2.0基础版第7章(航空摄影测量)

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量专用,运算坐标系。 (6)地面辅助坐标系:摄影测量成果都在这个坐标系中表示,是过渡性的辅助坐标系。 9、框标坐标系:以框标连线交点(正交)为原点建立的坐标系。 10、核面与核线:摄影基线与地物点组成的面叫核面,核面与像平面的交线叫核线。 11、基高比:摄影基线和相对航高比值。
7.2 航摄仪
1、胶片航摄仪: (1)概述:单镜头分幅摄影机是目前应用较多的航空摄影机,又称为框幅式摄影机,装有 低畸变透镜。胶片幅面的大小通常是 18*18cm、23*23cm、30*30cm,主要由镜筒、机身和 暗盒组成,大多设有两种类型的框标:位于承片框每边中央的机械框标和位于承片框四角的光 学框标。 (2)像场角和主距的选择:
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编者按:此版本为 2.0 基础版,主要是把综合和案例辅导教材内容加以融合和归纳,力求不
遗漏知识点,并加以适当拓展和解析,使入门者容易看懂,并节省时间。本版笔记基本可以
替代官方教材使用,但读者最好还是把它作为官方教材的辅助资料。
后续加强的版本将以此为蓝本,标注重点,加以颜色注记,内容极大扩展,力求成为注册测
成图比例尺
设计用图比例尺
≥1:1000
1:1 万
≥1:1 万
1:2.5 万-5 万
≥1:10 万
(2)摄影比例尺选择: 成图比例尺 1:500 1:1000
航摄比例尺 1:2000-3500 3500-7000
1:10 万-25 万
比例尺分母关系 4-7 3.5-7
5
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7.3 航摄基本要求:
1、像片倾角:摄影物镜的主光轴偏离铅垂线的夹角,小于 2-3°的称为竖直航空摄影,一
般不大于 2°,个别最大不大于 4°。通过陀螺稳定平台和调整座架来调整。
2、旋偏角:相邻像片框标连线和像片主点连线的夹角,旋偏角过大会减小立体像对的有效
范围。根据飞机的航向和 GPS 导航系统指示的飞行轨迹角度,计算出偏流大小,作为修正偏流
1)感光特性:
感光度:感光灵敏度;反差系数:影像反差和景物反差之比;宽容度:影像可以表示的亮
度反差范围;灰雾密度:未曝光的胶片冲洗后产生的密度,越低越好;显影动力学曲线:反差
系数、灰雾密度、感光度随显影时间变化的曲线。
2)胶片组成:乳剂层(黑白和彩色)和片基。
3)胶片几何特性:分辨率、不规则变形率、片基厚度。
4)冲洗过程:显影、定影、水洗、干燥。
5)冲洗要求:影像细节能充分显露,显影均匀,色调层次丰富,反差适中,灰雾小,没
有划痕、静电斑痕、折伤或脱胶等缺陷。
6)每年航摄任务开始前,应对所用的胶片进行几何性能和感光特性测定。
(4)辅助设备:
1)滤光片:消除某一波谱带作用,补偿焦平面照度不均匀。
2
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1:2000
7000-1.4 万
3.5-7
1:5000
1-2 万
2-4
1:1 万
2-4 万
2-4
1:2.5 万
2.5-6 万
1-2.4
1:5 万
3.5-8 万
0.7-1.6
1:10 万
6-10 万
0.6-1
(3)航摄仪的选择:根据测图方法、仪器设备、成图比例尺和测图精度等综合选择。
4、航摄仪检定: (1)胶片摄影机检校需要测定:内方位元素,光学畸变差(径向畸变差),最佳对称主点 坐标,自准直主点坐标,底片压平装置,框标间距以及框标坐标系垂直性。 光学畸变差主要包括径向畸变差和偏心畸变差,径向畸变差是主要畸变差。 最佳对称主点坐标:使径向畸变尽可能对称的对称中心点; 自准直主点坐标:垂直于像平面的光束在像平面上的落点; (2)数字摄影机检校需要测定:内方位元素,光学畸变差(径向畸变差),最佳对称主点坐 标,自准直主点坐标,像元大小(x、y 方向),调焦后主距和畸变差变化,CCD 坏点。 (3)除了上述几何校检外,还应包括辐射校检和对影像质量的评估。