23+29攝影測量遙感航攝+馬茂生.ppt

攝影測量與遙感 第一章 攝影測量與遙感概述第二章 攝影測量基礎(chǔ)第三章 遙感基礎(chǔ)第四章 攝影測量與遙感處理系統(tǒng)第五章 野外像片調(diào)繪與像片控制測量第六章 基于攝影測量與遙感的4D產(chǎn)品生產(chǎn) 第一章 攝影測量與遙感概述1 1 攝影測量概述1 1 1 攝影測量的任務(wù) 基本含義 是基于像片的量測和解譯 利用攝影影像 研究確定被攝物的形狀 大小 位置 性質(zhì)和相互關(guān)系的一門科學(xué)技術(shù) 處理任務(wù) 嚴(yán)格建立攝影瞬間像點與對應(yīng)物間的集合關(guān)系后 自影像模型上采集物體幾何信息和解譯物體性質(zhì) 第一章 攝影測量與遙感概述1 1 攝影測量概述1 1 1 攝影測量的分類 根據(jù)研究對象 1 非地形攝影測量 一般指近景攝影測量 2 地形攝影測量根據(jù)攝站位置 1 航天 衛(wèi)星 攝影測量 俗稱 遙感 2 航空 飛機(jī) 氣艇 攝影測量最主要的地形攝影測量方式 成圖比例 1 5百 1千 2千 5千 1萬 5萬等 3 地面攝影測量 第一章 攝影測量與遙感概述1 1 攝影測量概述1 1 1 攝影測量的發(fā)展 170年歷史 三個發(fā)展階段 第一章 攝影測量與遙感概述1 2 遙感及其發(fā)展 泛指 通過非接觸傳感器遙測物體的幾何與物理特性的技術(shù) 攝影測量是遙感的前身 屬于遙感范疇 解決 定性 定位 定量 包括 獲取圖像 信息處理提取 分類方法 電磁波段 運載工具 傳感器工作方式 第一章 攝影測量與遙感概述1 3 攝影測量與遙感的結(jié)合 數(shù)字?jǐn)z影測量的理論推動了遙感的發(fā)展 數(shù)字?jǐn)z影測量的成果經(jīng)常是遙感數(shù)據(jù)處理分析的基礎(chǔ)或條件 一個現(xiàn)代化的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)與一個現(xiàn)代化的遙感圖像處理系統(tǒng)已經(jīng)看不出什么本質(zhì)區(qū)別 值得關(guān)注的記載雷達(dá) LIDAR 和車載移動測圖系統(tǒng) 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 1 單張航攝像片解析2 1 1航攝像片與地圖的區(qū)別 像片 中心投影 地圖 正射投影 地面與像片都是嚴(yán)格水平時 投影結(jié)構(gòu)等效 像片傾角或地面高差 造成地物像點與理想的中心投影位置存在位移 統(tǒng)稱為 像點位移 后者也專稱為 投影差 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 1 單張航攝像片解析2 1 2像片傾斜引起的像點位移 像片不可能嚴(yán)格水平 造成像點位移 致使影像變形和各處比例不等 像點位移造成航片各處比例尺不等 因此航片不能直接嚴(yán)格的繪制地圖 可以通過后期的相反傾斜進(jìn)行糾正 形成新相片 在航測中 像片傾斜造成的像點位移需要通過光學(xué)或數(shù)學(xué)計算的方法消除 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 1 單張航攝像片解析2 1 3地面起伏引起的投影差 由于地面起伏引起的像點位移稱為像片上的投影差靠近像片邊緣 投影差增大 像主點正下方為0 高度大 投影差大 攝影機(jī)主距 焦距 大 投影差小 魚眼鏡頭 屬于超短距鏡頭 產(chǎn)生魚眼效果 城區(qū)高大建筑物多 宜采用長焦鏡頭 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 1 單張航攝像片解析2 1 4航攝像片的內(nèi)外方位元素 內(nèi)方位元素 三個內(nèi)方位元素 描述像片跟鏡頭中心的關(guān)心 焦距 f 常見156mm 像主點在像片框標(biāo)坐標(biāo)系中的坐標(biāo) x0 y0 值極小 一般不超過10微米 實質(zhì)上 就是鏡頭中心在底片坐標(biāo)系中的x y z坐標(biāo) 角度方面 旋角 傾角 俯仰角 遵循嚴(yán)格的工藝標(biāo)準(zhǔn) 近乎0忽略不記 內(nèi)方位元素值是正確與否 直接影響測圖精度 所以航攝相機(jī)需要定期鑒定 鑒定資料中還包括 鏡頭的畸變差 框標(biāo)坐標(biāo)等 這些值都是在模型重建恢復(fù)過程中首先輸入的內(nèi)容 以恢復(fù)相片面與鏡頭中心點的關(guān)系 這些值也是必須與航攝資料一并提交用戶的 統(tǒng)稱相機(jī)鑒定資料 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 