第四章-空中摄影技术

第四章空中摄影技术4.1航空摄影基本概念一.航空摄影的分类z按航空摄影的倾角分类¾竖直航空摄影¾倾斜航空摄影一.航空摄影的分类按航空摄影的方式分类¾面积航空摄影¾线状地带航空摄影¾独立地块航空摄影一.航空摄影的分类按摄影比例尺分类¾大比例尺航空摄影¾中比例尺航空摄影¾小比例尺航空摄影二.航空摄影技术过程提出技术要求用户单位签订技术合同航摄单位申请升空权航空摄影物资准备和技术计算当地航空主管部门送审资料验收携带摄区旧图当地气象资料三.重叠度、基高比、垂直夸大、坡度夸大¾重叠度（见第三章）¾基高比——摄影基线B与航高之比，即：fl)q1(Hml)q1(HBxxxxx−=⋅−=基高比与立体观测精度有关,基高比越大，立体观测精度越高。¾垂直夸大（V）定义式V=垂直方向的比例尺水平方向的比例尺垂直夸大与下列因素有关：9与立体观测条件有关通常：df∴V1则V∝d垂直夸大与下列因素有关：9与飞行条件有关(1)55xxqlBVVHf−==或结论：()xxfdqlf=、、、V¾坡度夸大（S）α设：地面本身的坡度为αα’立体模型的坡度为α’则：S=α’/α4.2航空摄影技术计划一.摄影比例尺的选择原则¾选择各参数2221(1)(1)xyxyxyLLMqqllmk⋅⋅=⇒−−⋅⋅⋅从测图的角度分析1.图像比与测绘一幅地形图所需要的立体模型数有关NS=有效一幅图的面积21Nk∴∝2.航摄资料的质量（R）能否满足图像比（K）的要求9从平面量测精度考虑2d’2d平面位置的量测精度：'12xymmdR==±=xsmmMM⋅=⋅量测误差在地面上的长度图面上的误差在地面上的长度sxMmMm=12xmR=2sKRM∴=⋅即2sKRM=平Ms——航测内业加密控制点所规定的平面位置中误差9从高程量测精度考虑航测内业加密控制点的高程中误差HPhb⋅ΔΔ=∵——高程精度取决于PΔ1.21hPPmHHmmbbΔΔΔ∴==⋅左右视差较的量测精度经验系数两次观测，精度需提高倍21222xPmmRΔ∴==代入上式11.2111.212222hHRmbBHmRΔ⋅∴==⋅⋅11.21(1)22hxxfKMmqlRΔ⋅⋅∴=⋅−高程量测精度＜平面量测精度从测量平差中可知：11.21(1)22xxmfmMMqlmR⋅⋅⋅=⋅−⋅取60%xq=11.21(1)22hxxfKMmqlRΔ⋅⋅∴=⋅−hxfKMmlRΔ⋅⋅=⋅xhfKMRlmΔ⋅⋅=⋅高二.焦距的选择原则1.综合法测图hfHrh’hδmfhrh⋅⋅=δ结论1：综合法测图应选择长焦距物镜，使由于地形起伏引起的投影差最小。2.立体测图z平坦地区坡度20(1)55xqlBVHf−==x结论2：选择较短的焦距，可以提高基高比（垂直夸大），从而提高立体量测精度。z丘陵、山区——选择长焦距2.改善立体观测条件1.减少摄影死角的影响3.减少像片的数量原因：丘陵——坡度=2~60山区——坡度=6~250结论：¾综合法测图应选择长焦距物镜，使由于地形起伏引起的投影差最小。¾立体测图时，平坦地区选择短焦距物镜，可以提高基高比，提高立体量测精度。山区选择长焦距物镜，减少摄影死角的影响、减少像片的数量、改善立体观测条件。焦距的选择原则三.、的确定规范规定：53%～65%13%～30%xqyqxqyq即：像片的有效面积应离开像幅的10%，至少离像片边缘1~1.5cm。四.航摄仪的选择项目：像幅要求：23×23厘米焦距85mm～310mm镜头分解力≥25线对/毫米径向畸变差≤0.015mm(f＞90mm)≤0.02mm（f≤90mm)快门速度1/100秒～1/1000秒色差校正范围400nm～900nm¾航摄复制片乐凯R:220lp/mm柯达2421200lp/mm2430500lp/mm¾国产乐凯胶片（见书p.144）¾柯达黑白航摄胶片（见书p.143）五.航摄胶片的选择航摄技术计算一.划分摄影分区1/m＜1:8000时h最高-h最低≤H摄/41/m≥1:8000时h最高-h最低≤H摄/6二.