航空遙感學(xué)習(xí)..ppt

第五章航空遙感 概述 航空遙感是以中低空遙感平臺(tái)為基礎(chǔ)進(jìn)行攝影 或掃描 成像的遙感方式 航空遙感所獲取的圖像空間分辨率較高 且具有較大的靈活性 適合比較微觀的空間結(jié)構(gòu)的研究分析 飛機(jī)和氣球的航線和高度可以在一定范圍內(nèi)變化 而且便于載人和資料回收一集設(shè)備的檢修更換 但是航空要搞得費(fèi)用十分昂貴 不可能在短期內(nèi)對(duì)同一區(qū)域反復(fù)攝影成像 因而限制了航空遙感在動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究方面的應(yīng)用 航空遙感系統(tǒng) 一航空遙感平臺(tái)航空遙感平臺(tái)一般是指高度在80km以下的遙感平臺(tái) 主要包括飛機(jī)和氣球兩種 航空平臺(tái)的飛行高度較低 機(jī)動(dòng)靈活 而且不受地面條件限制 調(diào)查周期短資料回收方便 因此其應(yīng)用十分廣泛 二航空遙感方式 為了獲得航空遙感的基礎(chǔ)資料 首先要進(jìn)行航空攝影 通常進(jìn)行一下工作 一是攝影前的準(zhǔn)備工作 當(dāng)航空攝影區(qū)域較大和區(qū)域內(nèi)地形起伏明顯時(shí) 應(yīng)當(dāng)在舊的地圖上將區(qū)域劃分為若干分區(qū) 然后編輯航空攝影設(shè)計(jì)書 包括確定航空攝影比例尺 航空攝影機(jī)的選擇 攝影航高的確定 航向和旁向重疊的計(jì)算 攝影極限和航線間距的確定等工作 同時(shí)計(jì)算曝光間隔和曝光時(shí)間 編輯航空攝影領(lǐng)航圖 二是空中攝影的實(shí)施 航空攝影必須按航空攝影計(jì)劃書驚醒 攝影時(shí)還應(yīng)考慮風(fēng)向和風(fēng)速 依據(jù)攝影時(shí)的風(fēng)速和飛機(jī)速度 進(jìn)行偏流角的修正 使攝影方向與設(shè)計(jì)一致 通常采用的定向裝置按航空攝影設(shè)計(jì)航線進(jìn)行 保持?jǐn)z影航線互相平行 攝影時(shí)間一般在上午9時(shí)至下午4時(shí) 攝影完畢后 應(yīng)即時(shí)進(jìn)行攝影處理 航空攝影的基本分類 根據(jù)用途的不同 航空攝影可選用不同的方式 以得到功能不同的航空像片 一 按像片傾斜角分類 像片傾斜角是航空攝影機(jī)主光軸與通過透鏡中心的地面鉛垂線 主垂線 間的夾角 可分為垂直攝影和傾斜攝影 傾斜角等于0 的 是垂直攝影 這時(shí)主光軸垂直于地面 與主垂線重合 感光膠片與地面平行 但由于飛行中的各種原因 傾斜角不可能絕對(duì)等于0 一般凡傾斜角小于3 的稱垂直攝影 由垂直攝影獲得的像片稱為水平像片 水平像片上地物的影像 一般與地面物物體頂部的形狀基本相似 像片各部分的比例尺大致相同 水平像片能夠用來判斷各目標(biāo)的位置關(guān)系和量測(cè)距離 傾斜角大于3 的 稱為傾斜攝影 所獲得的像片稱為傾斜像片 這種像片可單獨(dú)使用 也可以與水平像片配合使用 二 按感光材料分類可分為普通黑白攝影 天然彩色攝影 黑白紅外攝影 彩色紅外攝影 多光譜攝影和機(jī)載側(cè)視雷達(dá) 1 普通黑白攝影 這是城市航空攝影測(cè)量中使用的基本資料 這類像片就有幾何形變小 像片傾斜角小 空間分辨率高以及可進(jìn)行立體觀察等特點(diǎn) 其用途極廣 2 天然彩色攝影 能較好的現(xiàn)實(shí)景物的天然色彩且具有較高的空間分辨率 其信息量比黑白像片豐富得多 但由于藍(lán)光在穿過大氣時(shí)被嚴(yán)重散射 使彩色航片的色調(diào)存在著不飽和度 偏藍(lán)綠色及波譜分辨率下降等缺陷 所以目前航空攝影一般都濾去藍(lán)光波段 增加近紅外通道 同時(shí)采用彩紅外膠片成像 3 黑白紅外攝影 是在攝影時(shí)加用黑白濾光片 濾去全部可見光 或爆率可見光的部分波長(zhǎng)范圍 同時(shí)使用增感紅外膠片而得 4 彩色紅外攝影 由于在攝影時(shí)濾去了藍(lán)光波段 大氣散射的影響減小 色調(diào)飽和度高 圖像清晰 