1 單張航攝像片解析2 1 4航攝像片的內(nèi)外方位元素 外方位元素 在恢復(fù)了內(nèi)方位元素的基礎(chǔ)上 確定攝影光束在攝影瞬間的空間位置和姿態(tài)的參數(shù) 稱外方位元素 共6個 三個線元素 攝影中心在地面坐標(biāo)系中的空間坐標(biāo) x y z 三個角元素 相機(jī)的俯仰角 側(cè)傾角 航偏角 外方位元素的確定可以使用地面控制點計算獲得 也可以使用機(jī)載GPS 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)獲得 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 1 單張航攝像片解析2 1 5中心投影的共線方程 共線方程 指中心投影的構(gòu)象方程 三點共線而已 攝影中心S 像方成像點a 對應(yīng)地面點A 主要應(yīng)用 攝影測量的基礎(chǔ) 單像空間后方交會和多像空間前方交會由單套的XYZ xy由多套的xy XYZ鏡頭后方是像片 一條光線由前到后投影到像平面上一個點 稱為后方交會 解析空中三角測量光束法平差的基本數(shù)學(xué)模型構(gòu)成數(shù)字投影的基礎(chǔ) 利用DEM進(jìn)行單片微分糾正 制作DOM 由單套的xy和Z XY 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 2 像點坐標(biāo)的量測2 2 1像片面坐標(biāo)系的定義 描述像點在像平面上的位置 一般根據(jù)框標(biāo)確定 稱為像片框標(biāo)坐標(biāo)系 x x0Y y0 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 2 像點坐標(biāo)的量測2 2 2像點坐標(biāo)的量測 傳統(tǒng)的 單相片坐標(biāo)量測儀立體坐標(biāo)量測儀都要先量測框標(biāo) 以確定像片與量測設(shè)備安置的幾何關(guān)系 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 2 像點坐標(biāo)的量測2 2 3像點坐標(biāo)的系統(tǒng)誤差改正 來源 攝影材料的變形 攝影物鏡畸變 大氣折光 地球曲率等 對每張像片的影響有相同的規(guī)律 稱為系統(tǒng)性誤差 攝影材料和攝影物鏡畸變的一般需要改正 通過內(nèi)定向的過程進(jìn)行 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 3 立體測圖的原理和方法2 3 1立體觀測原理 4條件 不同位置拍攝的同一景物的立體像對每眼觀測一個片子同名像點連線基本與眼基線平行兩相片比例尺相近 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 3 立體測圖的原理和方法2 3 2像對的立體觀測方法 3方法 立體鏡觀測疊映影像的立體觀測方法雙目鏡觀測光路的立體觀測法還有 像對的直接觀測發(fā) 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 3 立體測圖的原理和方法2 3 3像對的立體測圖方法 攝影過程的幾何反轉(zhuǎn)是雙像立體測圖的基本原理和前提模擬 解析 數(shù)字化三個技術(shù)發(fā)展階段 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 3 立體測圖的原理和方法2 3 4地物與地貌的測繪 通過對立體像對進(jìn)行定向和建模 可重建地面按比例尺縮小的立體模型 在模型上進(jìn)行量測 可直接測繪出符合規(guī)定比例尺的地形圖 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 4 攝影測量解析計算基礎(chǔ) 利用解析計算計算的方法處理影像信息 從而獲得地面的基礎(chǔ)空間信息 重點解決影像信息中的集合信息 XYZ 兩個名詞 空間后方交會 空間前方交會 1 地面的XYZ2 相機(jī)的XYZ和三個姿態(tài)角度3 像片的xy這三套數(shù)據(jù)間的相互解析計算 已知其中的兩套 推算出未知的一套 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 4 攝影測量解析計算基礎(chǔ)2 4 1單張像片的空間后方交會 已知內(nèi)容 像片的內(nèi)方位元素 焦距 x0 y0三個以上地面點的x1y1z1 x2y2z2 x3y3z3原理 共線方程 目的 解析計算出 XsYsZs和三個姿態(tài)角 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 