摄影测量与遥感共47页文档
摄影测量与遥感
摄影测量与遥感基础
• 1、摄影测量基础
• ⑴像点位移 • 倾斜误差：像片倾斜引起的像点位移，这种位移的结果使 得像片上的几何图形与地面上的几何图形产生变形，而且 像片上影像比例尺处处不等。像片倾斜引起的像点位移可 用像片纠正的方法予以改正。 • 投影差：地面起伏引起的像点位移，使得地面目标物体在 航摄像片上的构像偏离了其正射投影的正确位置。投影差 性质：①像底点没有投影差；②地面点的高程越大，投影
技术设计
• 1、概述
• 摄影测量测绘技术设计的目的是制订切实可行的 技术方案，保证摄影测量测绘成果（或产品）符 合技术标准和满足顾客要求，并获得最佳的社会 效益和经济效益。 • 测绘技术设计分为项目设计和专业技术设计。项 目设计是对测绘项目进行的综合性整体设计；专 业技术设计也称分项设计，是对测绘专业活动的 技术要求进行设计。项目设计由承担项目的法人 单位负责；专业技术设计由具体承担相应测绘专 业任务的法人单位负责。 • 测绘技术设计文件主要包括项目设计书、专业技 术设计书以及相应的技术设计更改文件。
• 2、遥感基础
• ⑴电磁波谱：太阳不断向外发射出大量的电磁波 辐射，是电磁波的主要辐射源，也是被动遥感的 主要能源。若将这些电磁波根据其波长加以排列， 则可以形成一个电磁波谱。卫星遥感中常用的几 个波谱为：紫外、可见光、红外、微波。 • ⑵大气窗口：电磁波在通过大气层时较少被散射、 吸收和反射，具有较高透过率的波段称为“大气 窗口”。常用的大气窗口包括：紫外、可见光、 红外（近红外、中红外、远红外）、微波。对地 球观测卫星遥感，选择透过率高的“大气窗口” 波段；而对于大气遥感而言，则应选择“大气窗 口”外衰减系数大的波段。
• 4、技术设计更改文件 • 航空摄影测量项目设计书、专业技术设计 书一经批准，不得随意更改。 • 在实施过程中，如果存在设计方案存在不 足、收集到的遥感影像数据源存在质量问 题、测区实际地理环境条件达不到设计要 求，以及其他需要补充或更改的情况，应 由设计人员及时提出并做出更改或补充。 • 更改或补充的内分析：遥感影像在测绘中主要被用来测绘地形图、 制作正射影像或各种专题图。目前，常用卫星与影像成图 比例尺之间的对应关系如下表。
摄影测量与遥感
摄影测量与遥感1摄影测量基本原理1.1.1摄影测量的定义摄影测量学是通过影像研究信息的获取、处理、提取和成果表达的一门信息科学。
1988年ISPRS在日本京都第16届大会上对摄影测量与遥感的定义：摄影测量与遥感是对非接触传感器系统获得的影像及其数字表达进行记录、量测和解译，从而获得自然物体和环境的可靠信息的一门工艺、科学和技术。
摄影测量学可从不同角度进行分类。
按摄影距离的远近分，可分为航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量、近景摄影测量和显微摄影测量。
按用途分类，有地形摄影测量和非地形摄影测量。
按处理的技术手段分，有模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量。
1.1.2摄影测量学发展的三个阶段模拟法摄影测量（1851-1970）其基本原理是利用光学/机械投影方法实现摄影过程的反转，用两个/多个投影器，模拟摄影机摄影时的位置和姿态，构成与实际地形表面成比例的几何模型，通过对该模型的量测得到地形图和各种专题图。
解析法摄影测量(1950-1980)以电子计算机为主要手段，通过对摄影像片的量测和解析计算方法的交会方式，来研究和确定被摄物体的形状、大小、位置、性质及其相互关系，并提供各种摄影测量产品的一门科学。
数字摄影测量(1970-现在）基于摄影测量的基本原理，通过对所获取的数字/数字化影像进行处理，自动（半自动）提取被摄对象用数字方式表达的几何与物理信息，从而获得各种形式的数字产品和目视化产品。
