测绘综合能力第7章测绘航空摄影

测绘综合能力第7章测绘航空摄影第1节测绘航空摄影概要胶片航摄仪（p219）1.胶片航摄仪的结构和分类单镜头分幅摄影机是目前应用较多的航空摄影机，它装有低畸变透镜。透镜中心与胶片面有固定而精确的距离，称为摄影机主距。胶片幅面的大小通常是边长为230mm的正方形。胶片暗盒能存放长达152m的胶片。摄影机的快门每启动一次可拍摄一幅影像，故又称为框幅式摄影机。单镜头框幅式胶片航空摄影机主要由镜筒、机身和暗盒三部分组成。框幅式胶片航空摄影机作为量测型相机，大多数设有两种类型的框标：位于承片框四边中央的为齿状的机械框标;位于承片框四角的为光学框标。新型的航空摄影机均兼有光学框标和机械框标。航空摄影对于航摄机主距的选择，顾及像片上投影差的大小以及摄影基高比对高程测定精度的影响，一般情况下，对于大比例尺单像测图(如正射影像制作)，应选用常角或窄角航摄机;对于立体测图，则应选用宽角或特宽角航摄机。2.感光材料特性及胶片冲洗胶片航摄仪的感光材料的感光特性通常可用感光度、反差系数、宽容度、灰雾密度、显影动力学曲线等进行描述，其主要组成部分是乳剂层和片基。3.航摄仪的辅助设备4.常用的两种胶片航摄仪我国现行使用的框幅式胶片航空摄影仪主要有RC型航摄仪和RMK型航摄仪两种。1)RC型航摄仪2)RMK型航摄仪航摄影像的分辨率（p222）1、数字影像的分辨率2m分辨率影像是指一个像素表示地面大约2m×2m的面积，而非地物的大小。2、胶片影像的分辨率胶片摄影分辨率指衡量摄影机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。“线对”指的是一条白线和宽度相等的间隔(黑色)。通常情况下，胶片式航空摄影不直接对影像地面分辨率提出要求，如需要，可以通过胶片摄影分辨率和摄影比例尺来测算。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，需要使用专业影像扫描仪对胶片影像进行扫描数字化，扫描影像以扫描分辨率表示。扫描分辨率是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，常使用微米来表示扫描分辨率。扫描影像的地面分辨率可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。航摄仪的测定（p222）1、摄影机检校的内容一般来讲，胶片摄影机检校的内容主要包括：(1)像主点位置(x0，y0)与主距(f)的测定;(2)摄影物镜光学畸变差或畸变系数大小的测定;(3)底片压平装置的测定;(4)框标间距以及框标坐标系垂直性的测定。对于数字摄影机，检校的内容还应包括像元大小(x，y方向)的测定、调焦后主距变化的测定以及调焦后畸变差变化的测定等。上述所提到的摄影机检校的内容均属于几何检校的范畴。广义上讲，摄影机检校的内容还应包括辐射检校和对影像质量评估的相关内容。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。2、摄影机检校的方法航空摄影测量的摄影机检校方法主要包括实验室检校法和试验场检校法两大类。大多数情况下，对摄影机内方位元素的确定和物镜光学畸变差的确定是摄影机检校的主要内容。摄影机的检校方法主要有光学实验室检校法、试验场检校法和自检校法。测绘航空摄影的基本要求（p223）1、航摄像片倾角航摄像片倾角是指航摄机向地面摄影时，摄影物镜的主光轴偏离铅垂线的夹角。在实际航空摄影过程中，应尽可能获取像片倾角小的近似水平像片，因为应用水平像片测绘地形图的作业要比应用倾斜像片作业方便得多。凡是像片倾角小于2°～3°的航空摄影称为竖直航空摄影，这是常用的一种航空摄影方式。2、航摄比例尺航摄像片的比例尺是指像片上的一个单位距离所代表的实际地面距离。对于平坦地区拍摄的垂直摄影像片，像片比例尺为摄影机主距厂和像片拍摄处的相对航高H的比值3、像片重叠度像片重叠度分为航向重叠和旁向重叠。一般情况下，航空摄影测量作业规范要求航向应达到56%～65%的重叠，以确保在各种不同的地面至少有50%的重叠。相邻航线的像片间也要求具有一定的重叠，称为旁向重叠。旁向重叠度一般应为30%～35%。4、航线弯曲与航迹角把一条航线的航摄像片根据地物景象叠拼起来，每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，称为航线弯曲。通常规定航线弯曲度不得大于3%。5、像片旋偏角在航空摄影过程中，相邻像片的主点连线与像幅沿航线方向的两框标连线之间的夹角，称航片旋偏角。航片旋偏角的产生是由于飞机在动态中进行摄影，产生左右移动、左右倾斜、航摄仪绕主光轴转动、航线改向、飞机纵轴偏离、航摄仪安装误差以及摄影时的操作误差等综合反映。像片旋偏角过大会减小立体像对的有效作业范围，另外，当按框标连线定向时，会影响立体观测的效果。