第二章--航空摄影测量的基本知识
摄影测量基础知识
摄影测量基础知识摄影测量基础知识摄影测量基础知识1、航空摄影测量的主要任务是测制各种比例尺的地形图和影像地图、建立地形数据库，并为各种地理信息系统和土地信息系统提供基础数据。
航空摄影测量测绘的地形图例尺一般为1：5万～1: 500。
2、摄影测量经历了模拟法、解析法和数字化三个发展阶段。
3、航空摄影所获取的像片是倾斜的，此时，即使地面严格水平，航摄像片上的目标物体也会因为像片倾斜而产生变形或像点位移。
摄影测量中对这种因像片倾斜引起的像点位移可用像片纠正的方法予以改正。
4、由于地球表面起伏所引起的像点位移称为像片上的投影差。
投影差具有如下性质：(1)越靠近像片边缘，投影差越大，在像底点处没有投影差；(2)地面点的高程或目标物体的高度越大，投影差也越大；(3)在其他条件相同的情况下，摄影机的主距越大，相应的投影差越小。
城区航空摄影时，为了有效减小航摄像片上投影差的影响，应选择焦距较长的摄影机进行摄影。
5、航摄相片的内方位元素是描述摄影中心与像片之间相互位置关系的参数，包括三个参数，即摄影中心剐到像片的垂距f（主距）及像主点在像片框标坐标系中的坐标(x0，y0)。
内方位元素值一般视为已知，内方位元素值的正确与否，直接影响测图的`精度，因此对航摄机需作定期的鉴定。
6、确定摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数，称为外方位元素。
一张像片的外方位元素包括6个参数：3个线元素和3个角元素。
像片的外方位元素是描述像片在摄影瞬间的绝对位置和姿态的参数，即是一种绝对方位元素。
外方位3个线元素是用来描述摄影瞬间，摄影中心S在所选定的地面空间坐标系中的坐示值。
7、外方位3个角元素是用来描述摄影瞬间，摄影像片在所选定的地面空间坐标系中的空间姿态。
外方位元素可以利用地面控制信息通过平差计算得到，或者利用POS系统测定。
8、共线方程就是指中心投影的构像方程，即在摄影成像过程中，摄影中心S、像点a及其对应的地面点A三点位于一条直线上。
【测绘课件】第二章 摄影的基本知识与航空摄影测量对摄影的基本要求精品资料
按照摄影测量要求，像片比例尺分母的相对误差一般不应超过5 ％。因此，空中摄影测量飞行航高H的变换量也称航高差应限 制为：
另外，测量规范还规定同一航带内最大航高与最小航高 之差不得大于30m；摄影区域内实际航高与设计航高 之差不得大于50m。
5、摄影机快门
摄影机快门是控制曝光时间的机件装置，它是摄影机 的重要部件之一。快门从打开到关闭所经历的时间称 为曝光时间，或称快门速度。常用的快门有中心快门 和帘式快门。
中心快门的特点是打开快门之后，感光材料就能满幅 同时感光。
帘式快门的特点是感光材料各部分的曝光量相同，且 这种机构设计可以做到曝光时间很短，如1／500秒或 1／1000秒。
这里的航高是指摄影飞机在摄影瞬间相对某一水准面的 高度，从该水准面起算向上为正号。根据所取基准面 的不同，航高可分为相对航高和绝对航高。
相对航高是指摄影机物镜相对于某一基准面的高度， 常称为摄影航高。它是相对于被摄区域内地面平均高 程基准面的设计航高。是确定航摄飞机飞行的基本数 据，按H＝mf计算得到．
2：摄影机像面框架有无框标标志，是作为区分量测用 摄影机和非量测用摄影机的重要标志。
3：摄影机主光轴与像平面的交点称为像片主点，摄影 机物镜后节点到像片主点的垂距称为摄影机主距，也 叫像片主距，一般用宇母f表示。摄影机结构设计时要 求像片主点应与框标坐标系原点重合。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在框标坐标系中的坐标值x0,y0,把 f,x0,y0就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。
