太原理工大學(xué)攝影測量學(xué)-第二章攝影的基本知識

1、第二章第二章 攝影的基本知識攝影的基本知識1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機2. 2. 航空攝影的基本要求航空攝影的基本要求3. 3. 航攝像片的誤差及其處理航攝像片的誤差及其處理第二章第二章 攝影的基本知識攝影的基本知識1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 v一、攝影的基本原理一、攝影的基本原理v二、攝影機的基本結(jié)構(gòu)二、攝影機的基本結(jié)構(gòu)v三、攝影機簡介三、攝影機簡介n非量測用相機n航攝相機 一、攝影的一、攝影的基本原理基本原理1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 一、攝影的一、攝影的基本原理基本原理 根據(jù)根據(jù)小孔成像原理小孔成像原理，用一個攝

2、影，用一個攝影物鏡物鏡代替小孔，在像面處代替小孔，在像面處放置放置感光材料感光材料，物體的投射光線經(jīng)攝影物鏡后，物體的投射光線經(jīng)攝影物鏡后聚集聚集于感光材于感光材料上，感光材料受成像光線的光化學(xué)作用后生產(chǎn)料上，感光材料受成像光線的光化學(xué)作用后生產(chǎn)潛像潛像，再經(jīng)，再經(jīng)攝影處理攝影處理得到光學(xué)得到光學(xué)影像影像，這一過程稱為，這一過程稱為攝影攝影。 攝影的主要工具是攝影的主要工具是攝影機攝影機。 攝影物體再感光材料上的影像是攝影所獲得的成果，此攝影物體再感光材料上的影像是攝影所獲得的成果，此成果統(tǒng)稱為成果統(tǒng)稱為像片像片。1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 一、攝影的一、攝影的基本原

3、理基本原理1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 負片和正片負片和正片負片：對黑白攝影而言，黑白灰度與被攝物的明亮程度負片：對黑白攝影而言，黑白灰度與被攝物的明亮程度相反相反。正片：黑白灰度與被攝物的明亮程度正片：黑白灰度與被攝物的明亮程度一致一致。成像平面（像成像平面（像框平面）框平面）AbaBO攝影物鏡攝影物鏡二、攝影機的二、攝影機的基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 攝影機的基本結(jié)構(gòu)包括攝影機的基本結(jié)構(gòu)包括鏡箱鏡箱和和暗箱暗箱兩個部分。兩個部分。二、攝影機的二、攝影機的基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 二

4、、攝影機的二、攝影機的基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 鏡箱鏡箱是攝影機的是攝影機的光學(xué)部分光學(xué)部分，它包括，它包括物鏡筒物鏡筒、鏡箱體鏡箱體和和像框平面像框平面。物鏡筒物鏡筒內(nèi)嵌有內(nèi)嵌有攝影物鏡攝影物鏡、光圈光圈和和快門快門，光線由物鏡筒進入攝影，光線由物鏡筒進入攝影機內(nèi)。機內(nèi)。像框平面像框平面就是光線通過攝影物鏡后的就是光線通過攝影物鏡后的成像平面成像平面。鏡箱體鏡箱體是一可以調(diào)節(jié)攝影物鏡與像框平面之間距離的是一可以調(diào)節(jié)攝影物鏡與像框平面之間距離的封閉筒封閉筒。暗箱暗箱是存放感光材料用的，安裝在鏡箱體的后面，攝影時借助機是存放感光材料用的，安裝在鏡箱體的

5、后面，攝影時借助機械或其他裝置的作用，使感光材料展平并緊貼在像框平面上。械或其他裝置的作用，使感光材料展平并緊貼在像框平面上。（一）攝影機（一）攝影機物鏡物鏡1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 攝影機攝影機物鏡物鏡是一個復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，它由多個透鏡組合而成，在是一個復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，它由多個透鏡組合而成，在攝影時起攝影時起成像和聚光成像和聚光作用。作用。單透鏡物鏡有各種像差，為單透鏡物鏡有各種像差，為克服像差克服像差的影響，一般攝影機物鏡都的影響，一般攝影機物鏡都是由是由幾個組合透鏡幾個組合透鏡組合而成。組合而成。（一）攝影機（一）攝影機物鏡物鏡1. 1. 攝影基本原理與攝影機

