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1、,,,,,,,單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,第2章,航空攝影測量的基本知識,一、攝影技術的起源與發(fā)展,暗箱,——,攝影機的祖先；“針孔”成像,,1839年——攝影術誕生，,達蓋爾攝影法,,1851年，“濕版火棉膠法”出現(xiàn),,1891年，,膠卷,的出現(xiàn)，使得攝影技術進入實用化、普及的階段,,20世紀80年代，,磁錄相機,—現(xiàn)代數(shù)字攝影的先驅(qū),,,,,二、相機,基本成像原理：,透鏡成像和針孔成像,,鏡頭的組成：透鏡片組、光圈、鏡頭筒,,焦距：,,光圈和口徑,,,,,,,,航攝像片的基本知識,,Basic Knowledge

2、of aerial photos,,航攝像片的判讀,,The Mapping of Relief Map,?,?,?,像片的立體觀察,,Solid observation of photos,航測成圖的簡要過程,,The brief process of aerial survey,?,衛(wèi)星像片簡介,,Brief introduction of aerial photos,?,,,航測成圖的簡要過程,,,一、航空攝影,,Aerophotography,,,,航空攝影就是利用裝在飛機底部的航攝機，在空中按一定高度沿預定的航線，對地面進行連續(xù)攝影，如圖10-1。所用感光軟片需嚴格壓平，像片的像幅

3、（影像范圍的大?。┮话銥闉?3cm ×23cm，并要求四個邊框的四角及四邊框的中央各有一框標，左右邊框中央框標的連線為像片坐標系的x軸、上下邊中央框標的連線為Y軌交點口為坐標系原點，如圖（10-2）所示。另外像幅外有圓水準器，說明攝影時光軸傾斜情況，還有攝影瞬時的時刻，日期及攝影次序號碼等記錄。,,,在像片上選取合乎要求的少數(shù)明顯地物點作為測圖控制點，其實地相應的點用前、后方交會、導線測量、三角測量、水準測量和三角高程測量的方法，與國家控制點連測，以求得其平面位置及高程,。,,三,、像片的調(diào)繪,Painting of photos,,,利用像片進行判讀、調(diào)查和繪注等工作的總稱。它是持像片到現(xiàn)場

4、進行實地調(diào)查，查明像片上地物的名稱（如河流名稱）及行政區(qū)劃界線等，并補測像片上未顯示出的地物，描繪和注記在像片上。,,四,、室內(nèi)加密控制,Encrypting domination inside,,,加密控制點是在野外少量實測控制點的基礎上，為了滿足每張航攝像片上必須有一定數(shù)量的控制點（一般要求有4一6個點），而進行的，目前都采用電算加密的方法。,,五、測制成圖,Measuring and painting,,航測成圖的方法，通常有：,,,二、外業(yè)控制測量,Dominating scale outside,,,1.綜合法,,是攝影測量與地形測量相結(jié)合的一種方法。它是由單張像片或像片平面圖確定地

5、物的平面位置，在野外用一般地形測量方法在像片上測繪等高線，并進行調(diào)繪，最后制作成地形圖。它適用于平坦地區(qū)。,2.全能法,,目前常用的內(nèi)業(yè)測圖方法。它是將航攝像對（互有重疊的兩相鄰像片）裝在立體測圖儀上，建立與地面相似而縮小的立體地面模型，而后對模型進行量測，同時確定地面點的平面位置和高程，測繪地形圖,。,,,2 航攝像片的基本知識,,一、航攝像片是地面的中心投影,,,航攝像片是航攝儀在空中對地面根據(jù)中心投影原理攝成的像片。所謂中心投影就是空間任一點（物點）與一固定點（投影中心）聯(lián)成一直線，被一平面（投影面）所截。,,,,,,,,二、航攝像片與地形圖的差別,,,,航攝像片是地面的中心投影，地形

6、圖則是地面在水平面上的垂直投影，因而兩者產(chǎn)生了差異。航空攝影測量測制地形圖的主要任務就是將中心投影的航攝像片轉(zhuǎn)化為垂直投影的地形圖。了解中心投影的特征和兩種投影造成的差異，是學習航測原理的基礎。,,,,三、像點位移,,Displacement of dots,,（一）投影誤差,,由于地面起伏引起像點在像片上的位移所產(chǎn)生的誤差，稱為投影誤差。,,,如圖10-5,,MM’,水平面為所選擇的某一高程基準面（也作為垂直投影的水平面）,,,地面點A、B在水平像片上的中心投影為a,b，而A、B的垂直投影Ao、Bo在像片上的中心投影則為a。、b。，其差值口aa。、bb。即為地面起伏引起的像點位移，也即投影誤

