4.1航空摄影技术

航空摄影技术河南理工大学测绘学院主要内容1航空摄影概述2航空摄影合同3航空摄影技术计划4航空摄影质量的要求与检查1航空摄影概述1.1航空摄影的概念在飞机上利用航空摄影机（航摄仪）按照规定的技术要求摄取地面景物像片的过程称为航空摄影。航空摄影技术1航空摄影概述1.2航空摄影的分类像片倾斜角：摄影主光轴与铅垂线的夹角。航空摄影技术α一般用α表示1.2航空摄影的分类1.2.1按航空摄影倾角分类(1)竖直航空摄影(2)倾斜航空摄影3航空摄影技术31.2.2按航空摄影区域分类(1)大面积航空摄影(2)线状地带航空摄影(3)小面积或独立地块航空摄影1.2.3按航空摄影比例尺分类(1)大比例尺航空摄影(2)中比例尺航空摄影(3)小比例尺航空摄影10000/1/1m1.2航空摄影的分类航空摄影技术50000/1/110000/1m50000/1/1m1.3航空摄影技术过程航空摄影技术用户单位航摄单位航摄委托书申请升空权航空主管部门签订技术合同制定技术计划航空摄影与处理检查验收送审12345671.4航空摄影中的几个概念1.4.1重叠度1.4.2基高比1.4.3垂直夸大(超高感)1.4.4构架航线航空摄影技术1.4.1重叠度(1)航向重叠度航空摄影技术(2)旁向重叠度pxlxpylx航线方向相邻像片的重叠长度与像片尺寸的百分比称为航向重叠度。相邻航线的重叠长度与像片尺寸的百分比称为旁向重叠度。%100xxxlpq%100yyylpq1.4.1重叠度(3)用地面距离表示重叠度航空摄影技术xxpmPxxlmL%100%100xxxxxLPmlmpqS1S2LxPxHfBx相邻摄站间的距离Bx称为摄影基线，相邻航线距离By称为航线间隔。结论：控制重叠度主要是控制摄影基线Bx和航线间隔By。xxxlmqB)1(yyylmqB)1(1.4.1重叠度(4)地形起伏对重叠度的影响'xP航空摄影技术S1S2BxHΔhPxLx基准面Px′Lx′xxxxxxqLPLPP''''''xxxxLPqqHLqHBhPxxx')1(''HLqhPxxx')1(''HqhLPqqxxxxx)1(''''结论1：mfhqqHhqqqxxxxx)'1()'1(结论2：①海拨越高，重叠度越小；由于地形起伏的影响，为了达到用户要求的重叠度qx’，平均基准面上的重叠度qx必须大于qx’，即必须在用户规定的重叠度基础上增加地形起伏引起的重叠度改正数。qxqx’②焦距越长，地形起伏引起的重叠度改正数越小。越有利于减少像片数量并减少成图工作量。）（最低最高最低平均平均最高hhhhhhh211.4.2基高比摄影基线与航高的比值称为基高比，即：航空摄影技术flqxx)1(HB基高比基高比与航高、航向重叠度和主距成反比，而与沿航向的像幅边长成正比。基高比越大，航向重叠度越小。摄影测量的高程测量精度为：RBHmxh22121.1R：空间分辨率（GSD）基高比越大，高程精度越高，反之，越低。空间分辨率（GSD）越高，高程精度越高。生理视差：同一物体像点的左右距离之差F点的生理视差为0，比F点远的A点，生理视差0，而比F点近的B点，生理视差0。AFBa1f1b1b2f2a2-+-+O1O21.4.3垂直夸大(超高感)f1、f2为视网膜中心像点的视差：指立体像对上同名像点的左右坐标之差。在理想像对上，像点的上下视差（纵视差）等于0。左右视差也即横视差一般不为0，常用P表示。Pa=xa1-xa2Pc=xc1-xc2+y+y+x+xa1a2c1c2O1O21.4.3垂直夸大(超高感)1.4.3垂直夸大(超高感)航空摄影技术S1S2b1b2b1b2d1d2fˊˊaoxPPPfBhaoePPPdbh'在立体模型中观测到的高差：左右视差较；Bx:摄影基线；f:航摄仪焦距P0：起始点的左右视差；Pa：A点的左右视差。