4 攝影測量解析計算基礎(chǔ)2 4 2立體像對的空間前方交會 1 單張像片的像點xy 6個外方位元素 地面點的空間方向 2 左片像點xy 6個左外方位元素 地面點的空間方向左 右片像點xy 6個右外方位元素 地面點的空間方向右 3 立體像對的同名光線來源于地面的同一個地物反射點 反之 兩條逆向的同名光線必然相較于對應(yīng)的地物反射點上 所以 根據(jù)共線方程可計算出地面點的XYZ 其實質(zhì) 等同于工程測量的三角測量 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 4 攝影測量解析計算基礎(chǔ)2 4 3相對定向與絕對定向 恢復(fù)左右兩像片的外方位元素 稱為立體模型重建 通常的過程 1 內(nèi)定向 像片跟鏡頭的相對關(guān)系2 相對定向 形成立體效果時左右兩像片必須滿足的相對關(guān)系 相對位置和相對姿態(tài) 3 絕對定向 相對定向所恢復(fù)的模型經(jīng)平移 旋轉(zhuǎn) 縮放 將其納入到真實的地面坐標(biāo)系中 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 4 攝影測量解析計算基礎(chǔ)2 4 3相對定向與絕對定向 相對定向 確定兩張影像相對位置關(guān)系的過程 無需外野控制實現(xiàn)效果 兩張像片上的所有同名點的投影光線對對相交 所有的相交點構(gòu)成了地面的立體模型 5個參數(shù)元素 y方向相對位移 z方向相對位移 三個相對的姿態(tài)角 或者相對于攝影基線方向的5個角度 共面條件 左右相對同名光線跟攝影基線共面 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 4 攝影測量解析計算基礎(chǔ)2 4 3相對定向與絕對定向 相對定向完成的模型 比例尺 坐標(biāo)原點 模型坐標(biāo)系與地面坐標(biāo)系都不一致 絕對定向的過程就是恢復(fù)上述一致性的過程 實現(xiàn)一個三維空間上的相似變換 至少需要2個平高控制點和一個高程控制點 且三個控制點不能在一條直線上 實際上一般采用四個平高控制點 共求出七個參數(shù) 用來進(jìn)行三維空間相似變換 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 5 數(shù)字?jǐn)z影測量基礎(chǔ)2 5 1影像數(shù)字化和影像重采樣 影像資料形式 模擬 解析攝影測量使用膠片 數(shù)字?jǐn)z影測量使用數(shù)字影像 數(shù)字影像的來源 膠片掃描 數(shù)碼相片 在制作或使用數(shù)字影像的過程中 包括 影像數(shù)字化 影像重采樣兩種 掃描或數(shù)碼航攝 是數(shù)字化過程 形成規(guī)則點陣 掃描一般10 25微米 數(shù)碼相機(jī)一般5 12微米 若需要知道位于非點陣上的影像灰度值是 就需要內(nèi)插計算 稱為重采樣 影像旋轉(zhuǎn) 核線影像的生成 數(shù)字糾正等 常用計算方法 臨近像元 雙線性內(nèi)插等 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 5 數(shù)字?jǐn)z影測量基礎(chǔ)2 5 2影像的內(nèi)定向 與模擬 解析攝影測量沒有本質(zhì)區(qū)別 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 5 數(shù)字?jǐn)z影測量基礎(chǔ)2 5 3基于灰度的影像匹配 數(shù)字?jǐn)z影測量工程中 自動確定左右相片中同名像點的過程 稱為影像匹配 相關(guān)系數(shù)法影像匹配 最小二乘法影像匹配 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 5 數(shù)字?jǐn)z影測量基礎(chǔ)2 5 4基于核線的一維影像匹配 核線 飛行方向上 鏡頭中心的連線 一維 一條線上 實際操作 對于飛行質(zhì)量較好的影像 可不進(jìn)行核線影像的生成 第二章 攝影測量基礎(chǔ)2 5 數(shù)字?jǐn)z影測量基礎(chǔ)2 5 5基于特征的影像匹配 適用于信息缺乏區(qū)域或相鄰影像存在較大比例尺差異或扭曲 灰度匹配效果較差 第三章 遙感基礎(chǔ)3 1 遙感基礎(chǔ)知識3 1 1電磁波普與電磁輻射傳輸 1 電磁波 紫外 可見光 紅外 微波 波長逐漸增大 都在大氣窗口范圍內(nèi) 2 大氣窗口 能夠較高的透過大氣的波段的總稱 觀測地面 選擇大氣窗口 監(jiān)測大氣層 避免大氣窗口 第三章 遙感基礎(chǔ)3 1 遙感基礎(chǔ)知識3 