,,,,,,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,,*,第2章,航空攝影測量的基本知識(shí),一、攝影技術(shù)的起源與發(fā)展,暗箱,——,攝影機(jī)的祖先；“針孔”成像,,1839年——攝影術(shù)誕生，,達(dá)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(shù)進(jìn)入實(shí)用化、普及的階段,,20世紀(jì)80年代，,磁錄相機(jī),—現(xiàn)代數(shù)字?jǐn)z影的先驅(qū),,,,,二、相機(jī),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(shí),,Basic Knowledge 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(jī)底部的航攝機(jī)，在空中按一定高度沿預(yù)定的航線，對(duì)地面進(jìn)行連續(xù)攝影，如圖10-1。所用感光軟片需嚴(yán)格壓平，像片的像幅（影像范圍的大小）一般為為23cm ×23cm，并要求四個(gè)邊框的四角及四邊框的中央各有一框標(biāo)，左右邊框中央框標(biāo)的連線為像片坐標(biāo)系的x軸、上下邊中央框標(biāo)的連線為Y軌交點(diǎn)口為坐標(biāo)系原點(diǎn)，如圖（10-2）所示。另外像幅外有圓水準(zhǔn)器，說明攝影時(shí)光軸傾斜情況，還有攝影瞬時(shí)的時(shí)刻，日期及攝影次序號(hào)碼等記錄。,,,在像片上選取合乎要求的少數(shù)明顯地物點(diǎn)作為測圖控制點(diǎn)，其實(shí)地相應(yīng)的點(diǎn)用前、后方交會(huì)、導(dǎo)線測量、三角測量、水準(zhǔn)測量和三角高程測量的方法，與國家控制點(diǎn)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(jìn)行判讀、調(diào)查和繪注等工作的總稱。它是持像片到現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)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(bǔ)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(diǎn)是在野外少量實(shí)測控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上，為了滿足每張航攝像片上必須有一定數(shù)量的控制點(diǎn)（一般要求有4一6個(gè)點(diǎn)），而進(jìn)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(jìn)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(duì)（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(duì)模型進(jìn)行量測，同時(shí)確定地面點(diǎn)的平面位置和高程，測繪地形圖,。,,,2 航攝像片的基本知識(shí),,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(duì)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(diǎn)（物點(diǎn)）與一固定點(diǎn)（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(wù)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(xué)習(xí)航測原理的基礎(chǔ)。,,,,三、像點(diǎn)位移,,Displacement of dots,,（一）投影誤差,,由于地面起伏引起像點(diǎn)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(zhǔn)面（也作為垂直投影的水平面）,,,地面點(diǎn)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(diǎn)位移，也即投影誤差，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(diǎn)位移所產(chǎn)生的誤差，稱為傾斜誤差。,,如圖10-6，設(shè)在同一攝影站對(duì)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(diǎn)C稱為等比點(diǎn)；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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)在水平像片Pl及傾斜像片P,2,上的像點(diǎn)分別為a,1,及a,2,，即像點(diǎn)由a,1,,位移到a,2,,可以用它們到等比點(diǎn)c的距離來計(jì)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(diǎn)，沒有傾斜誤差。,,（2）傾斜誤差產(chǎn)生在以等角點(diǎn)為輻,射中心的輻射線上，離等角點(diǎn)愈遠(yuǎn)誤差愈大。,,,,,,（3）傾斜像片在水平像片上面部分, δa為負(fù)（因?yàn)閞c＞r），即像點(diǎn)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(diǎn)向邊緣位移對(duì)稱于等角點(diǎn)的像點(diǎn)，其傾斜誤差的大小相等，符號(hào)相反。,,（4）地面上的圖形在水平像片上所得的影像與地面圖形完全相似，而在傾斜像片上則會(huì)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(huì)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(gè)地區(qū)所有點(diǎn)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(shí)別像片上的影像在實(shí)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(jìn)行的，因此，要做到準(zhǔn)確迅速地進(jìn)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(guān)系是透視關(guān)系。即,,,,即使同一地物，由于所處地面的高低起伏及相對(duì)于攝影機(jī)鏡頭 的相對(duì)位置不同，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(shí)地形狀基本相似，例如運(yùn)動(dòng)場、廣場、水平梯田等；而處在傾斜位置的地物影像會(huì)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(huì)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(dú)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(diǎn)位移。