在航空遙感中得到了廣泛應(yīng)用 5 多光譜攝影 通過加不同濾光片和使用敏感波段不同的黑白膠片攝影 可以同時(shí)獲取多個(gè)波段的黑白航空像片 這種多譜段航片既可分波段使用 以分析對(duì)該波段蜜柑的地物類別和現(xiàn)象 也可以進(jìn)行彩色合成 制成模擬的天然彩色航片或彩色紅外航片等 亦可進(jìn)行光學(xué)相關(guān)掩膜等處理 以突出顯示某些信息 6 機(jī)載側(cè)視雷達(dá) 是一種主動(dòng)式微波傳感器 由于發(fā)射到地表的微波散射情況隨物質(zhì)種類和地表粗糙度的不同而變化 因此較高空間分辨率的雷達(dá)圖像上包含地物的很多信息 三 按攝影實(shí)施方式1 單片攝影 為特點(diǎn)目標(biāo)或小地塊進(jìn)行的攝影 一般獲得一張 一對(duì)或數(shù)張不練需的像片 2 單航線攝影 沿一條航線對(duì)地面上狹長(zhǎng)地帶或線狀地物 如鐵路 公路 河流 管道等 進(jìn)行連續(xù)的攝影 為了使相鄰兩像片之間沒有航攝漏洞 也為了做立體觀察 應(yīng)使相鄰兩像片之間有一部分互相重疊 這重疊的部分叫做航向重疊 航向重疊的面積與一張像片的總面積之比稱為航向重疊度 一般為60 不得小于53 3 多航線攝影 這是沿?cái)?shù)條平行的直線航向?qū)σ粋€(gè)廣大區(qū)域進(jìn)行的連續(xù)的 布滿全區(qū)的攝影 它是由幾個(gè)互相平行的 互相連續(xù)并有一定重疊部分的單航線攝影組成的 除了有航向重疊外 在相鄰航線的諸相鄰像片之間也有一定的重疊 稱為旁向重疊 旁向重疊面積與一張像片總面積之比稱為旁向重疊度 一般為15 30 為了避免飛行距離太長(zhǎng)可能產(chǎn)生較大飛行偏差 一般限制航線的長(zhǎng)度為60 120km 航線一般為東西 或南北 方向飛行的航線 四 按攝影比例尺1 大比例尺航空攝影 像片比例尺大于1 1萬 2 中比例尺航空攝影 像片比例尺為1 1萬 1 3萬 3 小比例尺航空攝影 像片比例尺為1 3萬 1 10萬 4 超小比例尺航空攝影 像片比例尺為1 10萬 1 25萬 航空遙感的特點(diǎn) 航空遙感是遙感技術(shù)的重要組成部分 與其他遙感技術(shù)系統(tǒng)相比 具有很多優(yōu)點(diǎn) 1 航空遙感空間分辨率高 信息容量大 利用航空像片 可以取得較精確的位置 方位 距離 面積 高度 體積和坡度等數(shù)據(jù) 2 航空遙感靈活 適用于一些專題遙感研究 它可以根據(jù)用戶的需求 靈活選擇具有特定空間分辨率 波譜分辨率 時(shí)間分辨率的傳感器 設(shè)計(jì)航空測(cè)量飛行的方案和路線等 3 航空遙感作為實(shí)驗(yàn)性技術(shù)系統(tǒng) 是各種星載遙感儀器的先行檢驗(yàn)者 一般來說 檢驗(yàn)傳感器的功能首先需要遙感飛機(jī)作為平臺(tái)在地面試驗(yàn)場(chǎng)上空收集數(shù)據(jù) 尅可以認(rèn)為一切星載遙感儀器都是以機(jī)載實(shí)驗(yàn)為前提的 4 信息獲取方便 航天遙感需要衛(wèi)星 因此受到時(shí)間和空間限制 不能隨時(shí)對(duì)干興趣的目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè) 而航空攝影的平臺(tái)主要是飛機(jī) 受到的限制少 可以隨時(shí)隨地度需要偵察或普查的地區(qū)盡心遙感 與其他遙感技術(shù)系統(tǒng)一樣 航空遙感也有其固有的弱點(diǎn) 主要表現(xiàn)在 航空遙感受天氣等條件限制大 航空遙感的觀測(cè)范圍受到限制 航空遙感數(shù)據(jù)的周期性和連續(xù)性不如航天遙感 航空像片的幾何特性與物理特性 航攝像片是空中用航攝儀對(duì)地面攝影取得的 它是地面的中心投影 因?yàn)楹綌z時(shí) 各地物點(diǎn)的光線都通過航攝儀物鏡中心 投影中心 后與底片 投影面 相交 底片感光 產(chǎn)生地物點(diǎn)的影像 中心投影構(gòu)成的像有正負(fù)之分 根據(jù)透鏡成像原理 如果物體和投影面位于投影中心兩側(cè) 其投影像為負(fù)像 