绘制分区截面图1.H摄=fm2.h平=1/2(h最高+h最低)3.Δh=h最高-h平三.计算（对某一摄影分区而言）4.H绝=H摄+h平H低=H绝-h最大5.Hh)q1(qqHh)q1(qq'y'yy'x'xxΔ−+=Δ−+=6.摄影基线)q1(ml)q1(LBxxxxx−⋅=−=航线间距)q1(ml)q1(LByyyyy−⋅=−=7.每一条航线的相片数21x1NNN21BN⋅=++=摄影分区的长度8.分区航线数1BNy2+=分区的宽度9.摄影分区总相片数21NNN⋅=10.允许最长曝光时间fwHtmax⋅⋅δ≤∴低已知：f=50mmW=80km/h1/m=1/10000qx=60%qy=20%lx=ly=55mm则：Bx=(1-qx)lx﹒m=(1-60%)×0.055×10000=220m若每条航线共有像片24张而：τ=Bx/w=220×3600/80×1000=9.9(s)∴一条航线约为4分钟（考虑转弯，定为10分钟）S=(6-1)(24-3)(1-60%)(1-20%)0.0552×100002=10.2km2即：一小时就能完成摄影面积10平方公里。则：一小时摄影6条航线，其有效面积为：2.像移小若t=1/500秒m4.43600105001080mwt49μ≈×××==δ4.3航摄胶片的冲洗¾处理设备——全自动冲洗机¾显影液种类——国产1022P——BX-1套药柯达黑白胶片——885套药¾冲洗前应试冲¾同感光测定试片一同冲洗4.4航摄资料的质量验收内容：飞行质量摄影质量一.飞行质量1.检查镶嵌图¾摄区的保证¾有疑问处，重点检查2.qx、qy根据规范中的上下限检查¾qx：60%～65%个别最大不得大于75%最小不得小于56%。若56%＜qx＜75%，且其相邻像对的航向重叠度不小于58%，能确保测图定向和测绘工作。边距像片边缘不小于1.5cm时，可视为合格。¾qy：30%～35%个别最小不得小于13%3.像片倾角气泡时钟高度表记事板像片倾角一般不大于20，个别最大不大于404.旋偏角κ——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像片的旋偏角。1κ2κ¾1/m＜1:7000，相对航高＞1200m时，κ≤60，最大不超过80¾1:3500＞1/m≥1:7000，κ≤80，最大不超过100¾1/m≥1:3500，κ≤100，最大不超过120规范规定（2005年10月）：¾当采用数字测图法时可在上述各项规定的基础上，相应放宽20执行。¾在一条航线上，达到或接近最大旋偏角的像片数不得超过三片，且不得连续。¾在一个摄区内出现最大旋偏角的像片不超过摄区像片总数的4%。规范规定：——最大弯曲矢距（δ）与航线长度（L）之比5.航线弯曲度规范规定：%100Lδ⋅航线弯曲度=%3≤6.航高保持(大比例尺航空摄影）¾同一条航线上相邻像片的航高差不得大于20米¾最大航高和最小航高之差不得大于30米¾航摄分区内实际航高与设计航高之差不得大于50米；当相对航高大于1000米时，其实际航高与设计航高之差不得大于设计航高的5%。二.摄影质量1.一般检查9不能有云影、划痕、静电斑痕、折伤、脱膜等；9底片上框标影像和其它记录影像清晰、齐全；9底片定影、水洗必须充分。2.航摄底片的构像质量应满足下列要求：整卷底片的平均密度为：0.7～1.0，最佳平均密度为：0.85；灰雾密度：Do≤0.2；最小密度：Dmin≥Do+0.2影像反差：ΔD=0.8～1.1（一般）（最大不大于1.3，最小不小于0.6）最大密度：Dmax=1.3～1.7（一般）（最大不得超过2.0，最小不得小于1.0）2.航摄底片的构像质量应满足下列要求：3.检查的方法：在每条航线上均匀抽取3～4张底片，用密度仪量测若干个Do、Dmax、Dmin,取其平均即得到该筒底片的Do、Dmax、Dmin、ΔD。4.利用感光测定原理检查航摄中曝光和冲洗质量步骤：（1）.用航片多余的片头在感光仪上曝光光楔，连同航片一起冲洗；（2）.量测光楔试片密度，并绘制特性曲线，求出γ值；（3）.