对于多传感器集成的 摄影成像系统,还必须考虑系统的检校问题。 (4)检校方法:光学实验室法和试验场法以及自检校法(航摄作业的一部分),主要工作 是确定内方位元素和物镜畸变差。 每条航线最少曝光 12 次的条件,不少于 2 条航线。密集地布设控制点,单张像幅至少需 要 9 个控制点,总控制点个数应不小于 100 个,水平精度 1cm,高程精度 2cm,控制点尺寸 设计应覆盖 6 像元以上,且控制点的中心颜色应与周边物体有较大的反差。 (5)出现以下情况应进行检定:检定时间超过 2 年;曝光次数达到 20000 次;经过较大 修理;经过剧烈震动。
高差不大于 30m; (2)航摄比例尺小于等于 1:5000 时,同一航线上相邻像片的航高差不大于 30m,最大
最小航高差不大于 50m。 (3)摄影分区内的实际航高与设计航高之差不大于 50m,不得大于设计航高的 5%。 6、太阳高度角:见后表。 7、摄影质量控制。 8、摄影比例尺=主距/相对航高=地面分辨率/扫描分辨率=GSD/像元大小 9、分区摄影时间等于分区面积除以航线间隔乘以 1.2 系数再除以有效速度。
2)像移补偿装置:补偿飞机位移产生的像移的影响。 3)自动曝光装置:通过安装在物镜旁的光敏元件测定景物的亮度,自动调整曝光时间。 (5)RC 航摄仪(瑞士威特):有 RC-10、RC-20 和 RC-30 等型号,像幅均为 23*23cm, 暗匣和物镜筒是通用的,可以进行替换。RC-30 由摄影仪、陀螺稳定平台、飞行管理系统组成。 具有象移补偿装置,自动曝光装置,导航 GPS 数据接口,可进行 GPS 辅助航空摄影。 (6)RMK 航摄仪(德国奥普托):具有 5 个不同焦距的物镜组,像幅均为 23*23cm 固定 在镜箱体上,压平板设置在暗匣内,需要具备 RMK-CC24 暗匣才能进行象移补偿摄影。RMKTOP(top 即陀螺稳定平台)是在 RMK 基础上加装陀螺稳定装置,具有高质量物镜内置滤光 片,其自动曝光装置采用图像质量优先,也支持 GPS 辅助航空摄影。 2、数字航摄仪:分为框幅式(面阵 CCD):DMC,UltraCam-D,SWDC。推扫式(线阵 CCD):ADS。 (1)DMC(蔡司和德国鹰图,数字成图相机 Digital Mapping Camera):具有 4 个全色 镜头 CCD 和 4 个多光谱 CCD。同时获得黑白,真彩,彩红外数据。将 4 个全色像片合成为具 有虚拟投影中心和固定虚拟焦距(12cm)的虚拟中心投影合成影像。和 4 个多光谱镜头生成 的影像融合在一起,得到高分辨率真彩色影像数据或彩红外影像数据。 (2)UltraCam-D(奥地利,简称 UCD):8 个镜头组,共 13 块面阵 CCD,9 个全色波 段,4 个 RGB 和近红外波段,生成中心投影影像。 (3)SWDC(国产):分单镜头,双镜头,四镜头。 1)原理:把多台非量测型相机集合测量型 GPS 接收机、航摄控制系统、地面后处理系 统,拼接成虚拟影像。 2)特点:镜头可更换,幅面大,视场角大,基高比大,高程精度高,能实现空中摄影自 动定点曝光;通过精密 GPS 辅助空三,可使航摄外业大大减少;具有较强的数据处理软件,可 实现对影像的准实时、高精度纠正与拼接。 (4)ADS(徕卡):包括 ADS40,ADS80。使用 GPS 和 IMU(惯性测量)技术,是基于 三线阵 CCD 的推扫式数字航摄仪。镜头采用中心投影设计,全色波段采用三对 CCD 线阵对前 视、下视、后视三个方向同时获取影像,RGB 和近红外四个波段记录多光谱信息,一次飞行取 得前下后 100%三度重叠,连续无缝的全色立体影像、彩色影像、彩红外影像。得到的是线中 心投影的条带影像,每条扫描线有独立摄影中心,对应着一组外方位元素。 3、分辨率: (1)数字影像的分辨率:以地面分辨率表示,以米/像素为单位。 GSD:地面采样间隔,以地面距离表示的相邻像素中心的距离。摄影比例尺=像素大小/GSD (2)胶片影像的分辨率:指成像系统对黑白相间,宽度相等的线状目标影像分辨的能力, 以每毫米线对数表示。航摄仪镜头分辨率应不低于 25 线对/mm,软胶片的分辨率不应小于 85 线对/mm。