摄影比例尺及其选择
严格地讲，摄影比例尺是指航摄像片上一线段长为l与 地面上相应线段的水平距离L之比。但由于摄影像片有 倾角，地形有起伏，所以摄影比例尺处处不等。我们 一般指的摄影比例尺，是把摄影像片当作水平像片， 地面取平均高程，这时像片上的一线段l与地面上相应 线段的水平距离L之比， 称为摄影比例尺1/m。即 ： 1/m=l/L=f/H
航空摄影测量知识
§2.6 遥感技术概述 一、遥感技术的概念
顾名思义，遥感（Remote Sensing）就是遥 远的感知。遥感技术是指通过某种传感器装置， 在不与被研究对象直接接触的情况下，获取其特 征信息（一般是电磁波的反射辐射和发射辐射）， 并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一 门科学和技术。
二、遥感技术的分类
二、航空像片
1.像片资料 框标 压平线 圆水准器 时表 像片编号
2.航空像片的几何特性 （1）中心投影与正射投影
（2）中心投影的基本特性 ① 空间点在像片上的透视构像仍是一个点。但 是，像片上的一个点，在物方空间与之对应 的就不一定是一个点，也可能是一条空间直 线。 ② 空间直线的透视构像一般是直线。通过投影 中心的空间直线，其透视构像则为一点。反 之，像片上一直线，在物方空间与之相对应 的就不一定是一条直线。 ③ 平面曲线的像一般仍是曲线。当曲线所在平 面通过投影中心时，则曲线的像为一直线。 ④ 立体曲线的像仍是曲线。
2．互补色法 3．光闸法 4．偏振光法
§2.4 立体测图
航空摄影测量的 重要应用是利用像片 影像，借助立体观察、 立体量测以及像片判 读和调绘来测绘地形 图。立体测图的基本 原理是实现摄影过程 的几何反转，建立地 面的立体模型，然后 对立体模型进行测绘。
根据测图要求、设备和地形的不同， 目前摄影测量的成图方法可以分为： 1.模拟测图法 （1）综合法 （2）分工法 （3）全能法 2.解析测图法 3.数字测图法
③ 在野外工作时，可在实地找到像片上两 相应点的位置，通过实际测量两点间的水平 距离来求得像片比例尺。
在用②、③两种方法确定比例尺时，为 了提高精度，最好在同一地域、不同方位选 定两段距离，分别求出其比例尺，再取平均 数。不同方位的两段距离力求正交，且交点 越靠近像主点越好。
第二章--航空摄影测量的基本知识
第二章航空摄影测量的基本知识主要内容1.航摄仪和感光材料2.航摄基本知识与其作用比例尺重叠度〔航向旁向〕相片偏角3.投影比较：类型特点第一节航空摄影仪与感光材料一、航空摄影仪指航空摄影机、地面摄影测量用的摄影经纬仪,以与近景摄影测量用的摄影机,简称摄影机.主要由暗箱和镜箱构成.1.镜箱物镜物镜筒座架框标平面镜箱体是一个可调节摄影物镜与像平面之间距离的封闭筒2.暗箱：3.框标平面:镜箱体后端为一金属框架,研磨成极为精确的平面作用：像点坐标量测3.框标坐标：在框标平面内区其交点作为坐标原点,建立起框标直角坐标系.航摄软片紧密贴附在框标平面上,所以框标平面即为像平面的位置.4.像主点：摄影机主光轴与像平面的交点5.摄影机主距〔像片主距〕：摄影机物镜后节点到像片主点的垂距称为摄影机主距,也叫像片主距,一般用字母f表示.二、分类〔一〕按摄影物镜焦距和像场角分为：1.短焦距航摄仪,f＜150 mm,相应的像场角为β＞100º；2.中焦距航摄仪f:150 mm＜＜300 mm,像场角为70º＜β＜100º；3.长焦距航摄仪f＞300 mm,相应的像场角为2≤70º.二、分类〔二〕按照像幅〔正方形〕大小分：1.