在航摄负片上量测Do、Dmax、Dmin，计算出ΔD。分析：（1）曝光正确冲洗正常（2）冲洗正常，曝光不足（红线）或曝光过渡（蓝线）DlgHlgHDDlgH（3）曝光正常，冲洗正常，但ΔD很小。分析：4.5彩色航空摄影分类⎩⎨⎧假彩色航空摄影真彩色航空摄影一.真彩色航空摄影1.彩色胶片1621——国产彩色航空负片2445——柯达彩色航空负片2.航摄条件——带UV镜二.假彩色航空摄影1.胶片的分类z双层假彩色片（对IR、R感光）z三层假彩色片（对IR、R、G感光）乐凯——1821柯达——2443负性感光材料2.三层假彩色片¾结构感IR生成青（C）染料感G生成黄（Y）染料感R生成品红（M）染料片基¾三层假彩色片无黄色滤光层彩色再现IR感IR生成C感R感G生成Y生成M负片原景物不反射红外IR正片4.假彩色航空摄影的实用意义¾调查植物生长情况¾军事上揭露伪装¾水系污染调查负片IR正片（景物中反射红外）IR正片（景物中不反射红外）IR原景物反射红外4.6小像幅航空摄影（SFAP）(SmallFormatAerialPhotography)一.定义1.轻型飞机⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤小时续航时间有效载重量：米（升限）单发动机最大4Kg300~2003000H在轻型飞机上进行小像幅航空摄影2.小像幅相机像幅≤70×70mm2二.问题的提出1.航摄周期长2.彩色航空摄影成本高3.发展中的地区应经常进行航空摄影4.小面积城郊的航空摄影成本太贵三.小像幅航空摄影的优缺点1.优点¾对机场设施无要求¾摄影处理设备简单¾成本低2.缺点¾航线的长度受到限制¾像幅小，一张像片覆盖的地面面积小四.SFAP资料测绘大比例尺地形图的可能性1.有一定的可能性，但必须是小面积的成图比例尺图幅边长（厘米）面积（平方公里）1/50050×500.25×0.25=0.06251/100050×500.5×0.5=0.251/200050×501×1=11/500040×402×2=42.影像质量能否与图像比匹配¾测绘一幅地形图所需要的立体模型数：S/S有效¾图像比（K)与影像质量（R）是否匹配总结¾小面积（10～20km2）；¾由于速度低，所以像移小；¾使用高质量胶片，曝光冲洗正常即可使影像质量满足图像比的要求。小像幅资料测绘大比例尺地形图的可能性无人机航空摄影一、无人驾驶飞行器——是通过无线电遥控设备或机载计算机程控系统进行操控的不载人飞行器。适用于有人飞机不宜执行的任务，如危险区域的侦察、空中救援指挥和遥感监测。二、无人驾驶飞行器的种类及特点固定翼型无人机特点：9起降和飞行——通过动力系统和机翼的滑行实现9遥控飞行和程控飞行9抗风能力比较强无人驾驶直升机9定点起飞、降落9对起降场地的条件要求不高9飞行通过无线电遥控或通过机载计算机实现程控9结构相对比较复杂，操控难度较大特点：飞艇9通过艇囊中填充的氦气或氢气所产生的浮力以及发动机提供的动力来实现飞行；9操控比较容易；9安全性好；9使用运动场或城市广场等作为起降场地；9配置两台日产G800型进口航空汽油发动机，动力超强；9可实现悬停和垂直升降。特点：三、固定翼型无人机的应用无人机除机身外，还安装了垂直相机或全景相机、红外探测设备、电视摄像机，定位校射设备等。林业和草场监测矿山资源监测海洋环境监测城乡结合部的土地利用监测水利、电力军事用于：四、无人机的特点¾设计自由度大¾成本低¾可以执行一些对于有人驾驶飞机来说非常危险的任务¾无人机的突防能力较强，生存力高¾无人攻击机作战使用灵活缺点：¾活动范围有限¾处理意外情况灵活性差¾飞行速度和航线一般比较固定¾易受敌方干扰和天气影响¾任务载荷有限五、需解决的关键技术¾遥感传感器技术¾传感器及其姿态控制技术¾遥感数据的后处理技术¾系统集成技术4.7数码航空摄影一.前言摄影测量经历了三个发展阶段模拟解析数字从2000年ISPRS阿姆斯特丹大会上，首次展示了大幅面的数码航空摄影相机以来，数码量测