第二章 航空摄影与航摄像片
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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。
《摄影测量学》课程笔记
《摄影测量学》课程笔记第一章绪论一、摄影测量学的基本概念1. 定义摄影测量学是一种通过分析摄影图像来获取地球表面及其物体空间位置、形状和大小等信息的科学技术。
它结合了光学、数学、计算机科学和地理信息科学等多个领域的知识，为地图制作、资源管理、环境监测和工程建设等领域提供精确的数据。
2. 分类- 地面摄影测量：使用地面上的摄影设备进行的摄影测量，适用于小范围或精细的测量工作。
- 航空摄影测量：利用飞行器（如飞机、无人机）搭载摄影设备进行的摄影测量，适用于大范围的地形测绘。
- 卫星摄影测量：通过卫星搭载的传感器获取地球表面信息，适用于全球或大区域的环境监测和资源调查。
3. 应用领域- 地图制作：制作各种比例尺的地形图、城市规划图和专题地图。
- 土地调查：进行土地分类、土地权属界定和土地使用规划。
- 城市规划：辅助城市设计和基础设施规划。
- 环境监测：监测环境变化，如森林覆盖、水资源和污染状况。
- 灾害评估：评估自然灾害的影响范围和损失。
- 军事侦察：获取敌对地区的地理信息。
二、摄影测量学的发展历程1. 早期摄影测量（19世纪中叶-20世纪初）- 1839年，法国人达盖尔发明了银版照相法，这是摄影技术的起源。
- 1851年，瑞士工程师普雷斯特勒使用摄影方法绘制了第一张地形图。
- 1859年，法国人布洛克发明了立体测图仪，使得通过摄影图像进行三维测量成为可能。
2. 现代摄影测量（20世纪初-20世纪末）- 20世纪初，德国人奥佩尔提出了像片纠正和像片定向的理论，为摄影测量学的理论基础做出了贡献。
- 1930年代，随着航空技术的发展，航空摄影测量开始广泛应用。
- 1950年代，电子计算机的出现为摄影测量数据的处理提供了新的工具。
- 1960年代，数字摄影测量开始发展，利用计算机技术进行图像处理和分析。
3. 空间摄影测量（20世纪末-至今）- 1970年代，卫星遥感技术开始应用于摄影测量，提供了全球范围内的地理信息。
无人机航测技术与应用课件：航空摄影测量基础
单眼观察景物时，人感觉到的仅是景物的中心构像，好像一 张像片，得不到景物的立体构像，无法判断远近。只有用双眼观 察景物，才能判断景物的远近，得到景物的立体效应。这种现象 称为人眼的立体视觉，即在双眼观察下能感觉出景物有远近凸凹 的视觉，称为立体视觉。正是根据这一原理，在摄影测量中要求 对同一地区在两个不同位置拍摄两张像片，构成一个立体像对， 进行立体观察与量测。
航摄像片的特点
当像片倾斜、地面起伏时，地面点在航摄像片上构像相对于理想 情况下的构像所产生的位置差异称像点位移
航摄像片与地形图的区别 1）投影方式的不同：地形图为正射投影，航摄像片为中心投影
AC B
c ab
c ba S
B
A
C
2）航片存在两项误差：像片倾斜引起的像点位移，地形起
伏引起的像点位移
s
5.2双像解析摄影测量
5.2.1共线方程 4共线方程
X
Y
Z1
X A X s YA Ys Z A Zs
X
Y
Z
1
X A
YA ZA
Xs Ys Zs
X x a1 a2 a3 x
Y Z
R y f
bc11
b2 c2
b3 c3
y f
5.2双像解析摄影测量
y
RT
Y
a2
b2
c2
Y
f Z a3 b3 c3Z
其中R是一个正交矩阵，它由9个方向余弦构成
5.2双像解析摄影测量
5.2.1共线方程 3空间直角坐标系的旋转变换
a1 a2 a3 cos Xx cos Xy cos Xz
R b1
b2
b3
c
osYx
cosYy
航摄像片的特点
当像片倾斜、地面起伏时，地面点在航摄像片上构像相对于理想 情况下的构像所产生的位置差异称像点位移
航摄像片与地形图的区别 1）投影方式的不同：地形图为正射投影，航摄像片为中心投影
AC B
c ab
c ba S
B
A
C
2）航片存在两项误差：像片倾斜引起的像点位移，地形起
伏引起的像点位移
s
5.2双像解析摄影测量
5.2.1共线方程 4共线方程
X
Y
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X A X s YA Ys Z A Zs
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1
X A
YA ZA
Xs Ys Zs
X x a1 a2 a3 x
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5.2双像解析摄影测量
y
RT
Y
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b2
c2
Y
f Z a3 b3 c3Z
其中R是一个正交矩阵，它由9个方向余弦构成
5.2双像解析摄影测量
5.2.1共线方程 3空间直角坐标系的旋转变换
a1 a2 a3 cos Xx cos Xy cos Xz
R b1
b2
b3
c
osYx
cosYy
第02讲 航空摄影的基础知识及中心投影
（特例） • 空间一组不与承影面平行的平行直线，其中
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).