短焦距航空摄影机的像幅多为18 cm×18 cm2.中焦距航空摄影机的像幅有18 cm×18 cm和23 cm×23 cm3.长焦距航空摄影机的像幅多为23 cm×23 cm和30 cm×30 cm第二节航空摄影测量对摄影资料的基本要求•测绘地形------摄影多采用竖直摄影方式,即航摄机在曝光瞬间物镜主光轴保持垂直于地面.•《航空摄影测量规X》要求像片倾角应小于2º～3º.竖直航空摄影：面积、带状和独立地块航空摄影三种.面积航空摄影：主要用于测绘地形图或进行大面积资源调查.带状航空摄影：主要用于公路、铁路、输电线路定线和江、河流域的规划与治理工程等.独立地块航空摄影：主要用于大型工程建设和矿山勘探部门,这种航空摄影只拍摄少数几X具有一定重叠度的像片.一、航空摄影测量对空中摄影的基本要求1.摄影比例尺：由摄影机主距和摄影高度之比摄影比例尺的变化要有一定的限制X围,按照摄影测量规X要求,像片比例尺分母的相对误差一般不超过5%2.摄影航高：指摄影飞机在摄影瞬间相对于某一所取基准面的高度基准面不同------相对航高和绝对航高绝对航高是指摄影物镜相对于大地水准面的高度,是指摄影物镜在摄影瞬间的真实海拔高度相对航高是指摄影机物镜相对于某一基准面的高度,通常称为摄影航高.它是相对于被摄区域内地面平均高程基准面的设计航高.相对航高是确定航摄飞机飞行的基本数据,摄影比例尺确定后,相对航高可按计算得到.摄影测量规X规定,同一航带内最大航高与最小航高之差不得大于30 m,摄影区域内实际航高与设计航高之差不得大于50 m.•３.航向重叠与摄影基线•航向重叠p%：相邻两X像片沿航线方向对所摄地面的重叠•作用：保证立体模型之间的连接•表示：以像幅边长的百分数表示摄影基线：两摄影站之间的距离相片基线b:S1与S2之间的距离地面基线B：B=b*m•像片的重叠是立体观察和像片连接所必需的条.４.旁向重叠与航线间距旁向重叠q%：面积摄影中两相邻航带像片之间重叠作用：相片连接中防止漏摄航线间距Dy:相邻航带间的距离•航向重叠p%：立体观测•旁向重叠q%:防止因地形起伏漏摄〔中心投影〕•在航向方向必须要使三X相邻像片有公共重叠影像,这一公共重叠部分称之为三度重叠部分5.像片旋偏角像片的旋偏角k:相邻两像片的主点连线与像幅沿航带飞行方向的两框标连线之间的夹角.原因：摄影时航摄机定向不准确影响：影响像片的重叠度,给航测内业作业增加困难.外方位元素规X：航摄规X规定要求像片的旋偏角小于6°,个别最大不应大于8°,而且不允许连续三X像片有超过6°的情况.第三节中心投影的基本知识1.投影类型：中心投影〔单中心多中心〕斜投影正摄投影2.航片------中心投影地形图----正摄投影地形图的数学特征：一是地形图上任意两点间的距离与相应地面点的水平距离之比为一常数,等于该地形图的比例尺；二是由地形图上任一点引出的两方向线间的夹角,等于地面上对应的水平角.航片——中心投影理想状况：p水平,地面水平,航片—正摄投影,可直接作为地形图使用〔缩放至某一比例尺〕实际：p倾斜,地面起伏航片：比例尺不唯一,方向夹角与地面夹角不等存在像点偏移航片不可直接作为地形图使用第四节航摄像片与地形图的区别一、投影不同产生的比例尺差异二、表示方法不同产生的图面内容差异。
第02讲 航空摄影的基础知识及中心投影
心投影为一平面线束。 • 平面曲线的中心投影一般是平面曲线。
（特例） • 空间曲线的中心投影是平面曲线。
[三] 透视变换及其特别点、线、面
1、透视变换定义 （Definition of the Perspective Transform）
P S
两个平面之间 的中心投影变换， 称为透视变换。
S
i
透视指数
iS=KV=ic=f/sin
iV=SK=KC= ??