物體和投影面位于同一側(cè)時(shí) 得到正像 因此 航片是地面的中心投影正像 航空像片的比例尺 像片比例尺 航空像片上某線段長(zhǎng)度 ab 與地面相應(yīng)線段長(zhǎng)度之比 AB 用1 M表示1 M f H ab ABf 物鏡的焦距 H 飛行器的相對(duì)航高F可在像片的邊緣獲相應(yīng)的影像資料 航攝報(bào)告 設(shè)計(jì) 中找到 H由攝影部門提供 航高 地形起伏會(huì)影響比例尺主比例尺 用航高儀記錄的像主點(diǎn)航高計(jì)算的像片比例尺 平坦地區(qū) 在平坦地區(qū) 當(dāng)像片傾角小于1 時(shí) 由于地形起伏和像片傾斜所引起的誤差很小 像片上各部分比例尺變化也很小 故可用像片的平均比例尺作為像片的比例尺 丘陵地區(qū) 丘陵地區(qū)由于地形起伏引起投影差 使像片各處的比例尺不一致 所以不能采用上述像片平均比例尺的方法 而必須按測(cè)站求各點(diǎn)的平均比例尺 航空像片上特殊的點(diǎn)線 1 像主點(diǎn) 主光軸OS與像平面垂直的焦點(diǎn)o稱為像主點(diǎn) 地面上的響應(yīng)點(diǎn)稱為地主點(diǎn)O 2 像底點(diǎn) 通過鏡頭中心S的鉛垂線 即主垂線NSn 與像面的交點(diǎn)n稱為像底點(diǎn) 地面上的相應(yīng)點(diǎn)稱為像底點(diǎn)N 地面上的鉛垂線投影通過像底點(diǎn) 3 等角點(diǎn) 主光軸SO與主垂線NSn夾角a 即像片傾角 的二等分線與像平面及地面的交點(diǎn) 都稱為等角點(diǎn) 用c 像片上的等角點(diǎn) 及C 地面上等角點(diǎn) 表示 4 主縱線 包括主光軸與鉛垂線的平面 主垂面W 與像平面的交線vv 為主縱線 它在地面上相應(yīng)線為攝影方向線VV 5 主橫線 在像片上凡與主縱線垂直的線 稱為像水平線hh 通過像主點(diǎn)的像水平線為主橫線hoh o 6 等比線 像平面上通過等角點(diǎn)c的像水平線 稱為等比線hch c 在此線上的像片比例尺與同一航高的水平像片的比例尺相等 7 真水平線 通過鏡頭中心S所做的水平面與像片面的交線hih i 8 主合點(diǎn) 主縱點(diǎn)與真水平線的交點(diǎn)i 9 透視軸 延長(zhǎng)像片面與地平面相交的直線為透視軸TT 航空像片的物理特性 一 基本概念1 色調(diào) 是地物電磁輻射能量在像片上的模擬記錄 在黑白像片上表現(xiàn)為不同的明暗程度 灰度 在彩色像片上表現(xiàn)為不同的顏色 色彩 2 色彩 彩色像片上某一部分的顏色稱為色彩 它能反映物體輻射或發(fā)射的輻射光譜特性 3 灰階 灰度是定量地表示黑白像片上某一部分黑白深淺程度的特征量 一般以灰度等于0表示全黑 灰度等于1表示全白 0 灰度 1 灰階的總數(shù)只能取整數(shù) 不能取小數(shù)或負(fù)數(shù) 4 亮度系數(shù) 在航空像片中 常常使用亮度系數(shù)這個(gè)量來表示地物反射 或發(fā)射 光的能力 亮度系數(shù)P的定義是 在相同照度下 某物體表面亮度與絕對(duì)白色的理想物體表面亮度之比 一般以垂直于物體表面方向上的亮度系數(shù)作為該物體的亮度系數(shù) 連讀系數(shù)的基本特點(diǎn) 1 物體的亮度系數(shù)的范圍很大 不同類物體之間的亮度系數(shù)的差別可能相當(dāng)大 2 同類物體 由于干濕程度不同 其亮度系數(shù)也不同 干燥物體的P值大 潮濕物體的P值小 3 表面光滑的物體的亮度系數(shù)比表面粗糙物體的亮度系數(shù)大 4 物體的亮度系數(shù)與其顏色有關(guān) 像片的立體觀測(cè) 用光學(xué)儀器或肉眼對(duì)一定重疊率的像對(duì)進(jìn)行觀察 獲得地物和地形的光學(xué)立體模型 稱為像片的立體觀察 它的原理是根據(jù)人對(duì)物體的雙眼觀察 像對(duì)的立體觀察條件必須是由不同的攝影站對(duì)同一地區(qū)所攝影的兩張像片 兩張像片的比例尺相差不得超過16 兩眼必須分別各看兩張像片上的相應(yīng)影像 即左眼看左像 右眼看右像 像片所安放的位置 必須能使相