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= ??
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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).
第02讲 摄影与空中摄影.
镜头： 是相机的成像部分，影像的质量 主要取决于镜头的光学质量，镜 头由多片球面或非球面光学玻璃 透镜组成，镜头的像距通过调焦 环来改变，使得构像清晰。
光圈： 用于调整通过镜头的光线，光圈大小以相对孔径 （光圈直径/镜头焦距）来标识；相机的快门控制 胶片的曝光时间长短，以实际曝光时间的倒数为 标志；光圈大小和快门速度配合控制正确的曝光 量，得到满意的影像质量。
DMC优点与不足:
可直接代替航空胶片摄影机/扫描仪 内部关系稳定 辐射测定优秀 地面分辨率可达5厘米 电子位移补偿装置 可用传统的空三加密程序 数据可在标准的处理系统中处理 使用于大比例尺的测图和工程应用 需要适当的后处理时间
线阵航摄 仪优点与 不足
800线/秒
下视推帚成像 可获取长条无逢影像 行与行间有变形 数据重建时依靠GPS/IMU 没有位移补偿 许多系统不能提供彩色立体图像 较低的扫描速度限制了飞行 不能用于大比例尺应用(1:15000) 不能沿用传统的空三程序 分辨率最小为20cm 整个系统后处理时间长 用于遥感和中等比例尺的正射影像 不适合于大比例尺的应用
二、航摄技术计划的拟订
1、划分摄影分区
2、航摄技术计算
区域太大 航线太长 地形变化大
三、航空摄影的整个技术过程
航高 重叠度 航摄基线长度 航线间隔 摄影时间
搜集和分析摄区的地理环境和气象条件，选择合适的 飞机、航摄仪、摄影材料，并作出计划和安排。选择 好天气进行摄影，获得质量合格的负片和像片。 (什么是合适的天气)
按像幅分： 小像幅（18*18） 正常像幅（23*23） 大像幅（30*30）
按像场角分：
窄角（ 2 <50） 常角（50< 2 <75） 宽角（75< 2 <100） 特宽角（100< 2 <120） 超宽角（120< 2 ）
3-航空摄影基本知识
底点n、N 主垂面W：含SnN,SoO的垂面
主纵线vv,摄影方向线（x轴）VV
2-2 航空摄影相片上特殊的点、线
两平面夹角а：相片倾角=∠NSO。
等角点：c、C 合点I:过S作E上直线平行线（真平行线（平行线投影））。 合点集合HiHi称为合线，是无穷远点的投影或过Si作面， 称合面Es. 过C的合线称为等ee线 J=(SJ∥vv) ∩VV
1、透视变换：将平面上的点、线作中心投 影，在投影平面P上，得到一一对应的点、 线，这种经中心投影取得的一一投影关 系，成为透视变换。
2、透视变换中的重要点、线、面 面：地面E、像片面P、主垂面W、真水平面Es 线：基本方向线VV、主纵线vv、主光轴SoO、主垂线SnN、 等角线ScC、合线hihi、主横线hoho、等比线hchc、 迹线TT 点：摄影中心S、像主点o、地主点O、像底点n、地底点 N、 等角点c、 地面等角点C、主合点i、主遁 点J
1 2 3
px
Lx
px px % 100 % Lx
3 旁向重叠度：相邻航线像片的重叠度
І-1
Ly
py
Ⅱ-1
py py% 10 0 % Ly
4 旁向重叠度：相邻航线像片的重叠度
І-1
Ly
py
Ⅱ-1
py py% 10 0 % Ly
5 竖直摄影：摄影瞬间摄影机的主光轴近
似与 地面垂直，偏离铅垂线的夹角小于30， 夹角为像片倾角。
Es S hc T J n (V) v N
hi P ho o
v
i
c hi W
ho hcC
O
(V) E
T
2-2 航空摄影相片上特殊的点、线
重要的点线面
航空摄影技术 ppt课件
H’：立体模型中，模型点离开立体镜透视中心的距离。
18
ppt课件
1.4.3 垂直夸大(超高感)
垂直夸大是造成坡度夸大的直接原因。 坡度夸大：设地面本身的坡度是a,立体观测时立 体模型中对应的坡度为a'，立体模型的坡度夸大 为S=a'/a。
19
ppt课件
1.4.4构架航线
构架航线是指摄影测区内，为减少野外控制点的布设 ，在航线两端加飞的若干条与测图航线垂直的航线。 同义词：控制航线；骨架航线 。
A. 构架航线的摄影比例尺应比测图航线的摄影比例尺 大25％左右，航向重叠度应不小于80％，应保证隔号 像片能构成正常重叠的立体像对。