7、差，可由下式求得：,,δ,h,＝rh,／H,（10-1）,,（二）傾料誤差,,,由于像片傾斜引起像點位移所產(chǎn)生的誤差，稱為傾斜誤差。,,如圖10-6，設在同一攝影站對同一地面攝取一張水平像片P1及一張傾斜像片P2，傾斜像片的傾角a是主垂線Sn與主光軸SO,2,的夾角，SC為a的角等分線，它與像平面的交點C稱為等比點；過主光軸SO,2,與主垂線S,n,的垂直面與像片的交線。V,1,v,1,、,v,2,v,2,稱為主縱線，過c點垂直于主縱線的直線hc hc稱為等比線，即兩像片的交線。顯然，在等比線上的像點既在傾斜像片上又在水平像片上，不產(chǎn)生位移。 地面上A點在水平像片Pl及傾斜像片P,2,上的像

8、點分別為a,1,及a,2,，即像點由a,1,,位移到a,2,,可以用它們到等比點c的距離來計量傾斜誤差。令a,1,c＝rc，a,2,c=r，則傾斜誤差δa 。為,,δa ＝r--rc,,（10-2),,由圖10-6，可知傾斜誤差的規(guī)律。,,,（1）等比線上的像點，沒有傾斜誤差。,,（2）傾斜誤差產(chǎn)生在以等角點為輻,射中心的輻射線上，離等角點愈遠誤差愈大。,,,,,,（3）傾斜像片在水平像片上面部分, δa為負（因為rc＞r），即像點向輻射中心位移，反之，在水平像片下面部分， δa為正(rc＜r），像點向邊緣位移對稱于等角點的像點，其傾斜誤差的大小相等，符號相反。,,（4）地面上的圖形在水平像片

9、上所得的影像與地面圖形完全相似，而在傾斜像片上則會變形。如圖10-7, a,1,b,1,c,1,d,1,為地面正方形ABCD在水平像片上的圖像，是一縮小了的正方形。若將傾斜像片（參見圖10-6)繞hchc轉(zhuǎn)a角使與水平像片迭置，則在傾斜像片上的圖形a,2,b,2,C,2,d,2,變?yōu)樘菪?。因此，即使在同一張傾斜像片上各處比例尺都不一致。,,,,傾斜誤差可以通過糾正的方法予以消除，而投影誤差不會因像片糾正而消除，只能采取限制的辦法，即規(guī)定投影誤差不超過某一限值，如超過限值則需采取分帶投影的辦法，以保證整個地區(qū)所有點在圖上的投影誤差不超過限值。,,將某一區(qū)域內(nèi)的糾正像片，切去航向和旁向重疊，依次拼

10、接在一圖板上得到整幅的平面圖，就是像片平面圖。圖上均為地面的影像，也稱為影像圖。,,3 航攝像片的判讀,,航攝像片的判讀就是識別像片上的影像在實地上究竟屬于何種地物、地貌。判讀是根據(jù)地面物體的成像規(guī)律和判讀特征進行的，因此，要做到準確迅速地進行像片判讀，就要了解地物、地貌的成像規(guī)律和判讀特征。,,,一、地面物體的成像規(guī)律,,,Imaging rule of ground objections,,,由于航測像片是地面的中心投影，所以 地面物體和影像之間的關系是透視關系。即,,,,即使同一地物，由于所處地面的高低起伏及相對于攝影機鏡頭 的相對位置

11、不同，其在像片上影像的形狀、大小、色調(diào)和陰影也各不相同。突出地面的物體和不突出地面的物體的成像情況也不一樣。,,（一）,不突出地面物體的成像情況,,處在水平位置的地物影像與實地形狀基本相似，例如運動場、廣場、水平梯田等；而處在傾斜位置的地物影像會受到中心投影和地面起伏的影響產(chǎn)生變形，例如斜坡上的正方形早田會變成長方形、菱形或梯形。,,（二）,突出地面物體的成像情況,,突出地面的物體，如高山、煙囪、水塔、獨立樹、高大建筑物等，同一物體在相鄰兩張像片上的影像不一樣。這是由于存在投影誤差而產(chǎn)生像點位移。離像底點愈遠，這種變形就愈大；物體愈高，變形也愈大。如圖10-9所示，地面上三個同高的煙囪，在像片