離像底點(diǎn)愈遠(yuǎn)，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(gè)同高的煙囪，在像片影像的形狀和大小各不相同，如(1)、（2),( 3)三個(gè)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(guān)。為了分析地物情況，,,,,,像片上應(yīng)記錄攝像時(shí)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(guān)系，我們就運(yùn)用這些特征進(jìn)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- 9突出的地物對(duì)成像變形的關(guān)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(guān)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(shí)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(dāng)判讀時(shí)，應(yīng)使陰影投向判讀者一方，而令光源來自左上方，以便和習(xí)慣一致，以避免產(chǎn)生高低與實(shí)際相反的錯(cuò)覺。,,,,,,（四）,色調(diào),,地面上各種不同顏色的物體，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(guān)。地面物體受光愈多，表面愈光滑或反射光線愈強(qiáng)，則在像片上影像的顏色就愈淡。同時(shí)影像色調(diào)也受攝影季節(jié)、時(shí)間以及底片感光性能的影響。,,（五）,相關(guān)位置,,地面物體之間常有一定的相關(guān)關(guān)系，如道路在河流兩岸中斷，可以判定有橋或其他渡河設(shè)備等。所以利用相關(guān)位置可以判讀一些細(xì)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(shí)別的地物開始。,,1.居民點(diǎn),,居民點(diǎn)的房屋顯示為四邊形、院落整齊，界線分明，其數(shù)量可以計(jì)算，其大小可以依據(jù)比例尺確定，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(xì)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(diǎn)的淺灰色環(huán)，同時(shí)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。,,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(shí)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(rèn)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，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(xiǎn)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(jìn)行測定地面點(diǎn)的高程及測繪等高線，需要對(duì)像片進(jìn)行立體觀察。,,一、立體觀察的原理,,Elements of solid observation,,,當(dāng)人們用兩眼睛去看物體時(shí)，不但能感覺物體的存在，而且能區(qū)別物體的遠(yuǎn)近，判別地面的高低起伏。這是由于雙眼觀察同一物體時(shí)，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(yuǎn)近不同的兩點(diǎn)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(dá)到大腦皮層的視覺中心，便產(chǎn)生物體遠(yuǎn)近高低的立體感覺。,,從這一原理出發(fā)，若在雙眼前放一對(duì)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(dāng)于用攝影機(jī)攝取的一對(duì)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(yīng)。像片的立體觀察，就是人工立體效應(yīng)的具體應(yīng)用。,,由此可知，,像片立體觀察必須滿足以下三個(gè)條件,：,,（,1）必須在兩地對(duì)同一物體攝取兩張互有一定重疊的像片（即立體像對(duì)）。,,（2）兩眼要同時(shí)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(diǎn)），即左眼只看左像片上的某一像點(diǎn)，像點(diǎn)（稱為同名點(diǎn)）。,,（3）像片安放時(shí)，要使兩張像片上相應(yīng)像點(diǎn)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(diǎn)不能錯(cuò)開太大。,,憑兩眼直接觀察像對(duì)可以得到立體效應(yīng)，但這對(duì)初學(xué)者來說是有困難的。通?？山柚垂饬Ⅲw鏡來滿足像對(duì),立體觀察的條件。,,,,,二、利用立體鏡進(jìn)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(duì)平面鏡和一對(duì)透鏡組成的（圖10-11）。它可擴(kuò)大人的眼距，而將左右兩眼分隔開，以便左右兩眼同時(shí)各看到同名像點(diǎn)，從而獲得立體效應(yīng)。,,立體觀察時(shí)，通常是固定左像片，移動(dòng)右像片，圖10-11立體鏡進(jìn)行立體觀察示意圖直至同名像點(diǎn)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(shí)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(duì)，建立與地面相似而縮小的地面立體模型。一種立體坐標(biāo)量測儀是用來在像片上量測地面點(diǎn)的三維坐標(biāo)(x, y, H),主要在像片上量測得加密控制點(diǎn)。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(diǎn)坐標(biāo)為基礎(chǔ)，通過電子計(jì)算機(jī)的處理，建立地面的數(shù)字模型，并進(jìn)行自動(dòng)繪圖的高精度的解析測圖儀，使航測成圖實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(shí)現(xiàn)了科學(xué)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,,,,