B.位于测区周边的构架航线，要保证其像主点落在测 区边界线之外，两端要超出测区边界线四条基线。
C. 位于摄区内部的构架航线，应保证其像主点落在所 跨乘的图廓线两侧测图航线半条基线的范围内。
GSD的确定？地面分辨率的选择2011
GSD决定着最高测图精度和判读能力。
测图比例尺
1﹕500 1﹕1 000 1﹕2 000 1﹕5 000 1﹕10 000 1﹕25 000 1﹕50 000
地面分辨率值（cm） ＜8
8～12 15～25 30～40 40～50 50～60 60～100
25
ppt课件
H
S
f
h
r a 像点
H-h n a0
h h • r h • r
H 为地物点相对基准面的 高差
H为基准面航高
A 地面点
h
N
R
A0
A’
32
ppt课件
航摄仪的焦距
(2)航摄仪检定、测图比例尺和摄影比例尺或空间分辨率；
摄影测量基础第二
2020/3/19
§2.3 透视变换作图
将空间点、线作中心投影，在投影平 面P上得到一一对应的点、线，这种 经中心投影取得的一一对应的投影关 系称为透视变换
2020/3/19
航摄像片中的重要点、线、面
J
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Es S ho
hi P v
i
hc o
T
c
hi
n
ho
V v N hcC O
T
W
交点为a 4）连T1i1与SB，
交点为b 5）a与b 连线
2020/3/19
已知垂直物面的空间直线 AB，在像平面上作对应的像 ab
中
心
投
影
作
图
v
迹点
主合点
P
S
i
T
b
a
B
v
AE
T
作图步骤：
1）按E面上点作 图方式确定a
2）找像底点n 3）连接na 4） na与SB的交点
为b 5）a与b 连线
2020/3/19
重 要 的
点 线 特 征
2020/3/19
c C
等角点特性
在倾斜像片和水 平地面上，由等 角点c和C所引出 的一对透视对应 线无方向偏差， 保持着方向角相 等
重 要 的
点 线 特 征 等比线特性
等比线的构像比例尺等于水平像片上的摄影比例尺， 不受像片倾斜影响
2020/3/19
已知 E 平面上有 A 点，在像平面上作对应的像 a
《摄影测量基础》第二章
航摄像片的投影关系
2020/3/19
袁修孝教授
武汉大学
遥感信息工程学院
主要内容
一、航空摄影与航摄像片 二、航摄像片与地形图的差别 三、中心投影透视变换作图
§2.3 透视变换作图
将空间点、线作中心投影，在投影平 面P上得到一一对应的点、线，这种 经中心投影取得的一一对应的投影关 系称为透视变换
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航摄像片中的重要点、线、面
J
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Es S ho
hi P v
i
hc o
T
c
hi
n
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V v N hcC O
T
W
交点为a 4）连T1i1与SB，
交点为b 5）a与b 连线
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已知垂直物面的空间直线 AB，在像平面上作对应的像 ab
中
心
投
影
作
图
v
迹点
主合点
P
S
i
T
b
a
B
v
AE
T
作图步骤：
1）按E面上点作 图方式确定a
2）找像底点n 3）连接na 4） na与SB的交点
为b 5）a与b 连线
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重 要 的
点 线 特 征
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c C
等角点特性
在倾斜像片和水 平地面上，由等 角点c和C所引出 的一对透视对应 线无方向偏差， 保持着方向角相 等
重 要 的
点 线 特 征 等比线特性
等比线的构像比例尺等于水平像片上的摄影比例尺， 不受像片倾斜影响
2020/3/19
已知 E 平面上有 A 点，在像平面上作对应的像 a
《摄影测量基础》第二章
航摄像片的投影关系
2020/3/19
袁修孝教授
武汉大学
遥感信息工程学院
主要内容
一、航空摄影与航摄像片 二、航摄像片与地形图的差别 三、中心投影透视变换作图
摄影测量学第二章_单张航片解析