be：观测者的眼基线d:立体镜主距（立体镜透视中心至像片的距离）:A点与O点的高差Ph高差：xevBbfdhhm'1mv:在立体镜内所观测到的立体模型在垂直方向上的比例尺。mp:立体模型在水平方向的比例尺。V:立体模型在垂直方向的比例尺与水平方向的比例尺之比，表示立体模型在垂直（高程）方向的变形。航空像片立体观察时，观察到的立体模型垂直比例尺大于水平比例尺，使立体模型看起来比实地陡峭，这种现象称为立体观察时的垂直夸大或超高感。如立体模型中的山体被拉升变高。垂直夸大与基高比成正比。H’：立体模型中，模型点离开立体镜透视中心的距离。xepBbm1fdV1.4.3垂直夸大(超高感)'////'/1/1HbeHBBbeHHmmVpv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。1.4.3垂直夸大(超高感)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。D.控制航线间的交叉衔接处，要保证有不少于四条基线的相互重叠。航摄合同的主要技术内容应包括：(1)航摄地区和摄区范围（选择基础地理数据，在旧地形图上标出）、航摄分区；(2)航摄仪检定、测图比例尺和摄影比例尺或空间分辨率；(3)航线敷设方法、像片航向和旁向重叠度；(4)航摄仪类型、技术参数和航摄附属设备；(5)航摄季节和时间；(6)飞行质量和影像质量的检查、补摄与重摄。(7)需提供的航摄成果的名称和数量；(8)其它特殊技术要求等。2航摄委托书(合同)的拟定根据测图需要，拟定航摄任务，由航摄委托单位和航摄执行单位共同商定有关具体事项，制定航摄计划，签订航摄合同。航摄计划与航摄设计——设计用基础地理数据的选择2011测图比例尺设计用数字高程模型设计用图比例尺1﹕500≥1﹕500001﹕100001﹕10001﹕20001﹕50001﹕500001﹕100001﹕25000≥1﹕2500001﹕500001﹕100000设计用基础地理数据应选择摄区最新制作的地形图、影像图或数字高程模型，其比例尺一般应根据测图比例尺按下表规定选用。摄区范围图航空摄影技术摄影比例尺胶片航空摄影比例尺确定原则：在满足成图精度和影像判读需要的条件下，应尽量减小摄影比例尺。航空摄影技术成图比例尺航摄比例尺1:5001:2000-1:35001:10001:3500-1:70001:20001:7000-1:140001:50001:10000-1:200001:100001:20000、1：25000、1:320001:250001:25000-1:600001:500001:500001:1000001:60000-1:100000表2航摄比例尺与成图比例尺之间的关系摄影比例尺问题：数字航空摄影的摄影比例尺如何确定？航空摄影技术GSD的确定？地面分辨率的选择2011GSD决定着最高测图精度和判读能力。测图比例尺地面分辨率值（cm）1﹕500＜81﹕10008～121﹕200015～251﹕500030～401﹕1000040～501﹕2500050～601﹕5000060～1004、航摄计划与航摄设计——航线的敷设航线敷设应遵循以下原则：①航线一般按东西向平行于图廓线直线飞行，特定条件下亦可作南北向飞行或沿线路、河流、海岸、境界等方向飞行；②航线间隔（曝光点）应尽量采用数字高程模型依地形起伏逐点确定；③单条航线最长飞行时间一般不应超过25min，最大不应超过30min。④水域、海区常规敷设航线时，应尽可能避免像主点落水，要确保所有岛屿覆盖完整，并能构成正常重叠的立体像对。