Vc=VC=iV-iS= ??
K
H
o
c
αn VN C O
io=
oc=
on=
cn=
KN= ?? NC= ?? NO= ?? CO= ??
Page 24
本
•航空摄影、像片主距、像场角
讲
•像片倾角、重叠度、弯曲度、旋角 •像片比例尺
小
•投影定义、中心投影与平行投影 •中心投影的主要特征（重点）
在透视变换的 情况下，投影中心 称为透视中心。
T
[三] 透视变换及其特别点、线、面
2、透视变换中的特别点、线、面 （Especial Points、Lines、Planes ）
基本要素（S、P、T）
特殊面（3）：
主垂面（W）
真水平面（G）
遁面（R）
R W
G S
P
T
2、透视变换中的特别点、线、面
（Especial Points、Lines、Planes ）
阴位：投影中心位于物和像之间。 阳位：投影中心位于物和像同侧。
投影中心
S
Center of
Projection
(COP).
航空摄影测量的基本知识课件
02
传感器校准与质量控制
03
大气条件观测与选择合适的时间窗口
新技术与新方法
无人机与航空摄影测量 激光雷达技术 合成孔径雷达技术
智能化与自动化
自动化数据处理
随着计算机技术的发展，航空摄 影测量数据的自动化处理成为可 能，包括自动定位、自动匹配、 自动拼接等，大大提高了数据处
理效率和精度。
智能化目标识别
数据处理与分析
影像匹配与拼接
三维模型构建
测量分析
结果输出与应用
成果输出
应用领域
广泛应用于城市规划、土地调查、灾 害监测等领域。
精度分析
像片控制点测量精度
01
空中三角测量精度
02
数字高程模型（DEM）精度
03
误差来源
摄影平台稳定性误差 摄影传感器误差 大气条件影响误差
误差控制与纠正
01
严格控制摄影平台稳定性
航空摄影的分辨率高，能够清晰 地捕捉地物的细节和特征，为后 续的测量和地图制作提供基础数
据。
航空摄影技术广泛应用于城市规 划、土地调查、资源监测等领域。
测量技术
测量技术是利用航空摄影获取的 影像信息，通过一定的算法和技 术手段，对地物的位置、形状、
大小等进行量测的技术。
测量技术包括像片纠正、像片控 制测量、空中三角测量等，能够 快速准确地获取地物的三维坐标
通过人工智能和机器学习等技术， 实现对航空影像中各类目标的自 动识别和分类，为后续的数据分 析和应用提供便利。
自动化建模技术
利用自动化建模软件和算法，根 据航空摄影测量数据快速构建三 维模型，为城市规划、建筑设计 和景观分析等领域提供可视化支
持。
多源数据融合与综合应用
(完整word版)航空摄影测量
航空摄影测量一．前言及单张相片的航测解析1．摄影测量学：利用各种非接触型的传感器，获取模拟的或数字的影象,然后解析和数字化提取所需要的信息，在空间信息系统里数字的加以存储，管理，分析和表达,再通过可视化和符号化形成产品2．摄影比例尺：航摄相片上的一段线的长度l，与实际地面上的相应线段长度L的比，1/m=l/L ，此时视相片为水平，地面取平均高程。
也等于摄象机主距f和平均地面高H的比，即1/m=f/H 3．空中摄影测量采用竖直摄影方式，即摄影瞬间摄象机的铅垂线垂直于地面，偏离垂线夹角应小于3度,夹角称相片斜角4．航向重叠：同航向要求重叠度60%。
旁向重叠：相邻航带间重叠度要求24%。
5．航摄影象是地物上的各点通过航摄机的物镜投射到相片上的一点,称为中心投影。
6．摄影测量的几何处理任务是通过相片上像点的位置确定相应地面点的空间位置，这就需要坐标转换来确定地面点.描述像点位置的坐标系为相方坐标系，描述地面点位置的坐标系为物方坐标系。