一、航空摄影机
较好的光学性能、高度自动化、像移补偿、压平装置
框标：机械框标、光学框标－建立像平面坐标系 机械框标、光学框标－ 机械框标 主距：物镜中心至像底片面垂直距离 物镜中心至像底片面垂直距离 像幅：23X23 cm 18X18cm 23X23 cm、18X18cm
f
二、摄影比例尺
航摄像片上的一线段l与地面上相应线段 之比 航摄像片上的一线段 与地面上相应线段L之比。 与地面上相应线段 之比。 航片倾斜、地形起伏时m不为常数 不为常数。 航片倾斜、地形起伏时 不为常数。
摄影测量中，摄影中心、像点及对应的地面点应满足 直线条件。由此得到的方程－共线条件方程。
第六节 共线条件方程
第六节 共线条件方程
第六节 共线条件方程
第六节 共线条件方程
应用： 求像底点坐标 单像空间后方交会和多像空间前方交会 摄影测量中的数字投影基础 航空影像模拟 光束法平差的基本数学模型 利用DEM制作数字正射影像图 利用DEM进行单张像片测图 思考题：已知像片内、外方位元素、像点坐标。 思考题：已知像片内、外方位元素、像点坐标。能否计算得到 地面点坐标？ 地面点坐标？
第六节 共线条件方程
像片仿真
Z
z y
S(Xs, Ys, Zs)
x a (x,y)
已知 1、内、外方位元素 、 2、地面点空间坐标 、 3、DEM 、 4、DOM 、
a1 ( X − X s ) + b1 (Y − Ys ) + c1 (Z − Z s ) x =−f a3 ( X − X s ) + b3 (Y − Ys ) + c3 (Z − Z s ) y =−f a2 ( X − X s ) + b2 (Y − Ys ) + c2 (Z − Z s ) a3 ( X − X s ) + b3 (Y − Ys ) + c3 (Z − Z s )
航空摄影机的物镜焦距与像片主距近似相等像片主距
T
hi P
iv
i1
a b
hi
BA
1）找迹点 2）找主合点i1 3）连T1i1与SA,
交点为a， 连T1i1与SB， 交点为b
V
垂直物面的空间点、直线成像的作图
v
A v
B E
P
i a
b
1）在E面上的垂足点B， 按E面上点的作图方式确定b
2） 连接nb 3） nb与SA的交点为a S 4）ab为垂直E面上直线AB的像ab
四、中心投影透视变换成图
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
投影点
投影平面
2平行投影：投射线相互平行的投影为平行投影。
斜投影
正摄投影
3 双心投影：两个投影中心和两个投影平面当作一个 整体，对同一个物体进行投影。
4 透视变换：将平面上的点、线作中心投影，在投影平面P上， 得到一一对应的点、线，这种经中心投影取得的一一投影关 系，成为透视变换。
同名光线：同一地面点发出的两条光线称 同名光线
二、航摄像片与地形图的区别
1投影方式的不同：地形图为正摄投影，航 摄像片为中心投影
AC B
c ab
正摄投影
c ba
S
中心投影
B
A
C
2航片存在两项误差：像片倾斜引起的像点 位移，地形起伏引起的像点位移
s
s
a bc
a
b0
a0 b
p
p
A
CE
B0
AB
A0
B
3比例尺的不同：地图有统一比例尺，航片无 统一比例尺
4表示方法的不同：地图为线划图，航片为影 像图
5表示内容的不同：地图需要综合取舍
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: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。
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
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
第一节 摄影的基本知识 一,凸透镜成像规律
1 1 1 由初中物理知道: + = 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>f,成正立,放大,虚像 例如:放大镜
x = a1 + a2 x + a3 y + a4 x y y = b1 + b2 x ' + b3 y ' + b4 x ' y '
式中, x',y'为量测的像点坐标值,x,y为正确的像点坐标 值;a i , bi 为变换的待定参数.由已知的框标坐标值和量 测值求得转换参数进而求得每个量测的像点坐标值的正 确值.