6、攝影基本原理與攝影機 AB是一平行于主光軸的是一平行于主光軸的光線，經(jīng)物鏡諸透鏡界面光線，經(jīng)物鏡諸透鏡界面折射后得折射光線折射后得折射光線CD，CD與主光軸相交于主光軸與主光軸相交于主光軸F點，延長點，延長AB和和CD交于交于點點h，過，過h作垂直于主光作垂直于主光軸的軸的主平面主平面Q，發(fā)現(xiàn)平行，發(fā)現(xiàn)平行于主光軸的諸投射光線的于主光軸的諸投射光線的折射光線，都在平面折射光線，都在平面Q上上發(fā)生折射現(xiàn)象。發(fā)生折射現(xiàn)象。1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 主平面主平面Q和和Q將空間分為兩部分，物將空間分為兩部分，物體所處的稱為體所處的稱為物方空間物方空間，影像所處的，影像所處的

7、稱為稱為像方空間像方空間。Q和和Q也相應(yīng)稱為也相應(yīng)稱為物物方方主主平面平面和和像方像方主主平面平面。平面。平面Q和和Q與物鏡主光軸的交點與物鏡主光軸的交點S和和S相應(yīng)稱為相應(yīng)稱為物物方方主點主點和和像方像方主點主點。與主光軸斜交的諸投射光線折射后交于主光軸的與主光軸斜交的諸投射光線折射后交于主光軸的F點，稱為點，稱為物方焦點物方焦點；由物方平；由物方平行于主光軸的諸投射光線折射后交于主光軸的行于主光軸的諸投射光線折射后交于主光軸的F點，稱為點，稱為像方焦點像方焦點。S到到F的距離的距離稱為稱為物方焦距物方焦距，用，用f表示，表示，S到到F的距離稱為的距離稱為像方焦距像方焦距，用，用f表示。表示

8、。過像方焦點作垂直主光軸的平面稱為過像方焦點作垂直主光軸的平面稱為焦平面焦平面。ff（一）攝影機（一）攝影機物鏡物鏡1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 在由物點發(fā)射的諸入射光線和經(jīng)物鏡出射的諸成像光線中，有在由物點發(fā)射的諸入射光線和經(jīng)物鏡出射的諸成像光線中，有一對共軛一對共軛光線光線，其入射光線與主光軸的夾角，其入射光線與主光軸的夾角和出射成像光線與主光軸的夾角和出射成像光線與主光軸的夾角恰恰好相等好相等。共軛光線與主光軸的交點分別為共軛光線與主光軸的交點分別為k和和k，稱點，稱點k為為前方節(jié)點前方節(jié)點，又稱，又稱物方節(jié)物方節(jié)點點；點；點k為為后方節(jié)點后方節(jié)點，又稱，又稱像方

9、節(jié)點像方節(jié)點。ABabQQFFSSPP kk（一）攝影機（一）攝影機物鏡物鏡1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 一個物鏡有一對主點、一對焦點和一對節(jié)點一個物鏡有一對主點、一對焦點和一對節(jié)點。當物方空間和。當物方空間和像方空間介質(zhì)相同時，像方空間介質(zhì)相同時，理想的物鏡理想的物鏡，一對節(jié)點正好與一對主一對節(jié)點正好與一對主點重合點重合。這時物鏡的主點就具有節(jié)點的特性，即。這時物鏡的主點就具有節(jié)點的特性，即 ，像方焦距等于物方焦距。，像方焦距等于物方焦距。 假定物鏡的兩個主平面重合，則共軛光線重合為假定物鏡的兩個主平面重合，則共軛光線重合為一條直線一條直線，此時，投射光線和折射光線為

10、一條直線，此時，投射光線和折射光線為一條直線，稱為稱為主光線主光線，主光主光線在攝影測量中有很重要的意義線在攝影測量中有很重要的意義。（二）（二）成像公式成像公式1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 物點物點A到物方主平面到物方主平面H的距離的距離D，稱為，稱為物距物距；像點；像點a到像方主平面到像方主平面H 的距離的距離d，稱為，稱為像距像距。物鏡的。物鏡的焦距為焦距為f。由光學(xué)成像公式可知：。由光學(xué)成像公式可知：f1d1D1（二）（二）成像公式成像公式1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 構(gòu)像公式構(gòu)像公式:表示一個物點發(fā)出的所有投射光線，經(jīng)表示一個物點發(fā)出的