7．用摄影测量的方法研究地物的几何和物理信息时，必须建立该物体与相片之间的数学关系，首先需要确定的是摄影瞬间摄影中心与相片在地面坐标系中的位置和姿态。
内方位元素：表示摄影中心与相片之间相关位置的参数外方位元素:表示摄影中心和相片在地面坐标系中的位置和姿态的参数。
8．像点偏移:地面点在相片上的投影因相片倾斜或地面不平而移位或多边形形变.二．双像解析摄影测量1．人造立体视觉需要满足的条件:两张相片必须是两个位置对同一景物摄取的相对。
每只眼睛只能观察一张相片。
两相片上的同名景物连线必须与眼基线大致平行。
两相片的比例尺相近（差别<15％），否则需要用zoom模块进行调节。
2．用解析的方法处理立体相对（定向—恢复地面目标的空间坐标)，常用方法：①利用相片的空间后方交会与前方交会来解求地面目标的空间坐标(绝对坐标）②利用相对的内在几何关系，进行相对定向，建立与地面相似的立体模型，计算出模型点的空间坐标，再通过绝对定向，将模型进行平移，旋转，缩放，以纳入到规定的地面坐标系中，解析出地面目标的绝对空间坐标。
第二章摄影测量基础知识
像底点n： 过投影中心 S 的铅垂线与像平面的交 点。
主垂面w： 过主光轴so和铅垂线sn的铅垂面。 主纵线vv：主垂面w与像平面的交线。
摄影方向线VV：主垂面w与地平面的交线。 等角点c： ∠osn的角平分线与像平面的交点。
合点i:地平面上（平行线组）无穷远点的中心投影。
迹点t： 物像二重点。 合线hihi：过投影中心s且平行与地面的水平面与像平 面的交线（合点的集）。 等比线hchc： 过等角点c且平行于合线的直线。
一、航空摄影与航摄像片的一般介绍
1、航空摄影
安装在航摄飞机上的航 摄仪从空中一定角度对 地面物体进行摄影，飞 行航线一般为东西方向， 要求航线相邻两张像片 应有60%左右的重叠度， 相邻航线的像片应有 30%左右的重叠度,航摄 机在摄影曝光的瞬间物 镜主光轴保持垂直地面。
航空摄影
机载数码成像系统
地面垂直，偏离铅垂线的夹角小于30，夹角 为像片倾角。
A为像片倾角 A 铅垂线 地面 摄影机主光轴
航向重叠度：航线相邻两张像片的重叠度
1 2 3 航线方向
px
Lx
px px % 100 % Lx
旁向重叠度：相邻航线像片的重叠度
І-1
Ly 航线方向
py
航线方向
Ⅱ-1
py py% 100 % Ly
3-3中心投影的基本知识
1.中心投影：投射线会聚于一点的投影称为中心投影。
投影中心
投影射线
投影平面
投影点
投影：用一组假想的直线将物体形状向几何面 投影成像。几何平面称为投影平面；投影的直 线为投影线；投影平面上得到的图像为投影。
中心投影：投影射线汇聚同一点的投影。 投影中心S:中心投影射线的汇聚点。
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第二章航空摄影测量的基本知识
主要内容
1.航摄仪和感光材料
2.航摄基本知识及其作用
比例尺重叠度（航向旁向）
相片偏角
3.投影比较：类型特点
第一节航空摄影仪与感光材料
一、航空摄影仪
指航空摄影机、地面摄影测量用的摄影经纬仪，以及近景摄
影测量用的摄影机，简称摄影机。
主要由暗箱和镜箱构成。
1.镜箱物镜
物镜筒
座架
框标平面镜箱体是一个可调节摄影物镜与像平面之间距离的封闭筒
2.暗箱：
3.框标平面:
作用：像点坐标量测
3.框标坐标：
在框标平面内区其交点作为坐标原点，建立起框标直角坐标系。
航摄软片紧密贴附在框标平面上，所以框标平面即为像
平面的位置。
4.像主点：摄影机主光轴与像平面的交点
5.摄影机主距（像片主距）：摄影机物镜后节点到像片主点的垂距称为摄影机主距，也叫像片主距，一般用字母f表示。