1.1.3单张航摄像片解析航摄影像是航空摄影测量的原始资料。
像片解析就是用数学分析的方法，研究被摄景物在航摄像片上的成像规律，像片上影像与所摄物体之间的数学关系，从而建立像点与物点的坐标关系式。
像片解析是摄影测量的理论基础。
为了由像点反求物点，必须知道摄影时摄影物镜或投影中心、像片与地面三者之间的相关位置。
而确定它们之间相关位置的参数称为像片的方位元素，像片的方位元素分为内方位元素和外方为元素两部分。
内元素3个：确定摄影物镜后节点与像片之间相互位置关系的参数（x0,y0,f),可恢复摄影光束。
《摄影测量与遥感》课件第3章第4节
误差方程式
vx
x X S
dX S
x YS
dYS
x ZS
dZS
x
d
x
d
x
d
x
x
vy
y X S
dX S
y YS
dYS
y ZS
dZS
y
d
y
d
y
d
y
y
vx a11dX S a12dYS a13dZS a14d a15d a16d lx vy a21dX S a22dYS a23dZS a24d a25d a26d ly
点坐标x，y。
课题4 立体像对解析
（3）确定未知数的初始值
S1
课题4 立体像对解析
竖直投影情况下，角元素的 初始值为0：
Z
1
4
Y
YS
D
XS
0 0 0 0
线元素的初始值：
2
3
X
1
XS0 4
Xi
YS 0
1 4
Yi
ZS0 m f H
课题4 立体像对解析 （4）计算旋转矩阵R：利用角元素的近似值计算
N2
AA
虽然这两个点是同名点，但它位于不同的像片上，所以他们的点投影系数也不一样
X A X S1 N1u1 X S 2 N2u2 YA YS1 N1v1 YS 2 N2v2 Z A ZS1 N1w1 ZS 2 N2w2
N1u1 N1v1
A(X,Y,Z) Y
z2
y2
S2 a2(x2,y2)
x2
同名光线对对相交
B • (S1a1 S2a2 ) 0
X
连续法解析相对定向原理
w2
摄影测量与遥感辅导幻灯片PPT
航空摄影质量检查与验收--飞行质量
飞行质量
摄影质量
像片重叠读 像片倾斜角 像片旋偏角 航线弯曲度 摄站航高差 航摄漏洞
航线偏差 影像密度及反差 像点位移误差 框标和数据记录 清晰度、色彩等
航空摄影质量检查与验收--飞行质量
成果提交
航摄分区略图
航片索引图
航摄底片、像片
航摄仪检定表
航摄底片压平质量检测数据表
±0.01
±0.005
数字摄影机 检定项目
框标坐标
±0.01
±0.005
框标距离
±0.003
径向畸变差 ±0.003
±0.005
最佳对称主点坐标 ±0.01
±0.005
自准直主点坐标 ±0.01
±0.005
镜头分辨率
每毫米内不少于85线对 每毫米内不少于25线对
快门速度
1/100 s ~ 1/1000 s
数码航摄仪
检校方法
实验室检校法: 试验场检校法: 自检校法:
检定应由具 有相应资历 的法定检验 单位进行。
航空摄影仪的选择与检定
检定项目和检定精度要求 单位：mm
检定项目
检定主距
胶片摄影机
1：500 1：1000 1：2000地形图航空 摄影规范
1：5000 1：10000 1：25000 1：50000 1： 100000地形图航空摄影规范
航摄因子等计算
摄影季节和航摄时间的选择
航摄季节应选择本摄区最有利的气象条件，并要尽可 能的避免或减少地表植被和其他覆盖物(如：积雪、洪水、 沙尘等)对摄影和测图的不良影响，确保航摄像片能够真实 地显现地面细部。
选择航摄时间，既要保证具有充足的光照度，又要避 免过大的阴影，一般根据摄区的太阳高度角和阴影倍数选 定。
摄影测量与遥感概论
摄影测量与遥感概念：摄影测量与遥感是对非接触传感器系统获得的影像及其数字表达进行记录、量测和解译，从而获得自然物体和环境的可靠信息的一门工艺、科学和技术。