11、所有投射光線，經(jīng)理想物鏡理想物鏡后所有對應(yīng)的后所有對應(yīng)的折射光線仍然會聚于一個像點上，則這個像點折射光線仍然會聚于一個像點上，則這個像點是清晰的。是清晰的。若物距和像距分別取焦點若物距和像距分別取焦點f和和f為起算點，相應(yīng)的為起算點，相應(yīng)的物距和像距用物距和像距用x和和x表示，則得構(gòu)像公式的另一種形式：表示，則得構(gòu)像公式的另一種形式：2x xff1d1D1（三）（三）光圈和光圈號數(shù)光圈和光圈號數(shù)1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 實際使用的物鏡都不是理想的，通過物鏡實際使用的物鏡都不是理想的，通過物鏡邊緣部分的投射光線都會引起較大的影像邊緣部分的投射光線都會引起較大的影像模糊

12、和變形模糊和變形。為限制物鏡邊緣部分的使。為限制物鏡邊緣部分的使用，并用，并控制和調(diào)節(jié)進入物鏡的光量控制和調(diào)節(jié)進入物鏡的光量，通，通常在物鏡筒中間設(shè)置一個常在物鏡筒中間設(shè)置一個光圈光圈。有效孔徑有效孔徑(光束直徑光束直徑)與物鏡焦距與物鏡焦距f之比稱之比稱相相對孔徑對孔徑( /f)。相對孔徑的倒數(shù)相對孔徑的倒數(shù) F f/ ，稱為光圈號數(shù)。，稱為光圈號數(shù)。（三）（三）光圈和光圈號數(shù)光圈和光圈號數(shù)1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 平行光線經(jīng)物鏡成像于焦面上，單位面積平行光線經(jīng)物鏡成像于焦面上，單位面積影像的亮度與影像的亮度與有效孔徑的有效孔徑的平方平方成正比，而成正比，而與與物

13、鏡焦距的物鏡焦距的平方平方成反比，也就是與成反比，也就是與相對相對孔徑的平方孔徑的平方成正比，與成正比，與光圈號數(shù)的平方光圈號數(shù)的平方成成反比。反比。光圈號數(shù)越小，光圈就越大，能通過的光光圈號數(shù)越小，光圈就越大，能通過的光線越多，聚焦在感光物上的亮度就越高線越多，聚焦在感光物上的亮度就越高（越亮）；反之，使用的光圈號數(shù)越大，（越亮）；反之，使用的光圈號數(shù)越大，影像亮度就越小。影像亮度就越小。（三）（三）光圈和光圈號數(shù)光圈和光圈號數(shù)1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 F系數(shù)衡量鏡頭孔徑大小的量：系數(shù)衡量鏡頭孔徑大小的量：F/1.4、F/2、F/2.8、F/4、F/5.6、F/8

14、、F/11、F/16、F/22、F/32。 F越大，鏡頭孔徑越小，越大，鏡頭孔徑越小，小光小光圈圈；反之，；反之， F越小，孔徑越越小，孔徑越大，大，大光圈大光圈。向某一方向變化一級向某一方向變化一級F系數(shù)就意系數(shù)就意味著進入鏡頭的光通量加倍或味著進入鏡頭的光通量加倍或者減半。者減半。（四）（四）景深和超焦點距離景深和超焦點距離1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 景深景深是指照片上可以認為是指照片上可以認為清晰的區(qū)域里最近點到最遠點間的距離。清晰的區(qū)域里最近點到最遠點間的距離。把攝影對光調(diào)焦于把攝影對光調(diào)焦于D距離時距離時遠景點遠景點B和遠景點和遠景點C之間的縱深間距之間的縱

15、深間距，稱為景，稱為景深。深。2222(/):BCD kDDDfDkfk光圈號數(shù)模糊圈直徑（四）（四）景深和超焦點距離景深和超焦點距離1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 超焦點距離：當物鏡對光調(diào)焦某一距離超焦點距離：當物鏡對光調(diào)焦某一距離D，能剛好使，能剛好使無窮遠處的景物構(gòu)無窮遠處的景物構(gòu)像清晰，像清晰，這一調(diào)焦距離稱為這一調(diào)焦距離稱為超焦點距離超焦點距離，也是對光于無窮遠時景深的，也是對光于無窮遠時景深的近近景點距離景點距離。（五）（五）快門快門曝光量曝光量HEt（其中（其中E為照度，為照度，t為曝光時間）為曝光時間）如果保持原光圈號數(shù)不變，而曝光時間改變一檔，或者保持原