二、分类
（一）按摄影物镜焦距和像场角分为：
1.短焦距航摄仪，
f＜150 mm，相应的像场角为β＞100º；
2.中焦距航摄仪
f:150 mm＜＜300 mm，像场角为70º＜β＜100º；
3.长焦距航摄仪
f＞300 mm，相应的像场角为2≤70º。
二、分类
（二）按照像幅（正方形）大小分：
1.短焦距航空摄影机的像幅多为18 cm×18 cm
2.中焦距航空摄影机的像幅有18 cm×18 cm和23 cm×23 cm
3.长焦距航空摄影机的像幅多为23 cm×23 cm和30 cm×30 cm
第二节航空摄影测量对摄影资料的基本要
求
•测绘地形------摄影多采用竖直摄影方式，即航摄机在曝
光瞬
间物镜主光轴保持垂直于地面。
•《航空摄影测量规范》要求像片倾角应小于2º～3º。
竖直航空摄影：面积、带状和独立地块航空摄影三种。
面积航空摄影：主要用于测绘地形图或
进行大面积资源调查。
带状航空摄影：主要用于公路、铁路、输电
线路定线和江、河流域的
规划与治理工程等。
独立地块航空摄影：主要用于大型工程建设和
矿山勘探部门，这种航空摄影
只拍摄少数几张具有一定重叠
度的像片。
一、航空摄影测量对空中摄影的基本要求
1.
比例尺分母的相对误差一般不超过5%
2.摄影航高：指摄影飞机在摄影瞬间相对于某一所取
基准面的高度
基准面不同------相对航高和绝对航高
绝对航高是指摄影物镜相对于大地水准面的高度，是指
摄影物镜在摄影瞬间的真实海拔高度
相对航高是指摄影机物镜相对于某一基准面的高度，通常称为摄影航高。
它是相对于被摄区域内地面平均高程基准面的设计航高。
相对航高是确定航摄飞机飞行的基本数据，摄影比例尺确定后，相对航高可按计算得到。
摄影测量规范规定，同一航带内最大航高与最小航高之
差不得大于30 m，摄影区域内实际航高与设计航高之差
不得大于50 m。
•３.航向重叠与摄影基线
•航向重叠p%：相邻两张像片沿航线方向对所摄地面的重叠
•作用：保证立体模型之间的连接
•表示：以像幅边长的百分数表示
摄影基线：两摄影站之间的距离
相片基线b:S1与S2之间的距离
地面基线B：B=b*m
•像片的重叠是立体观察和像片连接所必需的条。
４.旁向重叠与航线间距
旁向重叠q%：面积摄影中两相邻航带像片之间重叠
作用：相片连接中防止漏摄
航线间距Dy:相邻航带间的距离
•航向重叠p%：立体观测
•旁向重叠q%:防止因地形起伏漏摄（中心投影）
•在航向方向必须要使三张相邻像片有公共重叠影像，这一公共重叠部分称之为三度重叠部分
5.像片旋偏角
像片的旋偏角k:相邻两像片的主点连线与像幅沿航带飞行方向的两框标连线之间的夹角。
原因：摄影时航摄机定向不准确
影响：影响像片的重叠度，给航测内业作业增加困难。
外方位元素
规范：航摄规范规定要求像片的旋偏角小于6°，个别最大不应大于8°，而且不允许连续三张像片有超过6°的情况。
第三节中心投影的基本知识
1.投影类型：中心投影（单中心多中心）
斜投影
正摄投影
2.航片------中心投影
地形图----正摄投影
地形图的数学特征：一是地形图上任意两点间的距离与相应地面点的水平距离之比为一常数，等于该地形图的比例尺；二是由地形图上任一点引出的两方向线间的夹角，等于地面上对应的水平角。
航片——中心投影
理想状况：p水平，地面水平，航片—正摄投影，
可直接作为地形图使用（缩放至某一比例尺）
实际： p倾斜，地面起伏
航片：比例尺不唯一，方向夹角与地面夹角不等
存在像点偏移
航片不可直接作为地形图使用
第四节航摄像片与地形图的区别
一、投影不同产生的比例尺差异
二、表示方法不同产生的图面内容差异。