的参考,通过设置摄影仪在坐架中的旋转角来消除。
旋偏角
航摄比例尺°
α<1:7000
一般<6, 个别<8
1:3500>α≥1:7000
一般<8, 个别<10
α≥1:3500
一般<10, 个别<12
在一条航线上,达到或接近最大旋偏角的像片数不得超过 3 片,且不得连续。在一个摄区
内出现最大旋偏角的像片不得超过摄区像片总数的 4%。
3
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(3)扫描分辨率:是指扫描成影像的最小面元单位,即一个扫描像素在原始胶片上的尺 寸,单位为微米。分辨率太高,造成数据冗余;分辨率定得太低,影像细节很难反映出来。其 他表述形式:Dpi,即每英寸含有的像素个数。栅格地图的 dpi 不少于 300。
3、重叠度:为满足立体量测与拼接的需要,航摄像片需要有一定的重叠度。地形起伏大时

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要增大重叠度。 (1)航向重叠度:一般为 56-65%, (2)旁向重叠度:一般为 30-35%,最小不应小于 13%。 4、航线弯曲:像片主点连线不呈一条直线,其弯曲度不得大于 3°。 5、航高保持:航高的变化将直接影响摄影比例尺和像片重叠度。 (1)航摄比例尺大于 1:5000 时,航线上相邻像片高差不大于 20m,同航线最大最小航
像场角°
主距 mm
常角≤75
长焦≥255
宽角 75-100
中焦 102-255
特宽角≥100
短焦≤102
1)常角或窄角:大比例单像测图、DOM、综合法测图等以及山区测图,可以减小投影
差的影响,减少摄影死角的影响,改善立体观测条件。
2)宽角或特宽角:平坦地区立体测图等,提高立体量测精度。
(3)感光特性及冲洗:
合,形成右手直角坐标系,起算坐标系。 (3)像空间辅助坐标系:以摄影中心为原点,坐标轴视需要而定,一般有三种选择方法,
并形成右手直角坐标系,过渡坐标系。 (4)地面测量坐标系:高斯平面和高程组成的坐标系,描述地面点位置,左手系,成果坐
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标系。 (5)地面摄影测量坐标系:航线方向为 x 轴,向上为 z 轴,与 y 轴形成右手系。摄影测
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第七章航空摄影测量
7.1 基本概念 1、主光轴:摄影机透镜两侧圆心连线。 2、像点和地点: (1)像主点和地主点:像平面与主光轴的交点,以及对应的地面点。 (2)像底点和地底点:像平面与过摄影中心铅垂线(主垂线)的交点,以及对应的地面点。 3、摄影机主距(f ):透镜中心与像主点的垂距。 4、内方位元素:像主点在框标坐标系中的坐标 x0、y0 与 f。 5、摄影比例尺:像片线段与地面相应线段长度比,在像片上处处不等,一般采取平均值。 6、航高:由于主距固定,影响航摄比例尺的主要是航高。 (1)绝对航高:相对于高程基准面的航高。 (2)真实航高:相对于某地物点的航高。 (3)摄影航高:相对于摄区平均高程基准面的航高。 7、摄站和摄影基线:摄影瞬间物镜点位置叫摄站,相邻摄站间距叫摄影基线。 8、坐标系:物方坐标系(4)-(6)和像方坐标系(1)-(3)。 (1)像平面坐标系:表示像点在像平面内的右手平面直角坐标系,量测坐标系。 (2)像空间坐标系:以摄影中心为原点,x、y 轴与像平面 x、y 轴平行,z 轴和主光轴重
7.4 技术设计:
1、设计分析 (1)资料收集 准备设计用图,收集和分析测区的自然地理概况,技术设备情况。 (2)方案选择 技术设计时应积极采用新技术、新方法和新工艺。 (3)确定设计因子 确定航摄精度指标、主要技术参数、软硬件装备设施、质量控制要求、提交的成果内容、 工程进度设计等。 2、主要技术要求: (1)设计用图选择:成图比例尺与设计用图比例尺关系表如下:
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