16、曝光時間如果保持原光圈號數(shù)不變，而曝光時間改變一檔，或者保持原曝光時間不變，而光圈號數(shù)改一檔，則曝光量將改變一倍。不變，而光圈號數(shù)改一檔，則曝光量將改變一倍?？扉T快門是一個是一個使膠片不曝光的擋板使膠片不曝光的擋板，只有當快門按鈕按下時它才打開讓光，只有當快門按鈕按下時它才打開讓光線通過。線通過。B 1 2 4 8 15 30 60 125 300 這些數(shù)值均是以秒為單位的這些數(shù)值均是以秒為單位的曝光時間倒數(shù)曝光時間倒數(shù)。例如。例如4代表代表1/4s。1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 三、攝影機三、攝影機簡介簡介1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 攝影機按

17、使用目的可分為攝影機按使用目的可分為專業(yè)攝影機專業(yè)攝影機和和普通攝普通攝影機影機兩大類。兩大類。 量測用的攝影機屬專業(yè)攝影機，它能攝取適合量測用的攝影機屬專業(yè)攝影機，它能攝取適合攝影測量用的像片，普通攝影機指日常生活中攝影測量用的像片，普通攝影機指日常生活中用來攝取生活照片或其他用的攝影機。用來攝取生活照片或其他用的攝影機。（一）（一）普通攝影機普通攝影機 非量測用攝影機指不是專為攝影測量目的而設(shè)計的攝影機。非量測用攝影機指不是專為攝影測量目的而設(shè)計的攝影機。1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 （二）（二）量測用攝影機量測用攝影機量測用攝影機攝影機指的是航空攝影機、地面攝影測

18、量用的攝影經(jīng)量測用攝影機攝影機指的是航空攝影機、地面攝影測量用的攝影經(jīng)緯儀，以及近景攝影測量用的攝影機。緯儀，以及近景攝影測量用的攝影機。這類攝影機的對這類攝影機的對物鏡物鏡要求較高，且要求較高，且機械結(jié)構(gòu)機械結(jié)構(gòu)要穩(wěn)定。對航空攝影機要穩(wěn)定。對航空攝影機而言，還要求整個攝影系統(tǒng)應(yīng)具備攝影過程的而言，還要求整個攝影系統(tǒng)應(yīng)具備攝影過程的自動化裝置自動化裝置。安裝在飛機上對地面能安裝在飛機上對地面能自動地進行連續(xù)攝影自動地進行連續(xù)攝影的攝影機稱為的攝影機稱為航攝儀航攝儀。1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 （二）（二）量測用攝影機量測用攝影機特點特點量測用攝影機的像距是一個固定的已

19、知值量測用攝影機的像距是一個固定的已知值；1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 主距？主距？ABabQQFFSSPP kko像距？像距？焦距？焦距？f1d1D1像主點(o)與物鏡后節(jié)點之間的距離稱為攝影機主距，也叫像片主距（像距）。（二）（二）量測用攝影機量測用攝影機特點特點1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 ABabQQFFSSPP kko像距像距=主距主距 焦距焦距長焦距長焦距 （f 255 mm） 常角常角中焦距（中焦距（f : 102255 mm） 寬角寬角短焦距（短焦距（f 102 mm） 特寬角特寬角像場角像場角01052001052750752（

20、二）（二）量測用攝影機量測用攝影機特點特點1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 主距主距(f)像場角像場角(2)短焦距短焦距 102 mm特寬角特寬角 105o中焦距中焦距 102255 mm寬角寬角 75o105o長焦距長焦距 255 mm常角常角 75ou 像場角大，主距短，攝得的面積大，攝影的比例尺較小像場角大，主距短，攝得的面積大，攝影的比例尺較小u 像場角小，主距長，攝得的面積小，攝影的比例尺較大像場角小，主距長，攝得的面積小，攝影的比例尺較大（二）（二）量測用攝影機量測用攝影機特點特點量測用攝影機的量測用攝影機的像距是一個固定的已知值像距是一個固定的已知值，幾乎等于