3,物镜的光圈和光圈号数 , 实际使用的物镜都不是理想的,通过物镜边缘部分的 投射光线都会引起较大的影像模糊和变形,为限制物 镜边缘部分的使用,并控制和调节进入物镜的光量, 通常在物镜筒中间设置一个光圈.现代摄影机都采用 虹形光圈,它是由多个镰形黑色金属簿片组成,中央 形成一个圆孔.孔径的大小可用光圈环调节.它是一 个可以改变的光栏. 光圈的起着控制光束柱面积的真实光圈孔径称为有效 孔径,以d表示. 有效孔径与物镜焦距F之比,作为控制影像亮度的一 个因素,称之为相对孔径,其倒数就是光圈号数.
航摄机可按摄影机物镜的焦距分类,可分为; 矩焦距航摄机,其焦距为F<150m. 中焦距航摄机,其焦距为150mm<300mm. 长焦距航摄机,其焦距为F>300mm.
第一节 摄影的基本知识 一,凸透镜成像规律
1 1 1 由初中物理知道: + = 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>f,成正立,放大,虚像 例如:放大镜
x = a1 + a2 x + a3 y + a4 x y y = b1 + b2 x ' + b3 y ' + b4 x ' y '
式中, x',y'为量测的像点坐标值,x,y为正确的像点坐标 值;a i , bi 为变换的待定参数.由已知的框标坐标值和量 测值求得转换参数进而求得每个量测的像点坐标值的正 确值.
3,物镜的光圈和光圈号数 , 实际使用的物镜都不是理想的,通过物镜边缘部分的 投射光线都会引起较大的影像模糊和变形,为限制物 镜边缘部分的使用,并控制和调节进入物镜的光量, 通常在物镜筒中间设置一个光圈.现代摄影机都采用 虹形光圈,它是由多个镰形黑色金属簿片组成,中央 形成一个圆孔.孔径的大小可用光圈环调节.它是一 个可以改变的光栏. 光圈的起着控制光束柱面积的真实光圈孔径称为有效 孔径,以d表示. 有效孔径与物镜焦距F之比,作为控制影像亮度的一 个因素,称之为相对孔径,其倒数就是光圈号数.
航摄机可按摄影机物镜的焦距分类,可分为; 矩焦距航摄机,其焦距为F<150m. 中焦距航摄机,其焦距为150mm<300mm. 长焦距航摄机,其焦距为F>300mm.
第二章 航空摄影与航摄像片
比例尺类型
大比例尺
航摄比例尺
1:2000 ～1:3000 1:4000 ～1:6000 1:8000 ～1:12000 1:15000～1:20000 1:10000～1:35000 1:20000～1:30000
测图比例尺
1:500 1:1000 1:2000， 1:5000 1:5000 1:10000 1:25000
Байду номын сангаас
n
底点特性
铅垂线在像平面 上的构像位于以 像底点n为辐射 中心的相应辐射 线上
点 线 特 征
N
重 要 的
等角点特性
在倾斜像片和水 平地面上，由等 角点c和C所引出 的一对透视对应 线无方向偏差， 保持着方向角相 等
点 线 特 征
c
C
重 要 的
点 线 特 征 等比线特性
等比线的构像比例尺等于水平像片上的摄影比例尺， 不受像片倾斜影响
py Ly
100%
航向相邻两个摄影站间的距离
摄 影 基 线
摄影基线
P1
S1
B
P2
S2
E
摄 影 比 例 尺
A
S a f P 视摄影像片水平、 地面取平均高程 时，像片上的线 段 l 与地面上相 应的水平距L 之 比为摄影比例尺
H
E
1 l f m L H
f为摄影机主距，H为航高
测 图 比 例 尺
竖 直 摄 影
像片 像片
S
A 摄影机主光轴
铅垂线
§2.1 航空摄影与航摄像片
航空摄影
沿航线方向相邻两张 像片应有60%左右的航 向重叠，相邻航线间 的像片应有30%左右的 旁向重叠
航 向 重 叠 度
测量学 航空摄影测量与遥感
§9.6 摄影测量概述 一、遥感技术的概念
a1b1和a2b2称为生理 视差
P a1b1 a2b2
P称为生理视差较
建立人造立体视觉必须具备以下五个条件：
（片比例尺之差应小于16％。
（2）两张像片应按摄影时的相对位置安放，并 使两摄影站连线与眼基线平行。