实际航空摄影时，可通过设置摄影仪在其座架中的旋转角从而消除或减小旋偏角，以达到理想的立体覆盖效果。第2节测绘航空摄影技术设计摄影分区设定（225）根据测图要求的比例尺及地区情况选择摄影比例尺及航高，划分航摄分区。航摄分区划分时，要遵循以下原则：(1)分区界线应与图廓线相一致。(2)分区内的地形高差一般不大于1/4相对航高;当航摄比例尺大于或等于1：7000时，一般不应大于1/6相对航高。(3)分区内的地物景物反差、地貌类型应尽量一致。(4)根据成图比例尺确定分区最小跨度，在地形高差许可的情况下，航摄分区的跨度应尽量划大，同时分区划分还应考虑用户提出的加密方法和布点方案的要求。(5)当地面高差突变，地形特征显著不同时，在用户认可的情况下，可以破图幅划分航摄分区。(6)划分分区时，应考虑航摄飞机侧前方安全距离与安全高度。(7)当采用GPS辅助空三航摄时，划分分区除应遵守上述各规定外，还应确保分区界线与加密分区界线相一致或一个摄影分区内可涵盖多个完整的加密分区。第3节测绘航空摄影工作的实施航摄工作的实施（p228）新改装的航摄飞机、新编成的航摄机组，在正式作业前须进行试飞和试摄;每年正式作业前，需对每台航摄仪(包括新购进的、检修后的和油封后重新启用的航摄仪)进行试摄。通过对试飞、试摄所获成果的分析研究，确认各项设备符合正常工作状态后，方可正式开始航摄。(1)每次起飞之前，需仔细检查系统设备的工作状态是否正常。(2)进入摄区前，要组织飞行员和摄影员进行航线设计的技术讲评。(3)严格按规范规定的太阳高度角要求选择摄影时间。(4)在航摄飞行时，要严格按照操作规范进行。(5)飞行时，应保持航高，最大航高与最小航高之差不大于规范限值。(6)每次飞行结束后，要对旁向重叠、范围保证等元素进行逐一检查，做出详细的质检记录，凡不符合要求的产品，必须及时进行补摄或重摄。(7)航摄中出现的相对漏洞、绝对漏洞和其他严重缺陷均应及时补摄，漏洞补摄必须按原没计航迹进行，补摄航线的两端应超出漏洞之外不少于一条基线。(8)每次飞行结束后，应填写航摄飞行记录表。第4节航空摄影中的新技术应用GPS在航空摄影中的应用（p229）1、航摄飞行导航随着GPS的广泛应用，已普遍使用GPS进行航空摄影导航。2、GPS辅助空中三角测量中的导航与定位GPS辅助空中三角测量的目的是利用GPS精确的测定摄影曝光瞬间航摄仪物镜中心的位置，将所测数据应用于摄影测量内业加密，以便尽可能减少对地面控制点的数量要求。用于确定摄影曝光瞬间航摄仪物镜中心的位置时需采用高精度相位差分的GPS动态定位方法，其实时差分定位可用于摄影导航，而确定航摄仪物镜中心的位置则利用布设在地面的2～3台GPS基准站的观测数据进行后处理获得。机载侧式雷达（p229）机载侧视雷达是利用装于飞机机身两侧或下方的天线，随着飞机向前飞行而扫描飞机下方两侧的带状地面，进行高分辨率地形测绘的雷达。飞行器上的侧视雷达包括发射机、接收机、传感器、数据存储和处理装置等部分。机载POS系统的组成（p230）机载POS系统一般由以下几部分组成：(1)惯性测量装置(IMU)。IMU由三个加速度计、三个陀螺仪、数字化电路和一个执行信号调节及温度补偿功能的中央处理器组成。(2)GPS接收机。GPS系统由一系列GPS导航卫星和GPS接收机组成，并采用载波相位差分的GPS动态定位技术解求GPS天线相位中心位置。(3)计算机系统。计算装置包含GPS接收机、大规模存储系统和一个实时组合导航的计算机，实时组合导航计算的结果作为飞行管理系统的输入信息。(4)数据后处理软件。数据后处理软件通过处理POS系统在飞行中获得的IMU和GPS原始数据以及GPS基准站数据得到最优的组合导航解。当POS系统用于摄影测量时，最后还需要利用后处理软件解算每张影像在曝光瞬间的外方位元素。第5节航摄成果检查验收飞行质量检查（p231）航摄飞行质量是航摄像片的航向重叠度、旁向重叠度、像片倾斜角、旋偏角、航线弯曲度、实际航高与预定航高之差、摄区和摄影分区的边界覆盖等质量要求的总称。具体的飞行的质量要求可参考相应的航空摄影测量规范。成果整理（p231）航摄工作完成后，要提供的航摄成果有航摄影像成果及各类文本资料。胶片航摄一般包括航空摄影原始底片、数码航摄仪的原始数据资料、航摄像片(按合同规定提供的份数)、摄区完成情况图、摄区航线、像片索引图、航摄仪技术参数检定报告、航空摄影底片压平质量检测报告、航空摄影底片密度检测报告、航摄鉴定表、像片中心点接合图、航空摄影技术设计书、航空摄影飞行记录、航摄底片感光测定报告及底片摄影处理冲洗报告、像片中心点坐标数据、附属仪器记录数据等。数码航摄一般包括影像数据、航线示意图、航摄相机在飞行器上安装方向示意图、航空摄影技术设计书、航空摄影飞行记录、相机检定参数文件、航摄资料移交书、航摄军区批文、航摄资料审查报告、其他相关资料等。