，4个多光谱波段获得的数字影像与4个全色波段获得的数 字影像重叠，通过影像匹配和融合技术，可将4个多光谱波段获得 的数字影像与全色的“合成”影像进行融合，进而获得高分辨率的 真彩色或彩红外影像（分辨率为7680 × 13824）
5、胶片航摄仪的胶片处理
胶片航摄仪摄影过程中已曝光的感光片经过摄影处理（冲洗）， 才能将已曝光的感光片转变成一张负像底片。 （1）黑白摄影处理:显影，中间水洗，定影，最后水洗，干燥 显影：将已曝光的卤化银变成可见的由银粒组成的影像 定影：固定显出的影像 水洗：用水洗掉乳剂层中残留的可溶性银络合物 干燥：使膨胀了的明胶层中水分蒸发
一、量测用框幅式光学（胶片）航摄仪
主要工作平台为飞机。框幅式指每次摄影只能取得一帧影像。 1、结构： 物镜(镜箱)、光圈、 快门、暗箱、检影器、 座架及其控制系统的各 种设备、压平装置、像 移补偿器，以减少像片 的压平误差与摄影过程 的像移误差。
航摄像片的大小为18cmx18cm,23cmx23cm,30cmx30cm
3、胶片航摄仪的感光特性
感光度：感光材料对光的敏感程度
反差系数：景物反差与影像反差的比值
宽容度：能按比例记录景物亮度的曝光量最大范围
灰雾密度：未曝光试片显影后所产生的密度
显影动力学曲线：感光特性随显影时间而改变的特性曲线
4、胶片航摄仪的感光材料 感色性：感光材料对各种波长光的敏感程度。 （1）黑白感光材料 盲色片：只能感受波长500nm以下的蓝紫光 正色片：只能感受波长580nm以下的（紫，兰，青，绿，黄绿） 全色片：感受全部可见光波 红外片：可感受红外光 （2）彩色感光材料 彩色负片：记录原景物颜色的补色影像 彩色正片：将彩色负片拷贝或放大成透明正片 彩色反转片：记录原景物颜色的影像
三、航摄影像的分辩率
静态分辨率——物镜或胶片 动态分辨率——底片（反映摄影系统的质量） 物镜的分辨率R——物镜分辨微小细部的能力。（线对/毫米） 在整个像幅内R不同，一般R中心＞R边缘。 航摄仪有效使用面积内镜头分辨率的要求为每毫米内不少于25线对
2d’
R
1 1 2d 2d
m
m 2d
卫星影像名称
MSS TM ASTER SPOT（1—4） SPOT-5 IRS-P5 ALOS IKONOS QuickBird Geoeye-1 WorldView 资源三号
空间分辩力/ m
79 多光谱30，全色15 多光谱30，全色15 多光谱20，全色10 多光谱10，全色2.5 全色2.5 多光谱10，全色2.5 多光谱4，全色1
一个光敏元件通过光学系统后，投 影在地面上的长度。
IFOV H S f
地面分辨率（Rg）和空间分辨率（IFOV）的区别：
Rg 2 2IFOV 2.8IFOV
预估扫描成像为模拟图像后的最大成像比例尺： 若Φ =0.1mm
1 1 IFOV 10 4 m max
V 5 (1 qx )l x B 5 H f
1）平坦地区
坡度< 20
选择较短的焦距（宽角或特宽角） ，可以提高基高比（垂直夸 大），从而提高立体量测精度。
2）丘陵、山区 —— 选择长焦距
原因： 减少摄影死角的影响 减少像片的数量 改善立体观测条件 结论： 综合法测图应选择长焦距物镜，使由于地形起伏引起的投影差 最小。 立体测图时，
ADS40采用单个镜头成像，可见光通过ADS40的分光镜主件时被 按照RGB三种色光分出，落在焦平面上各自对应的不同区域， RGB 三种色光及近红外波段能够同时对地面相同的区域获取影像。
（前视（全色）＋下视（全色）＋后视（全色））＋（近红外＋红 ＋绿＋兰）（多光谱安置于全色阵列之间） ＝ 全色＋多光谱 利用三个航空摄影条带进行摄影测量
X x F2
凸透镜成像规律
1 1 1 u v f
其中，u是物距，v是像距，f是焦距。
当u>2f时，f<v<2f，成倒立，缩小，实像。 例如：照相机
当u＝2f时，v=2f，成倒立，等大，实像 当f<u<2f时，v>2f，成倒立，放大，实像。 例如：幻灯机，投影 机，电影机。 当u=f时，v=无穷大，此时无像； 当u<f时，v>Biblioteka Baidu，成正立、放大、虚像。 例如：放大镜
摄影的基本原理
照相机的镜头相当于凸透镜，胶卷相当于光屏，机壳相当于暗 室，被拍照的物体到镜头的距离要远远大于焦距才能在胶卷上得到 倒立、缩小的实像。
照相机就是根据凸透镜的成像的原理，用一个摄影物镜代替凸 透镜，在像面出放置感光材料，物体的投射光线经摄影物镜后聚焦 于感光材料上，感光材料受成像光线的光化学作用后生成潜像，再 经过摄影处理得到光学影像。
摄影机主光轴与像平面的交点称为像片主点o ，摄影机物镜后 节点到像片主点的垂距称为摄影机主距f ，也叫像片主距，它与物 镜焦距基本一致。
1 1 1 D d f
长焦距(焦距>255mm) 中焦距(焦距＝102～255mm) 短焦距(焦距<102mm) 摄影机结构设计时要求像片主点o应与框标坐标系原点p重合。 由于制造技术上的误差，常常是达不到完全重合的要求，但是必须 精确地测定像片主点o在框标坐标系中的坐标值x0,y0,把f,x0,y0称 为像片的内方位元素，内方位元素是否已知也是量测用摄影机的特 点。