1 3地物波普特性 地物波普特性指地面物體具有的輻射 吸收 反射和透射一定波長范圍電磁波的特性 遙感技術(shù)以不同物體對電磁波的反射 吸收 發(fā)射不同為基礎(chǔ) 第三章 遙感基礎(chǔ)3 2 遙感圖像特征 幾何特征 空間分辨率光譜特征 光譜分辨率時間特征 時間分辨率 第三章 遙感基礎(chǔ)3 2 遙感圖像特征3 2 1空間分辨率 空間分辨率 遙感圖像上能夠區(qū)分的最小單元的尺寸或大小 通常用地面分辨率和影像分辨率來表示 選擇 可接受的最小空間分辨率為研究目標(biāo)的1 2 星下方最高 兩側(cè)逐漸變低 第三章 遙感基礎(chǔ)3 2 遙感圖像特征3 2 2光譜分辨率 光譜分辨率 傳感器所記錄的電磁波普中 某一特定波長的范圍值 波長范圍值越寬 光譜分辨率越低 應(yīng)恰當(dāng)?shù)倪x擇 并越高越好 第三章 遙感基礎(chǔ)3 2 遙感圖像特征3 2 3時間分辨率 時間分辨率 對同一目標(biāo)進(jìn)行重復(fù)探測時 相鄰兩次探測的時間間隔 第三章 遙感基礎(chǔ)3 3 常用衛(wèi)星遙感簡介 遙感影像在測繪中主要測繪地形圖 制作正射影像和各種專題圖 第三章 遙感基礎(chǔ)3 3 常用衛(wèi)星遙感簡介3 3 1衛(wèi)星分辨率與成圖比例尺的關(guān)系 時間分辨率 對同一目標(biāo)進(jìn)行重復(fù)探測時 相鄰兩次探測的時間間隔 第三章 遙感基礎(chǔ)3 3 常用衛(wèi)星遙感簡介3 3 1常用衛(wèi)星及傳感器簡介 1 Landsat衛(wèi)星搭載TM ETM 傳感器美國 30米 7波段 16天2 SPOT法國 2 5米 第三章 遙感基礎(chǔ)3 3 常用衛(wèi)星遙感簡介3 3 1常用衛(wèi)星及傳感器簡介 3 新型高分辨率遙感衛(wèi)星IKONOS QuickBird SPOT 54 國產(chǎn)衛(wèi)星CBERS 02B 資源2號衛(wèi)星 遙感2號衛(wèi)星等 分辨率都不高 第三章 遙感基礎(chǔ)3 4 遙感圖像的解譯3 4 1 解譯的任務(wù) 三方面 目標(biāo)物的大小 形狀及空間分布特點 目標(biāo)地物的屬性特點 目標(biāo)地物的變化動態(tài)特點 是個逆過程 方式 目視解譯 計算機(jī)圖像處理 第三章 遙感基礎(chǔ)3 4 遙感圖像的解譯3 4 2 解譯標(biāo)志 根據(jù)影像特征的差異可以識別和區(qū)分不同的地物 這些典型的影像特征稱為影像解譯標(biāo)志 分為 直接解譯標(biāo)志 間接解譯標(biāo)志 第三章 遙感基礎(chǔ)3 4 遙感圖像的解譯3 4 2 解譯標(biāo)志 直接解譯標(biāo)志 形狀大小陰影色調(diào)顏色紋理圖案位置布局 第三章 遙感基礎(chǔ)3 4 遙感圖像的解譯3 4 2 解譯標(biāo)志 間接解譯標(biāo)志 不能從目視判讀直接獲得答案 需要從其他相關(guān)事物間的聯(lián)系 進(jìn)行推理 例如 城市人口的確定 第三章 遙感基礎(chǔ)3 4 遙感圖像的解譯3 4 2 解譯標(biāo)志 應(yīng)用解譯標(biāo)志應(yīng)注意的問題 彩紅外圖像 藍(lán)色實際上是綠色 多光譜假彩色合成影像熱紅外影像雷達(dá)影像 第三章 遙感基礎(chǔ)3 4 遙感圖像的解譯3 4 3 目視解譯 原則步驟主要方法一般程序 第四章 攝影測量與遙感處理系統(tǒng)4 1 數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng) 國產(chǎn) virtuoZo武漢大學(xué)張祖勛JX 4C測繪科學(xué)院劉先林 第四章 攝影測量與遙感處理系統(tǒng)4 2 遙感數(shù)字圖像處理系統(tǒng) 圖像轉(zhuǎn)換圖像校正圖像增強(qiáng)多源信息融合計算機(jī)解譯 第四章 攝影測量與遙感處理系統(tǒng)4 3 機(jī)載LIDAR和車載移動測圖系統(tǒng) 1 機(jī)載雷達(dá)主動遙感技術(shù) 全天候 高精度高程能穿植被 適合森林區(qū)域基本不需要地面控制點 有GPS和IMU2 車載移動測圖系統(tǒng) 第五章 野外像片調(diào)繪與像片控制測量5 1 野外像片調(diào)繪5 1 1 判讀特征與方法 1 判讀特征屬于中心投影 形狀 大小 陰影 色調(diào) 顏色 紋理 圖案 位置 布局等 跟衛(wèi)片相似 2 判讀方法地區(qū) 細(xì)部 一般細(xì)部 個別細(xì)部 已知特征 未知特征 局部特征 整個區(qū)域 循序漸進(jìn)進(jìn)行 直判法 對比法 綜合判認(rèn)法 第五章 野外像片調(diào)繪與像片控制測量5 1 野外像片調(diào)繪5 1 2 