12、影像的形狀和大小各不相同，如(1)、（2),( 3)三個位置。,,另外，太陽光的照射所產(chǎn)生的物體影子也反映到像片上，叫做陰影。此陰影與物體的高矮成比例，且與陽光照射的角度以及地面坡度的大小密切相關。為了分析地物情況，,,,,,像片上應記錄攝像時刻及天氣情況，以便判斷陽光照射情況。,,二、航攝像片的特征,,Characteristic of aerial photos,,,航攝像片上的各種地面物體的構(gòu)像，有許多幾何的、物理的征。例如各種物體的形狀、大小、顏色、陰影以及它們之間的相互關系，我們就運用這些特征進行判讀。,,（一）,影像的形狀（圖形）,,地面物體在水平航攝像片上所顯示的形狀是該圖10-

13、 9突出的地物對成像變形的關系體的平面圖，在平坦地區(qū)與物體本身相似，有均勻的比例尺，可從像片上量取距離和方向。高于地面的物體由于投影誤差影響，往往不存在相似關系。,,（二）,影像的大小,,地面物體顯示在航攝像片上的影像，其大小因像片比例尺而定。因此，可以根據(jù)航攝像片比例尺來推求地面物體的大小。,,（三）,陰影,,物體的陰影，其形狀和長短是各不相同的，因此，它們顯示在像片上的影像也不一致。高物體攝影時太陽愈低，陰影愈長，根據(jù)這些特征，可以判斷物體的高度和性質(zhì)。當判讀時，應使陰影投向判讀者一方，而令光源來自左上方，以便和習慣一致，以避免產(chǎn)生高低與實際相反的錯覺。,,,,,,（四）,色調(diào),,地面上各

14、種不同顏色的物體，在像片上顯示為各種不同的色調(diào)。影像的色調(diào)與物體受光的多寡、物體表面反射的能力有關。地面物體受光愈多，表面愈光滑或反射光線愈強，則在像片上影像的顏色就愈淡。同時影像色調(diào)也受攝影季節(jié)、時間以及底片感光性能的影響。,,（五）,相關位置,,地面物體之間常有一定的相關關系，如道路在河流兩岸中斷，可以判定有橋或其他渡河設備等。所以利用相關位置可以判讀一些細小而影像不清的地物。,,,三、地形的判讀,,The mapping of landform,,,地形判讀可以從比較容易識別的地物開始。,,1.居民點,,居民點的房屋顯示為四邊形、院落整齊，界線分明，其數(shù)量可以計算，其大小可以依據(jù)比例尺確

15、定，房屋周圍通常有花園、菜圃、籬笆、柵舍以及魚塘等?；h笆、圍墻、木柵等顯示為灰色的細線，并有色調(diào)較深的陰影。,,工廠地區(qū)的房屋整齊、煙囪高大，并有堆積原料或成品的倉庫以及輸送原料或成品的交通路徑。煙囪的影像，一般顯示 為中間有黑斑點的淺灰色環(huán)，同時又有很長的陰影。,,,,,,,2.道路網(wǎng),,鐵路在航攝像片上顯示為轉(zhuǎn)彎均勻且成弧狀的淺灰色的線條。在較大比例尺的像片上能看到鐵軌，它的特征是和其他道路往往成直角相交。,,公路一般為白色帶狀，如在山區(qū)，表現(xiàn)為遷回曲折的形狀，邊緣顯著，且有暗灰色的溝渠，但除其有柏油路面者較之灰暗外，其他路面則難以確定。

16、,,鄉(xiāng)村土路顯示為彎曲而寬度不等的淺灰色或白色線條，邊緣不甚清晰，有時且有部分為樹木所遮蔽，在山區(qū)多沿山麓遷回，因此又成鋸齒的形狀。,,3.水系,,根據(jù)像片上的影像形狀，可以辨認出河流、小溪、湖泊和池塘。但這類地物由于水面反射光線的不同，其影像色調(diào)極不一致，一般說來，色調(diào)呈現(xiàn)黑色。水愈深色調(diào)愈黑，淺灘呈淡灰色，沙灘呈白色。,,,河流顯示為不同寬度的帶狀，小溪顯示為彎曲的線條，湖泊或池塘的水邊線，顯示為封閉的曲線，水面色調(diào)大致相同。,,河流和小溪上的橋梁，顯示為道路與河流的交叉。,,4.植物和地類,,,,,,森林和灌木顯示為輪廓比較顯著的暗灰色圖形，色調(diào)不均勻，影像類似顆粒狀。耕地有直線的界線，