（3）立体观察时两眼必须同时各看一张像片上 的同名像点。
（1）放置立体镜于桌面，将两张像片按同名像点叠合，辨别出 拍摄像片时的相关位置而确定出左片、右片； （2）将像对放置于立体镜下，使两像片的像主点之连线（又称 摄影基线或方位线）尽量平行于立体镜的横轴及眼基线； （3）通过立体镜使左眼看左片，右眼看右片； （4）观察时，两眼同时各看一张像片上的同名像点，沿立体镜 横轴左右移动像片以调整两像片间距，同时辅以旋转，直至眼 睛不感到吃力而又可观察出清晰的立体为止。实际操作时，可 用左右食指分别放在左右像片的明显同名像点处，然后沿摄影 基线左右移动像对，直至两食指（两同名像点）的构像完全重 合，就会观察到立体效应。
§9.2 航空摄影与航摄像片
一、航空摄影
航空摄影就是利用安装在飞机等航空飞 行器上的航空摄影机从空中对地面进行摄影， 以获取航空像片。航空摄影机除了应具备物 镜畸变小、分辨率高、透光力强、结构稳定 外，还应具备摄影过程的高度自动化。
航空摄影按所摄像片间的关系可分为三类： （1）单片摄影 （2）航线摄影 （3）面积摄影
3.数字测图法
§9.5 影像判读
影像判读就是根据目标物在影像上的成像 规律和特征来识别目标位置、性质和范围的工 作。 一、物体的成像规律 1．不突出地面之物体的成像规律 2．突出地面之物体的成像规律
本影－物体在像片上构成自身的影像。 落影－因阳光照射所产生的阴影在像片上 构成的影像。
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航
线
弯
曲
l
L
航线弯曲度：航 线最大弯曲矢量 与航线长度之比 的百分数。要求 航线弯曲度<3%
一张像片上相邻主点连线与同方向框
标连线间的夹角。要求像片旋角<60
像
片
o2
旋
o1
角
像片旋角过大会减少立体像对的有效范围
§2.2 航摄像片与地形图
投
投影：用一组假想的直线将物体向几何面投射
影
方
投影射线：投影的直线
§2.3 航摄像片上重要点线面
Es S ho
hi P v
i
hc o
T
c
W hi
面：地面E 像片面P 主垂面W 真水平面Es
线：迹线TT 主光线SoO
n
ho
J
V v N hcC O
T
V E
点：摄影中心S 像主点o 地主点O 像底点n 地底点N
等角点c 地面等角点C 主合点i 主遁点J
主垂线SnN 摄影方向线VV 主纵线vv 等角线ScC 主合线hihi 主横线hoho 等比线hchc
直
像片
S
摄
影
A
铅垂线
摄影机主光轴
§2.1 航空摄影与航摄像片
航空摄影
沿航线方向相邻两张 像片应有60%左右的航 向重叠，相邻航线间 的像片应有30%左右的 旁向重叠
航
1
23
向
重
叠
px
度
Lx
px %
px Lx
100%
І-1
旁
Ly
向
重
py
叠
Ⅱ-1
度
py%
py Ly
100%
航向相邻两个摄影站间的距离
g0,n1
g1,n1
Hale Waihona Puke gm1,n1x x0 i x (i 0,1, n 1) y y0 j y ( j 0,1, m 1)
数字影像采样
18 23 78 77 68 23 45 67 78 10 45 67 89 99 86 45 34 44 55 77 23 34 45 67 88
重采样——resampling
• 当欲知不位于矩阵（采样）点上的原始函 数g(x,y)的数值时就需进行内插，称为重 采样
式
投影平面：投影的几何面
投影射线会聚于一点的投影称为中心投影
投影射线 物点
投影点
投影中心 投影平面
投影射线平行于某一固定方向的投影的投影称为平行投影
斜投影
投影射 线与投 影平面 斜交
正射投影
投影射线 与投影平 面正交
航摄像片为中心投影，地形图为正射投影
c ba
S
中心投影
B
A
C
AC B
c ab
正射投影
《数字摄影测量》第二章
航空摄影与航摄像片
主要内容
2.1 航空摄影与航摄像片 2.2 航摄像片与地形图的差别 2.3 航摄像片重要点线面 2.4 数字影像基础(数字影像格式、采样、重采