像片調(diào)繪的基本知識 先室內(nèi)判繪 后野外檢查補(bǔ)繪 1 像片的綜合取舍 野外調(diào)繪時 需綜合取舍 對地物地貌進(jìn)行選擇和概括表示 通過綜合取舍 使地面物體在地形圖上得以合理表示 主次分明 以保證重要地物準(zhǔn)確描述和突出顯示 反映地區(qū)的真實形態(tài) 取舍原則 國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要性 分布密度 地區(qū)特征 比例尺 用圖部門要求 第五章 野外像片調(diào)繪與像片控制測量5 1 野外像片調(diào)繪5 1 2 像片調(diào)繪的基本知識 2 像片調(diào)繪的基本過程 準(zhǔn)備判讀綜合取舍著鉛詢問 調(diào)查量測補(bǔ)測新增清繪復(fù)查接邊 第五章 野外像片調(diào)繪與像片控制測量5 1 野外像片調(diào)繪5 1 3 主要地形目標(biāo)的調(diào)繪 采用全野外調(diào)繪 室內(nèi)外綜合調(diào)繪 調(diào)繪目標(biāo)包括 獨立地物調(diào)繪 居民地 道路及附屬設(shè)施 管線 垣柵和境界 水系 地貌 土質(zhì)和植被 地理名稱調(diào)查和注記 第五章 野外像片調(diào)繪與像片控制測量5 1 野外像片調(diào)繪5 1 4 調(diào)繪的整飾與接邊 1 整飾及時清繪 位置準(zhǔn)確 關(guān)系處理好 記錄遺漏 統(tǒng)一補(bǔ)調(diào)2 接邊圖幅內(nèi)部接邊 圖幅接邊同期作業(yè)接邊 非同期作業(yè)接邊 第五章 野外像片調(diào)繪與像片控制測量5 1 野外像片調(diào)繪5 1 5 新增地物的補(bǔ)測 一般大比例尺按調(diào)繪時間補(bǔ)測 小比例尺按攝影時間補(bǔ)測 交會法 截距法 坐標(biāo)法 比較法 需要注意有多余觀測值 大面積補(bǔ)測 使用工程測量方法 第五章 野外像片調(diào)繪與像片控制測量5 2 像片控制測量5 2 1 野外像片控制點的布點方案 全野外布點 非全野外布點 特殊情況布點 1 全野外布點 每像對4個點 適用 航片比例小 用圖精度高 內(nèi)業(yè)加密低 大面積落水 第五章 野外像片調(diào)繪與像片控制測量5 2 像片控制測量5 2 1 野外像片控制點的布點方案 全野外布點 非全野外布點 特殊情況布點 2 非全野外布點 單航線 區(qū)域網(wǎng) 第五章 野外像片調(diào)繪與像片控制測量5 2 像片控制測量5 2 2 野外控制點的選擇 刺點目標(biāo)清晰 6度重疊 測區(qū)圖廓線外 邊緣方向都在1 1 5cm之外 要大于 不能太靠外 距離飛行方向的中垂線要在1 1 5cm之內(nèi) 不能太偏 第五章 野外像片調(diào)繪與像片控制測量5 2 像片控制測量5 2 2 野外控制點的編號 整飾和注記 N 平面點 P 平面點 G 高程點 后加數(shù)字 統(tǒng)一編號 無重復(fù) 注意 選最清片子刺點 刺一次 孔徑不大0 1mm 實地打樁標(biāo)記 用于測量坐標(biāo) 背面整飾 繪制略圖并說明 日期 刺點 檢查簽字 現(xiàn)場完成 條件許可 輔助使用現(xiàn)場數(shù)碼像片 第五章 野外像片調(diào)繪與像片控制測量5 2 像片控制測量5 2 2 野外控制點的施測 P平面點 目標(biāo)清晰 線狀地物交點或拐角 G高程點 高程變化不大的地方N平高點 滿足兩種要求 主要是GPSRTK 大比例尺高程根據(jù)需要選擇 接邊 轉(zhuǎn)抄成果 無裂隙 第五章 野外像片調(diào)繪與像片控制測量5 2 像片控制測量5 2 2 野外控制點的施測 P平面點 目標(biāo)清晰 線狀地物交點或拐角 G高程點 高程變化不大的地方N平高點 滿足兩種要求 主要是GPSRTK 大比例尺高程根據(jù)需要選擇 接邊 轉(zhuǎn)抄成果 無裂隙 第六章 基于攝影測量與遙感的4D產(chǎn)品生產(chǎn)6 1 4D產(chǎn)品生產(chǎn)的數(shù)據(jù)流 4D DEM數(shù)字高程模型DOM數(shù)字正射影像DLG數(shù)字線劃地圖DRG數(shù)字柵格地圖航片 衛(wèi)片立體像對 相片控制測量 外野調(diào)繪 空中三角測量加密 DEM DOM DLG DRG 第六章 基于攝影測量與遙感的4D產(chǎn)品生產(chǎn)6 2 解析空中三角測量6 2 1 概述 利用少量的野外控制點 采用攝影測量解析算法 計算確定區(qū)域內(nèi)所有影像的外方位元素及待定點的地面坐標(biāo) 平差方法 航帶法 獨立模型法 光束法 精度分析 理論精度 平差的計算殘差 實際精度 利用地面控制點實地檢測 第六章 基于攝影測量與遙感的4D產(chǎn)品生產(chǎn)6 2 