在像片上进行量测和解译；摄影测量与遥感的特点：1、无需接触物体本身，较少受自然和地理条件限制；2、可摄得瞬间的动态物体影像；3、像片及其它各类影像提供物体的大量几何信息和物理信息传统摄影测量学的定义传统的摄影测量学是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科。
4D产品DEM DLG DRG DOM摄影测量学发展历程1851年开始，1903年飞机诞生进一步发展摄影测量学三个发展阶段模拟摄影测量(1851-1970)解析摄影测量(1950-1980)数字摄影测量(1970-现在)模拟摄影测量的概念利用光学/机械投影方法实现摄影过程的反转。
用两个/多个投影器模拟摄影机摄影时的位置和姿态，构成与实际地形表面成比例的几何模型，通过对该模型的量测得到地形图和各种专题图。
流程图（了解）数字摄影测量基于摄影测量的基本原理，通过对所获取的数字/数字化影像进行处理，自动(半自动)提取被摄对象用数字方式表达的几何与物理信息，从而获得各种形式的数字产品和目视化产品三个发展阶段的特点发展阶段模拟摄影测量解析摄影测量数字摄影测量原始资料像片像片数字化影像数字影像投影方式物理投影数字投影数字投影仪器模拟测图仪解析测图仪计算机操作方式手工操作机助作业员操作自动化操作+作业员干预产品模拟产品模拟产品数字产品数字产品模拟产品摄影测量分类按距离远近航天摄影测量航空摄影测量地面摄影测量近景摄影测量显微摄影测量按用途地形摄影测量非地形摄影测量按处理手段模拟摄影测量解析摄影测量数字摄影测量摄影测量与遥感平台航天飞机无线电探空仪超高度喷气机中低高度飞机飞艇直升机无线遥探飞机牵引飞机系留气球索道吊车地面测量车摄影测量的基本关系式影像中的几何信息——模型重建/几何量测——地物几何位置[X Y]——[X Y Z][X Y Z]= &R[X-Xs Y-Ys Z-Zs]单像摄影测量的理论基础[X Y]（已知量）——共线方程——[X Y Z]（未知量）摄影测量的任务地形测量领域各种比例尺的地形图、专题图、特种地图、正射影像地图、景观图。
摄影测量与遥感
Z
ZT
G
YT
X
A
G
O
XT
Y
G
外方位元素 确定像空系在地辅系中位置和方向所需要 的元素。 •线元素
•角元素
外方位线元素:确定像空系的原点S在地辅系中的坐标； 外方位角元素:确定像空系三轴在地辅系中的方向。
外方位线元素
确定像空系的原点S在地辅系 中的坐标；
z
S
y x y
a o
x
X S、 YS、 Z S
X
x、 、
z
yZ
Y
x X y
逆时针方向为正
x
S
x
h
x o
O
N
M
2） ( A )、 、 V 系统
yZ z S
主垂面方向角。z轴在 XY 面上的投影的负方向与 Y 轴的夹角。顺时针为正。 像片倾斜角。z轴与Z轴的 夹角。恒为正。
旋角。Z轴在xy面上的投影 与y轴的夹角。逆时针方向 为正。
ZT
YT
A
XT
OT
x、 、 ( 、 、 ) 系统 Z x 偏角。Z(So)轴在XZ坐标面
上的投影与Z轴的夹角。 面之间的夹角。
逆时针方向为正
倾角。 Z(So) 轴与 XZ 坐标
旋角。So与Y轴在xy坐标
z
x
Y
面上的投影与y轴的夹角。 确定z轴的方向 x、 确定x，y轴在自身平面内 的方向 作用
• （二）、比例尺的区别 • 地形图是正射投影，比例尺处处一致， 常以l／M表示。与实际形状完全相似，而 且其相关方位也保持不变。 • 航摄像片是中心投影。由于存在像片倾斜 和地形起伏两种误差的影响，致使航摄像 片上的影像有变形，各处比例尺也不一致， 相关方位也发生变化。若利用航摄像片制 作正射影像图时，必须消除倾斜误差和投 影误差，统一像片上各处比例尺，使中心 投影的航摄像片转化为正射投影的影像。
摄影测量与遥感-ppt.