样)
§2.1 航空摄影与航摄像片
航空摄影
利用安装在航摄飞机上 的航摄仪从空中一定角 度对地面进行摄影
S
S
Z
航摄仪焦距：物镜节点到焦点的距离
p
A
特
CE
B0
点
AB 像片倾斜引起的
A0
B
地形起伏引起的
像点位移
像点位移
比 例 尺：地图有统一比例尺，航片无统一比例尺
表示方法：地图为线划图，航片为影像图
表示内容：地图需要综合取舍
几何差异：航摄像片可组成像对立体观察
摄影测量的主要任务之一：把地面按中心投影规律获取 的摄影比例尺航摄像片转换成以测图比例尺表示的正射 投影地形图
1:500 1:1000
比
1:8000 ～1:12000 1:2000， 1:5000
例
中比例尺
1:15000～1:20000 1:10000～1:35000
1:5000 1:10000
尺
小比例尺
1:20000～1:30000 1:35000～1:55000
1:25000 1:50000
把一条航线的航摄像片根据地物影像拼接起 来，各张像片的主点连线不在一条直线上， 而呈现为弯弯曲曲的折线，称航线弯曲
重 要 的
点
c
线
特
C
征
等角点特性
在倾斜像片和水 平地面上，由等 角点c和C所引出 的一对透视对应 线无方向偏差， 保持着方向角相 等
重 要 的
点 线 特 征 等比线特性
等比线的构像比例尺等于水平像片上的摄影比例尺，
不受像片倾斜影响
2.4 数字影像基础
g0,0
g
g1,0
g
m1,0
g0,1 g1,1 gm1,1
数字影像采样过程
• 采样
对实际连续函数模型 离散化的量测过程
样点
被量测的“点”是小 的区域----像素
51 57 61 66 16 16 26 26 46 36 76 86 36 46 96 96 86 96 66 36 26 16 76 56 55 56 58 66 59 60 45 56 67 78 78 79 11 12 23 34 56 66
摄
摄影基线
影
基 线
P1 S1
B
P2
S2
E
摄
S
影
f
视摄影像片水平、
比
a
P
地面取平均高程 时，像片上的线
例 尺
段 l 与地面上相
H
应的水平距L 之 比为摄影比例尺
A
1l f mLH
E
f为摄影机主距，H为航高
测
比例尺类型
航摄比例尺
测图比例尺
图
大比例尺
1:2000 ～1:3000 1:4000 ～1:6000
像
像片主距：物镜后节点到像平面的距离
片
主
距
S
F
f
长焦距：(主距>200mm) 中焦距：(主距＝100～200mm) 短焦距：(主距<100mm)
像场：物镜焦面上中央成像清晰的范围
像
像场角：像场直径对物镜后节点的夹角
场
角
2b
常 角：(视场角<75。) 宽 角：(视场角＝75。 ~100。) 特宽角：(视场角>100。)
航摄像片为量测像片，有光学框标和机械框标
航摄像片的大小为18cm×18cm, 23cm×23cm
航 摄 像 片
机械框标
光学框标
§2.1 航空摄影与航摄像片
航空摄影
航摄仪在曝光的瞬间物 镜主光轴保持垂直地面
摄影瞬间摄影机的主光轴近似与地面垂直， 偏离铅垂线的夹角小于30，夹角为像片倾角
竖
像片
P
重
on f tg
要
oc f tg
2
v S
i
o
W
oi f ctg
T
c
点
n
线 的
J V vN C O
V E
数
ON Htg
T
学
CN Htg
关
2
Si ci f
sin
系
SJ iV H
sin
重
要
的
n
点
线
特
N
征
底点特性
铅垂线在像平面 上的构像位于以 像底点n为辐射 中心的相应辐射 线上
地 形 图 的
1、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，等于图比 例尺
特 2、图上任意一点引画的两条方向线间的
点
夹角等于地面上对应的水平角
航 当像片倾斜、地面起伏时，地面点在航摄像片上 构像相对于理想情况下的构像所产生的位置差异
摄 称像点位移
像
s
s
片
a bc
的
p
a
b0
a0 b