解析空中三角測量6 2 2 GPS輔助空中三角測量 機(jī)載GPS設(shè)備 提供攝站XYZ 減少地面控制點的數(shù)量 提高精度和效率 第六章 基于攝影測量與遙感的4D產(chǎn)品生產(chǎn)6 2 解析空中三角測量6 2 3 POS輔助空中三角測量 POS定位定向系統(tǒng) GPS IMU 慣性測量裝置 獲得XYZ和三個姿態(tài)角度 第六章 基于攝影測量與遙感的4D產(chǎn)品生產(chǎn)6 3 數(shù)字高程模型 DEM 6 3 1 DEM的表達(dá)方式 DEM地面模型 DTM地形模型的分支之一 僅表示地面高程 消除人工地物的高程 規(guī)則格網(wǎng) Grid 不規(guī)則三角網(wǎng) Tin 第六章 基于攝影測量與遙感的4D產(chǎn)品生產(chǎn)6 3 數(shù)字高程模型 DEM 6 3 2 DEM的數(shù)據(jù)采集方法 航空攝影測量 計算機(jī)自動匹配生成DEM 機(jī)載雷達(dá) 直接采集三維數(shù)據(jù) 利用已有矢量數(shù)據(jù) 等高線 特征線 高程點等計算TIN GRID 第六章 基于攝影測量與遙感的4D產(chǎn)品生產(chǎn)6 3 數(shù)字高程模型 DEM 6 3 3 DEM的內(nèi)插 地球表面 有斷面 又連續(xù)平緩的坡度變化 利用GRID內(nèi)插未知點的高程采用 雙線性內(nèi)插 利用TIN 計算GRID 在已知的矢量數(shù)據(jù)中 會記錄每一點 線 面要素周邊的坡度變化特征 軟 硬 代表斷面或緩坡 這樣內(nèi)插出來的高程值精度更高 這也是TIN的優(yōu)勢 但是在三維數(shù)據(jù)分析中 主要使用GRID格式 第六章 基于攝影測量與遙感的4D產(chǎn)品生產(chǎn)6 3 數(shù)字高程模型 DEM 6 3 4 DEM的主要應(yīng)用 測繪部門 反計算等高線 透視圖 三維地表 其他行業(yè) 水文 氣象 地質(zhì) 通訊等等 第六章 基于攝影測量與遙感的4D產(chǎn)品生產(chǎn)6 4 數(shù)字正射影像圖 DOM 6 4 1 航攝像片糾正概述 模擬時代 使用光學(xué)儀器 恢復(fù)航攝姿態(tài) 曝光生成正射像片 適用于平原區(qū) 丘陵地采用分帶曝光的方式 山地 高山地沒有辦法 過度時期 曾有計算機(jī)控制的點式曝光設(shè)備 數(shù)字時代 對原始的數(shù)字影像的每一個像素 根據(jù)地面高程模型和外方位元素 計算出其地面坐標(biāo) 逐點糾正 稱微分糾正 通過像素值內(nèi)插 生成DOM 第六章 基于攝影測量與遙感的4D產(chǎn)品生產(chǎn)6 4 數(shù)字正射影像圖 DOM 6 4 2 DOM的制作方法 航空影像 航天影像 航空影像航高小于航天影像 所以 對DEM精度要求高 航空影像更高低 所以投影差大 城市區(qū)域會產(chǎn)生很多死角 通過多片選擇 可改善一些 第六章 基于攝影測量與遙感的4D產(chǎn)品生產(chǎn)6 4 數(shù)字正射影像圖 DOM 6 4 3 真正射影像的制作 DEM 原始影像 建筑物頂部與根部不在一起 DSM 數(shù)字表面模型 原始影像 建筑物頂部與根部重合 但是 會有更多的影像拉伸和壓縮 實際效果沒有見過 第六章 基于攝影測量與遙感的4D產(chǎn)品生產(chǎn)6 4 數(shù)字正射影像圖 DOM 6 4 4 DOM流程 單片影像 DEM進(jìn)行微分糾正 影像鑲嵌 影像裁切 其中 影像調(diào)色 影像勻光可放在也是資料上 也可以使用到鑲嵌前的影像上 第六章 基于攝影測量與遙感的4D產(chǎn)品生產(chǎn)6 4 數(shù)字正射影像圖 DOM 6 4 5 DOM質(zhì)量控制 1 幾何精度野外檢查 與已有數(shù)據(jù)比較檢查 左右片生成的DOM比較檢查 2 輻射質(zhì)量色調(diào)均勻 反差適中 拼接處色調(diào)一致 第六章 基于攝影測量與遙感的4D產(chǎn)品生產(chǎn)6 4 數(shù)字正射影像圖 DOM 6 4 6 DOM的勻光處理 原始資料的質(zhì)量造成的 1 photo等軟件單片處理 比較 反復(fù)調(diào)整 2 專業(yè)軟件 批處理 第六章 基于攝影測量與遙感的4D產(chǎn)品生產(chǎn)6 5 數(shù)字線劃地圖 DLG 6 5 1 數(shù)字線劃地圖概述 DigitalLineGraphs 矢量 能夠?qū)ο蠡?