A
2、空间相似变换
2、空间相似变换
XT YT ZT
YXZ
2、空间相似变换
XT YT ZT
a1
a2
a3
a2 b2 c2
a3 b3 c3
X Y Z
2、空间相似变换
XT YT ZT
数字产品
数字摄影测量 数字化影像 数字投影 计算机
自动化操作 数字产品
数字影像
+外围设备 +作业员的干扰 模拟产品
遥感及其发展
遥感泛指通过非接触传感器遥测物体的几何与物理特性 的技术。摄影测量是遥感的前身。遥感技术主要由遥感 图像获取技术和遥感信息处理技术两大部分组成。
按电磁波波段的工作区域，分为可见光遥感、红外遥感、 微波遥感和多波段遥感等。按传感器的运载工具分为航 天遥感、航空遥感和地面遥感；按传感器工作方式分为 主动方式和被动方式两种。
摄影测量的分类
按照研究对象不同，分为地形摄影测量和非地形摄影 测量两大类；
按摄影站的位置或传感器平台，分为航天(卫星)摄影 测量、航空摄影测量、地面摄影测量等。
摄影测量的发展
发展阶段 原始资料 投影方式 仪器
操作方式
产品
模拟摄影测量 像片 物理投影 模拟测图仪 作业员手工 模拟产品
解析摄影测量 像片 数字投影 解析测图仪 机助作业员操作 模拟产品
x
f
a1 a3
X X
b1Y b3Y
c1Z c3Z
y
f
a2
X
b2Y
摄影测量与遥感之综合知识ppt课件
灾害监测与评估
灾害预警
通过分析遥感影像，可以及时发现灾害 隐患，如滑坡、泥石流等，为灾害预警 提供支持。
VS
灾后评估
在灾害发生后，可以利用遥感技术评估灾 害损失，如 展
高光谱遥感
高光谱遥感是一种新型的遥感技术，通过获取地物的高光谱 信息，实现对地物的精细分类和识别。随着遥感技术的不断 发展，高光谱遥感的应用范围越来越广泛，在环境监测、城 市规划、农业管理等领域发挥着重要作用。
监测环境和资源变化
通过定期的遥感监测，可以及时发现环境和资源的变化， 为环境保护、资源管理和可持续发展提供决策依据。
提高生产力和效率
摄影测量与遥感技术能够提高生产力和效率，减少人力和 物力的投入，缩短项目周期，降低成本。
促进科学研究
摄影测量与遥感技术能够提供大量的地理信息数据，为科 学研究提供重要的数据支持，促进地理学、环境科学、地 球科学等相关学科的发展。
高光谱遥感的优点在于能够获取地物丰富的光谱信息，从而 更加准确地识别地物类型和特征。同时，高光谱遥感还可以 通过分析地物的光谱曲线，推断出地物的物理和化学性质， 为相关领域的研究和应用提供有力支持。
雷达遥感
雷达遥感是一种主动式遥感技术，通过向地面发射电磁波并接收反射回来的信号，实现对地面的观测 。与传统的光学遥感相比，雷达遥感具有不受光照和时间限制的优点，因此在夜间和恶劣天气条件下 具有更好的应用效果。
应用领域拓展
随着技术的发展和应用需求的增加，摄影测量与遥感技术的应用领域不断拓展，不仅应用 于资源调查、环境监测等领域，还逐渐拓展到城市规划、智慧城市、自动驾驶等领域。
02 摄影测量技术
航空摄影测量
航空摄影测量的优点包括
覆盖范围广、信息量大、精度高、可重复性强等。
摄影测量与遥感遥感
❖ 发射度M
发射度M(Emittance，Exitance)特指辐射源
的自发辐射。如果与立体角有关，它可以用
辐射度L(λ,θ, φ)代替，这时M = L(λ,θ, φ)。如