17、作物的種類各有不同，故色調(diào)也有所差別。,,5.地貌,,地貌顯示在像片上的影像，與用暈渲法表示地貌相類似；其陰影狹窄而暗黑的，表示險峻的山區(qū)，陰影寬闊而灰色的表示谷地或山脊；判讀地貌最好采用立體觀察法。,,4 像片的立體觀察,,,,,,為了提高判讀像片的效果，并利用像片在室內(nèi)進行測定地面點的高程及測繪等高線，需要對像片進行立體觀察。,,一、立體觀察的原理,,Elements of solid observation,,,當人們用兩眼睛去看物體時，不但能感覺物體的存在，而且能區(qū)別物體的遠近，判別地面的高低起伏。這是由于雙眼觀察同一物體時，在左右兩眼的視網(wǎng)膜上的成像位置不同。如圖10-10所示，遠近

18、不同的兩點A、B，在左右視網(wǎng)膜上的像分別為a,1,b,1,與a,2,b,2,，在視網(wǎng)膜上構(gòu)成的弧長a,1,b,1,與a,2,b,2,（稱生理視差）不相等，兩者之間的差稱為生理視差較。,,,這種生理視差較傳達到大腦皮層的視覺中心，便產(chǎn)生物體遠近高低的立體感覺。,,從這一原理出發(fā)，若在雙眼前放一對玻璃片Pl和P2,透過它們?nèi)タ次矬w，并在其上留下影像a1′b1′與a2′b2 ′（相當于用攝影機攝取的一對重疊像片）然后拿走物體A、B，只觀察其留在玻璃上的影像，仍然可得到與觀察原物體一樣的立體感覺，這就是人工立體效應。像片的立體觀察，就是人工立體效應的具體應用。,,由此可知，,像片立體觀察必須滿足以下三

19、個條件,：,,（,1）必須在兩地對同一物體攝取兩張互有一定重疊的像片（即立體像對）。,,（2）兩眼要同時各看一張像片上的同一地物圖10-10（或同一具有明顯特征的像點），即左眼只看左像片上的某一像點，像點（稱為同名點）。,,（3）像片安放時，要使兩張像片上相應像點的聯(lián)線平行于眼基線（即兩眼聯(lián)線），即兩張像片的同名像點不能錯開太大。,,憑兩眼直接觀察像對可以得到立體效應，但這對初學者來說是有困難的。通常可借助助反光立體鏡來滿足像對,立體觀察的條件。,,,,,二、利用立體鏡進行立體觀察,,Solid observation by stereoscope,,,反光立體鏡的構(gòu)造簡單，它是由兩對平面鏡和

20、一對透鏡組成的（圖10-11）。它可擴大人的眼距，而將左右兩眼分隔開，以便左右兩眼同時各看到同名像點，從而獲得立體效應。,,立體觀察時，通常是固定左像片，移動右像片，圖10-11立體鏡進行立體觀察示意圖直至同名像點凝視重合而成立體。若像片重疊部分向內(nèi)安放，所觀察到的立體模型的凹凸情況與實地相反，這就叫反立體，這種反立體不是我們所要的。,,,,,各種利用像片測圖的儀器上，均裝有反光立體鏡，用以觀察立體像對，建立與地面相似而縮小的地面立體模型。一種立體坐標量測儀是用來在像片上量測地面點的三維坐標(x, y, H),主要在像片上量測得加密控制點。一種精密立體測圖儀可直接在地面立體模型上，測繪地物和地貌以編制成地形原圖。目前，出現(xiàn)的以量測像點坐標為基礎，通過電子計算機的處理，建立地面的數(shù)字模型，并進行自動繪圖的高精度的解析測圖儀，使航測成圖實現(xiàn)自動化和提高成圖的精度和速度，并可以建立地形數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了科學存貯地形資料。,,,2.3 航空攝影的基本要求,一、比例尺,,二、像片重疊度,,三、航帶彎曲度,,四、像片旋偏角,,,,