便于分析決策 Autocad Arcgis Microstation超圖supermap 中地MapGis等 第六章 基于攝影測量與遙感的4D產(chǎn)品生產(chǎn)6 5 數(shù)字線劃地圖 DLG 6 5 2 數(shù)字線劃地圖的制作 航片 衛(wèi)片 全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站采集數(shù)據(jù) 編輯軟件編輯制作 正射影像圖直接屏幕矢量化 已有地圖掃描矢量化 第六章 基于攝影測量與遙感的4D產(chǎn)品生產(chǎn)6 6 數(shù)字柵格地圖 DRG 6 6 1 數(shù)字柵格地圖概述 DigitalRatserGraphs 對現(xiàn)有紙質(zhì) 膠片等地形圖經(jīng)掃描 幾何糾正和色彩校正處理后得到的圖像 也可直接使用DLG 軟件制作處理 用的較少 測繪航空攝影 第一章 航空攝影儀第二章 航空攝影技術(shù)第三章 航空攝影工作的實施 第一章 航空攝影儀1 1 膠片航攝儀1 1 1 膠片航攝儀的結(jié)構(gòu)與分類 1 結(jié)構(gòu)單鏡頭框幅式膠片航空攝影機(jī) 低畸變透鏡 固定而精確的主距 定焦鏡頭 框幅一般23 23cm 以前有18 18cm 2 分類長焦距 f 255mm常角 100度焦距短 則視角大 投影差大 像對同名地物點投影差之差大 高程精度高 一般f 156mm 第一章 航空攝影儀1 1 膠片航攝儀1 1 2 感光材料及其特性 黑白 彩色 彩紅外 紅外等 特性 感光度 反差系數(shù) 寬容度 灰霧密度 顆粒度 顯影動力曲線 第一章 航空攝影儀1 1 膠片航攝儀1 1 3 感光膠片的沖洗 顯影 定影 水系 干燥 專用航攝膠片沖洗儀 無劃痕 靜電斑痕 折傷 不能引起變形 第一章 航空攝影儀1 1 膠片航攝儀1 1 4 航攝儀的輔助設(shè)備 1 航攝濾光片通過消除或減弱某一波普帶的作業(yè) 盡可能消除空中蒙霧亮度的影像 提高景物的反差 對焦平面的照度分配不均勻進(jìn)行補(bǔ)償 2 影像位移補(bǔ)償裝置 簾式快門 而非中心快門 同時相機(jī)反飛行方向移動 抵償飛機(jī)的運動 3 自動曝光系統(tǒng) 自動調(diào)整光圈或曝光時間 第一章 航空攝影儀1 1 膠片航攝儀1 1 5 常用的兩種膠片航攝儀 1 RC型航攝儀RC10 RC20 RC30 23 23mm像幅 鏡頭焦距數(shù)種 RC20有像移補(bǔ)償裝置 RC30有陀螺穩(wěn)定平臺 云臺 GPS導(dǎo)航接口 2 RMK23 23 5個不同焦距鏡頭 第一章 航空攝影儀1 2 數(shù)碼航攝儀 1 框幅式 面陣CCDDMC UltraCam D SWDC 2 推掃式 線陣CCDADS40 第一章 航空攝影儀1 2 數(shù)碼航攝儀1 2 1 DMC數(shù)碼航攝儀 美國Z I公司4個全色鏡頭 4個多光譜鏡頭 融合匹配 虛擬焦距120mm CCD像元0 012mm 7680 13824 7680 0 012 92mm13824 0 012 165 88mm 12bits地面分辨率計算 8000航攝比例尺 0 012mm像元尺寸 96mm地面分辨率 價格千萬元左右 第一章 航空攝影儀1 2 數(shù)碼航攝儀1 2 2 UltraCam D數(shù)碼航攝儀 奧地利Vexcel公司開發(fā) 同屬于多鏡頭組成的框幅式數(shù)字航攝儀 黑白 彩色 彩紅外 11500 7500 第一章 航空攝影儀1 2 數(shù)碼航攝儀1 2 3 SWDC系列數(shù)字航攝儀 四維數(shù)字相機(jī)劉先林 單鏡頭 雙鏡頭 四鏡頭 基于多臺非量測相機(jī) 經(jīng)相機(jī)檢校和拼接 特點 鏡頭可更換 幅面大 視場角大 基高比大 高程精度高 第一章 航空攝影儀1 2 數(shù)碼航攝儀1 2 4 ADS40數(shù)字航攝儀 Leica瑞士徠卡三行線陣CCD 線中心投影 每條掃描線都有其獨立的攝影中心 成果是無縫的條帶狀影像 三對CCD 對前視 下視 后視三個方向用時獲取影像 第一章 航空攝影儀1 3 航攝影像的分辨率1 3 1 膠片影像的分辨率 空間分辨率是攝影機(jī)系統(tǒng)拍攝影像質(zhì)量的綜合反映 影響因素 膠片和鏡頭的分辨率 像移 大氣 膠片沖洗 膠片分辨率 可量測 單位 線對 mm 類似條碼的影像 等間距 第一章 航空攝影儀1 3 航攝影像的分辨率1 3 2 數(shù)字影像的分辨率 地面采樣間隔 數(shù)碼相機(jī) 膠片掃描數(shù)據(jù) 第一章 航空攝影儀1 4 航攝儀的檢定 攝影測量相機(jī)的檢查與校正 包括相機(jī)的內(nèi)方位元素 鏡頭畸變差及其他參數(shù)的檢校 是攝影測量作業(yè)過程的重要部分 是后續(xù)解析計算的保障 檢校內(nèi)容 1 像主點坐標(biāo) x0 y0 與主距f2 物鏡光學(xué)畸變差或畸變系數(shù)3 底片壓平裝置的測定4 框標(biāo)間距及框標(biāo)坐標(biāo)系垂直型的測定 數(shù)碼相機(jī) 上述1 2項 像元大小 調(diào)焦后主距變化和畸變差變化的測定檢校方法 