果与立体角无关，发射度M可以用辐照度E(λ)
代替，这时M = E(λ)。
❖ 反射率r、吸收率和透射率t
根据能量守恒定律，对于入射的[谱]辐照度我
所以，根据所利用的电磁波的光谱段，遥感可以分为
可见光·反射红外遥感、热红外遥感、微波遥感3种类
型。
§2.2 基本概念
❖
1.天顶角、高度角和方
位角
地球表面上方任意一点
的方位可以用两个角度
即天顶角θ（zenith
angle）或高度角h
（altitude或elevation）
和方位角φ（azimuth
angle）进行描述。
电磁波
地物
辐射
实景
传感器接收 X1(λ1,t1,d1)
Xn(λn,tn,dn)
传感器实体
分类器
输出
分类
结果
按一定规定
判决
计算机
分类图
（扫描仪
或屏幕）
应用评价
分析决策
预测
遥感的过程
1、目标的电磁波特性
❖ 遥感的物理基础：任何目标都具有发射、反
射、吸收电磁波的性质。目标和电磁波的相
互作用构成了目标的电磁波特性。
❖
❖
❖
❖
❖
❖
电磁波的波段从波长短的一端开始，依次叫做伽玛射线、X-射
线、紫外光、可见光、红外光、微波和无线电波。
伽玛射线指波长小于0.03埃的电磁波谱段；
X-射线指波长约为0.03～20埃的电磁辐射；
第3章摄影测量与遥感
第3章摄影测量与遥感第3章摄影测量与遥感§3．2 解析空中三角测量案例3．2．2分析要点解析空中三角测量的目的就是为影像纠正、数字高程采集和航测立体测图提供定向成果，其最主要的成果就是像片定向点大地坐标和像片的外方位元素。
7个环节的关键要点进行分析。
1(1)(2)2．资料准备解析空中三角测量的资料准备主要包括：像片索引图、航空像片原始扫描数据、航摄仪检定表(航摄仪技术参数资料)、、飞行记录资料、测区内现有小比例尺地形图、区域网外业像片控制点点位略图、区域网外业像片控制点成果表、区域网外业像片控制点刺点片等。
这些对于任何一项解析空中三角测量单一工序而言都是必不可少的。
其中涉及的航摄仪技术参数主要包括：(1)、航摄仪检定坐标系；(2)、航摄仪框标编号和框标坐标；(3)、航摄仪检定焦距；(4)、航摄仪镜头自准轴主点坐标；(5)、航摄仪镜头对称畸变差测定值。
3．内业加密点的选点观测加密点的选点观测是解析空中三角测量工作的中心环节，主要涉及以下3项工作内容。
1)、野外像控点的转刺根据区域网的具体分区情况，将区域网间的公共野外控制点进行转标，确保区域网间公共野外控制点在所有区域内不出现遗漏。
2)、内业加密点的选点内业加密点的选点应根据具体的规范要求进行。
在内业加密点的选取过程中应主要注意以下6个基本方面的问题。
(1)、每个像对不应少于6个内业加密点。
(2)、在像片条件允许的情况下，应确保标准点位1、2、3、4、5、6都要有加密点。
(3)、加密点距离像片边缘不应小于1．5 cm。
(4)、相邻像对、相邻航带和相邻区域网间的同名公共点均要转刺；当航向和旁向重叠过大时，隔像对、隔航带的同名公共点也要转刺。
(5)、自由图边的加密点应选在图廓线以外。
(6)、可根据质量检查的需要适当选取保密点。
3)、像点坐标量测像点坐标量测指的是对选出的加密点进行像点坐标量测，其主要依据是相关规范。
在内业像点坐标量测过程中应主要注意以下两个基本方面的问题。