2d
地面分辨率（Rg）——地面上所能分辨的最小地物 宽度，也称之为几何分辨率。
Rg m (米) 2d R
只有地物大于2个像元时才能从图像上正确地分辨出来，即像 片上能根据光谱特征判读出地物性质的最小单元的地面宽度。
空间分辨率（传感器瞬时视场内观察到地面的宽度，或像素所代表 的地面范围的大小Instantaneous Field Of View (IFOV)），也 可用地面采样距离GSD (Ground Sample Distance)表示。
2）UCX 有四个全色波段和四个多光谱波段（近红外＋红＋绿＋兰）
3）UCD 有九个全色波段和四个多光谱波段（近红外＋红＋绿＋兰） （2）线阵数码相机 1）SWDC 有四个全色波段和四个多光谱波段（近红外＋红＋绿＋兰）
2）Leica ADS40/80 利用GPS和IMU技术，三行线阵CCD推扫式，多中心投影影像， 每次摄影得到的一行影像对应其单独的投影中心，拍摄得到的是一 整条带状无缝隙的影像，同一条航线的影像不存在拼接的问题。
3、扫描影像的分辨率 当采用胶片影像进行数字摄影测量生产时，需要用影像扫描仪 进行扫描数字化，扫描影像以扫描分辨率表示（微米/像素） 。扫 描分辨率指影像扫描仪在实现图像的模数转换时，通过扫描元件将 扫描对象表示成像素所采用的最小面元单位，即一个扫描像素在原 始胶片上的实际尺寸。
扫描影像的地面分辨率可以通过原始胶片影像的摄影分辨率、 摄影比例尺及扫描分辨率测算，应优于正射影像的地面分辨率。 如果采用大比例尺航摄资料，底片（胶片）扫描分辨率最大不 得超过60μ m， R=20（m/M） R为航片扫描分辨率（μ m）； m为成图比例尺分母；M为航摄 比例尺分母。
第二章 摄影测量基础知识
主要内容 航空摄影
中心投影的基本知识 航摄像片上的特殊点、线、面 摄影测量常用坐标系 航摄像片的内、外方位元素 像点的空间直角坐标变换与中心投影构象方程 航摄像片上的像点位移
§2.1 摄影机
暗箱
A
镜箱
a b
B
摄影物镜
等效透镜的基本点、线、面 主光轴： 透镜组诸透镜球面曲率的中心连线。 主焦点（F,F’): 平行于主光轴的光线通过透镜组后与主光轴的交 点。 主平面（Q,Q’): 过等效折射点（h,h’)且垂直于主光轴的平面。 主点（s,s’)： 主平面与主光轴的交点。 主焦距： 主焦点到主点间距离。 节点（k,k’）： 主光轴上角的放大率为1的一对光学共轭点。光 线通过共轭节点时，角放大率为1；物方与像方同介质时，k,k’ 分别与s,s’重合）。 高斯成像公式： 1 1 1 D d F 牛顿成像公式：
承片框上四个边的中点各安置一个机械框标，在四个角设定四 个光学框标来建立像平面坐标。 光学框标
机械框标
框标：设置在摄影机焦平面（承影面）上位置固定 的光学机械标 志，用于在焦平面上（亦即像片上）建立 像方坐标系。
框标的形式有
直线LL称为主光轴：组成物镜的各个透镜的光学中心位于该直线上 过焦点垂直于光轴的平面称为焦平面 F1：物方主焦点，F2：像方主焦点 在镜头的主光轴上，节点s1，s2分别称为物镜的物方(或前)节点和 像方(或后)节点 从节点至焦点的距离称为镜头的焦距，用 F 表示，F=s1F1=s2F2 通常把两个节点看做一点，称为物镜中心 s
最大成图比例尺
1:50万 1:10万 1:25万 1:5万 1:2.5万 1:2.5万 1:2.5万 1:1万
一般判读的成图比例尺
1:25万 1:5万 1:25万 1:2.5万 1:1万 1:1万 1:1万 1:5千 1:2千 1:2千 1:2千 1:1万
多光谱2.44，全色0.61 1:5千 多光谱1.65，全色0.41 1:5千 多光谱1.8，全色0.5 多光谱5，全色2.5 1:5千 1:2.5万
1 m IFOV
1、数字影像的分辨率 对于数字航空影像或航天遥感影像而言，影像分辨率通常指空 间分辨率(IFOV) 或地面采样距离GSD ，一般以一个像素所代表的 地面的大小来表示（米/像素），并不代表能从照片上识别地面物 体的最小尺寸。 对于数字航空影像，其成图比例尺与数码相机像素空间分辨率 对应关系如下表所示：
数字航空影像 成图比例尺 1：500 1：1 000 地面采样间隔（GSD）/cm 优于0.1 优于0.1
1：2 000
1：5 000 1：1万 1：2.5 万 1：5万
优于0.2
优于0.5 优于1.0 优于2.5 优于5.0
对于航天遥感影像，常用卫星空间分辨率与影像成图比例尺对 应关系如下表所示：
胶片（模拟）航空影像 成图比例尺 1：500 1：1 000 1：2 000 1：5 000 1：1万 1：2.5 万 1：5万 航摄比例尺 1：2 000～1：3 500 1：3 500～1：7 000 1：7000～1：1.4万 1：1万～1：2万 1：2万～1：4万 1：2.5万～1：6万 1：3.5万～1：8万 地面采样间隔（GSD）/cm 4～7 7～14 14～28 20～40 40～80 50～120 70～160