光學(xué)實驗室 試驗場 第二章 航空攝影技術(shù)2 1 航空攝影的概念和分類2 1 1 航空攝影概念 要求使用構(gòu)造精密的航空攝影機(jī) 畸變差小 解像力高 像幅大 主光軸盡可能垂直地面 機(jī)載GPS控制飛行方向 路線 曝光時間 IMU控制角姿態(tài) 第二章 航空攝影技術(shù)2 1 航空攝影的概念和分類2 1 2 航空攝影的分類 1 按傾角小于2 3度 豎直航空攝影低傾斜 高傾斜 包括地平線影像 透視感強(qiáng)2 按方式路線面積航空攝影 線狀條帶航空攝影3 按比例尺大比例尺 大于等于10000中比例尺 10000 50000小比例尺 小于等于50000 第二章 航空攝影技術(shù)2 2 豎直航空攝影的基本要求2 2 1 航攝像片傾角 攝影物鏡的主光軸偏離鉛垂線的夾角 稱航攝像片傾角 目前可保持在3度以內(nèi) 稱為豎直攝影或近似垂直攝影 像片平面接近水平 航空攝影測量的基本要求 作業(yè)方便 第二章 航空攝影技術(shù)2 2 豎直航空攝影的基本要求2 2 1 航攝像片傾角 攝影物鏡的主光軸偏離鉛垂線的夾角 稱航攝像片傾角 目前可保持在3度以內(nèi) 稱為豎直攝影或近似垂直攝影 像片平面接近水平 航空攝影測量的基本要求 作業(yè)方便 第二章 航空攝影技術(shù)2 2 豎直航空攝影的基本要求2 2 2 航攝比例尺 航攝比例尺 攝影機(jī)主距 相對航高 第二章 航空攝影技術(shù)2 2 豎直航空攝影的基本要求2 2 3 像片重疊度 完全覆蓋 構(gòu)成立體相對 航向56 65 旁向30 35 若像片23 23cm 航向重疊60 攝影機(jī)焦距150mm 相對航高8000米 則 航攝比例尺 3000m 0 150m 20000 基線長度 0 23m 20000 1 60 1840m 基高比 1840 3000 0 61 第三章 航空攝影工作的實施3 1 航攝準(zhǔn)備3 1 3 航線敷設(shè)方法 一般東西向直線飛行航線平行于圖廓線 覆蓋完全 水域 海區(qū)避免像主點落水 荒漠 高山等困難地區(qū)可敷設(shè)架構(gòu)航線 第二章 航空攝影技術(shù)2 2 豎直航空攝影的基本要求2 2 4 航線彎曲與航跡角 同一航線 相鄰像片的主點連線不在一條直線上 形成折線 稱航線彎曲 規(guī)定航線彎曲度不大于3 航線彎曲度 最大偏移距離 首末像主點連線長度 第二章 航空攝影技術(shù)2 2 豎直航空攝影的基本要求2 2 5 像片旋偏角 飛機(jī)的實際方向與飛行的地面軌跡之間存在的夾角 稱像片旋偏角 懸偏角過大 影像立體相對的范圍 也影響立體觀測效果 第二章 航空攝影技術(shù)2 3 非常規(guī)航空攝影2 3 1 小像幅航空攝影 像幅小于70 70mm 一般飛機(jī)是輕型的 不足 飛行姿態(tài)不穩(wěn)定優(yōu)點 成本低 機(jī)動性好 起降容易 適用范圍 小范圍成圖 精度要求較低的項目 其中 更小的還有無人機(jī)航攝 第二章 航空攝影技術(shù)2 3 非常規(guī)航空攝影2 3 2 多光譜攝影 分波段記錄地物影像 有多光譜攝影 多光譜掃描兩種 各波段記錄 可經(jīng)過后期的合成處理 假彩色成果 人眼分辨灰度能力為16級 分辨彩色能力256級 第二章 航空攝影技術(shù)2 3 非常規(guī)航空攝影2 3 3 機(jī)載SAR成像 微波遙感 全天候全天時 對一些物體有一定的穿透能力 主要獲取高程數(shù)據(jù) 第二章 航空攝影技術(shù)2 3 非常規(guī)航空攝影2 3 4 航天攝影 衛(wèi)星或其他航天飛行器 膠片需要回收 像移補(bǔ)償 比例尺小 第二章 航空攝影技術(shù)2 4 GPS在空中攝影中的應(yīng)用 2 4 1 GPS輔助空中攝影1 導(dǎo)航 精度較低 單點定位即可 重疊度 比例尺 2 GPS輔助空三需要精度高 高精度的相位差分GPS動態(tài)定位技術(shù) 2 4 2 IMU DGPS可直接提供外方位元素 第三章 航空攝影工作的實施3 1 航攝準(zhǔn)備 任務(wù)委托 簽訂合同 航攝技術(shù)計劃制定 航攝申請與審批航空攝影實施 攝影處理 資料檢查驗收 計劃設(shè)計內(nèi)容 航攝區(qū)域范圍確定 劃分?jǐn)z區(qū) 確定航攝基準(zhǔn)面 航線敷設(shè)方法 航攝目的 內(nèi)容 攝區(qū)編碼 代號 成圖比例尺 分區(qū)情況 任務(wù)量 第三章 航空攝影工作的實施3 1 航攝準(zhǔn)備3 1 1 確定航攝設(shè)計用圖 1 最近出版的基本比例尺地形圖2 成圖比例設(shè)計用圖比例 1 10001 10000 1 100001 25000 50000 1 1000001 100000 250000 第三章 航空攝影工作的實施3 1 航攝準(zhǔn)備3 1