⑤按常规方法敷设航线，航线应平行于图廓线。位于摄区边缘的航线应敷设在外缘图廓线上或图廓线外。像片重叠度航向重叠度：60-65%，旁向重叠度：30%4、航摄计划与航摄设计——飞行地速的设计——地速，单位为千米每小时（km/h）；——地面分辨率，单位为米（m）；——传感器扫描周期，单位为秒（s）。像移：目标点在像片上的构象点与其理想点位的差异。GSGSDCT3.6GSDGSCT4、航摄计划与航摄设计——航摄仪的选择与检定航摄仪的选择主要根据飞行平台、地面分辨率和测图精度等要求综合考虑确定。所选航摄仪的基本性能不应低于以下要求：a)内方位元素可精确测定；b)综合分解力每毫米内不应少于40线对；c)单相机综合畸变差改正后的残差应小于0.3个像素；d)航摄仪的全色波段和天然真彩色波段的光谱响应范围应覆盖400nm～700nm，多光谱的近红外波段光谱响应范围应覆盖700nm～900nm；航摄仪的选择e)探测器面阵上连续出现的坏点数一般不应多于4个，总坏点数不应大于总像素数的百万分之一；f)灰度记录的动态范围，全色影像不应低于12bit，天然真彩色或多光谱影像每通道不应低于12bit；g)数据存储设备应满足一个满架次数据存储要求。航摄仪附件应齐全、性能良好，并满足以下要求：a)滤光镜的两表面应平整和相互平行，垂直入射的照准光线通过滤光镜所产生的偏转角不应大于10，整个滤光镜的偏转角之差不应大于2；b)航摄仪的各种数据显示和记录装置齐全；c)置平设备能对航摄仪俯仰角、侧滚角和旋偏角进行调整；d)控制设备能够利用设计文件进行定位导航与定点曝光。航摄仪的检定①新购或距前次检定超过两年；②快门曝光次数超过20000次；③经过大修或主要部件进行拆卸或更换后；④使用或运输过程中产生剧烈震动后。航摄仪的焦距航摄仪焦距的选择主要考虑成图方法和测区的地形特征。1.当采用综合法成图(是航空摄影和普通测量相结合的测图方法，地物平面位置用航空摄影方法求得，地面高程或等高线用普通测量方法求得),应考虑像片平面上地物点由于高差引起的投影差，不应超出成图精度的许可范围。航空摄影技术航摄仪焦距越长，投影差越小，因此综合法成图时，一般都选择长焦距的航摄镜箱。在中心投影的像片上，地形的起伏除引起像片比例尺变化外，还会引起平面上的点位在像片上的位置移动，这种现象称为像点位移。r为像点至像底点的距离为地物点相对基准面的高差H为基准面航高mfrhHrhhSnNRrA0A’ha0aH-hfHAh地面点像点h航摄仪的焦距2.在立体法测图时，焦距的选择要考虑地形条件，（1）当测区为平坦地区时，应选择短焦距。航摄仪的焦距flqHBxx)1(焦距越短，基高比越大，有利于改善立体观测效应。（2）当测区为丘陵或高山地区时，选择长焦航摄物镜，以减小遮挡。bPmfhb:摄影基线在像片上的距离。摄影季节根据摄影目的选择合适的摄影季节。用于测制全要素地形图的航空摄影，一般应选择在最有利于反映摄区地形碎细特征的季节，尽量避免地表被浓茂的树叶遮盖、暂时性积雪、洪水淹没和扬沙的季节。彩色航空摄影应选择能够反映地表植被色彩特征的季节。冰川地区航空摄影，应选择在能反映冰川实际范围的夏季，不得在有暂时性积雪覆盖的季节摄影。沙漠地区应选择在沙尘暴少，生长有一定植被的夏季或秋季摄影。航空摄影技术航摄时，既要保证具有充足的光照度，又要避免过大的阴影。航摄时间一般应根据表3规定的摄区太阳高度角和阴影倍数确定。沙漠、戈壁、森林、草地、大面积的盐滩、盐碱地，当地正午前后各2h内不应摄影。陡峭山区和高层建筑物密集的大城市应在当地正午前后各1h内摄影，条件允许时，可实施云下摄影。地形类别太阳高度角（°）阴影倍数（倍）平地＞20＜3丘陵地和一般城镇＞25＜2.1山地