21、攝影機物鏡的焦距。，幾乎等于攝影機物鏡的焦距。量測用攝影機承片框上具有量測用攝影機承片框上具有框標框標；量測用攝影機的量測用攝影機的內(nèi)方位元素內(nèi)方位元素（x0, y0, f）值是己知的。）值是己知的。1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 機械框標機械框標光學(xué)框標光學(xué)框標(x0, y0)數(shù)字航攝儀不再需要框標！數(shù)字航攝儀不再需要框標?。ㄈ┖綌z相機的分類與發(fā)展（三）航攝相機的分類與發(fā)展航攝相機因裝載平臺不同，分為航天測繪相機、航空測繪相機。航攝相機因裝載平臺不同，分為航天測繪相機、航空測繪相機。航天、航空測繪相機由回收型向傳輸型、由模擬向數(shù)字化轉(zhuǎn)變。航天、航空測繪相機由回收型向傳

22、輸型、由模擬向數(shù)字化轉(zhuǎn)變。1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 （四）膠片型（四）膠片型航攝儀航攝儀1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 航攝像片的大小為航攝像片的大小為18 cm*18 cm, 23 cm*23 cm, 30 cm*30 cm。（四）膠片型（四）膠片型航攝儀航攝儀總的要求是成像清晰、分解力高、透光力強、幾何精度好、操作簡便。總的要求是成像清晰、分解力高、透光力強、幾何精度好、操作簡便。v鏡頭質(zhì)量要求分解力高、畸變小、透光力強、焦面照度分布均勻、光學(xué)鏡頭質(zhì)量要求分解力高、畸變小、透光力強、焦面照度分布均勻、光學(xué)影像反差能力強；影像反差能力強；v快

23、門具有較寬的曝光時間變更范圍和曝光系數(shù)；快門具有較寬的曝光時間變更范圍和曝光系數(shù)；v安放在飛機上的航攝儀應(yīng)具有良好的減震作用，以防止由于飛機震動而安放在飛機上的航攝儀應(yīng)具有良好的減震作用，以防止由于飛機震動而引起影模糊；引起影模糊；v要有精密的壓平裝置；要有精密的壓平裝置；v要有精密的內(nèi)方位元素和框標標志；要有精密的內(nèi)方位元素和框標標志；v要有完整的自動控制裝置；要有完整的自動控制裝置；v應(yīng)有足夠的附加記錄，如框標標志、壓平標志、片號、時鐘、攝影機內(nèi)應(yīng)有足夠的附加記錄，如框標標志、壓平標志、片號、時鐘、攝影機內(nèi)方位測定值、水氣泡等，為測量處理提供必要的技術(shù)參數(shù)。方位測定值、水氣泡等，為測量處理

24、提供必要的技術(shù)參數(shù)。1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 （五）（五）CCD數(shù)字數(shù)字航攝儀航攝儀目前數(shù)碼相機的核心成像部件有兩種：一種是廣泛目前數(shù)碼相機的核心成像部件有兩種：一種是廣泛使用的使用的CCD（ Charge Coupled Device，電荷藕合），電荷藕合）元件；另一種是元件；另一種是CMOS（ Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物導(dǎo)體）器件，互補金屬氧化物導(dǎo)體）器件1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 圖象處理器 存儲器光線光線模擬圖象信號數(shù)字圖象信號壓縮圖象信號v 數(shù)字成圖相

25、機數(shù)字成圖相機(Digital Mapping Camera，簡稱，簡稱DMC)系統(tǒng)是一個專系統(tǒng)是一個專門用于光譜攝影的門用于光譜攝影的高分辨率和高精高分辨率和高精度數(shù)字攝影系統(tǒng)度數(shù)字攝影系統(tǒng)，DMC技術(shù)上突破技術(shù)上突破的標志在于從完成小比例尺攝影項的標志在于從完成小比例尺攝影項目到能夠完成高精度、高分辨率的目到能夠完成高精度、高分辨率的大比例尺航攝工程項目大比例尺航攝工程項目。（五）（五）CCD數(shù)字數(shù)字航攝儀航攝儀1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 v傳統(tǒng)膠片式航攝儀與數(shù)字航攝儀的對比傳統(tǒng)膠片式航攝儀與數(shù)字航攝儀的對比1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 特

26、性比較特性比較子特性比較子特性比較數(shù)字航攝儀數(shù)字航攝儀膠片式航攝儀膠片式航攝儀備注備注感光原理感光原理比較比較感光原理差異感光原理差異平面分布結(jié)構(gòu)平面分布結(jié)構(gòu)信息存儲方式信息存儲方式光電轉(zhuǎn)換信號光電轉(zhuǎn)換信號顆粒均一規(guī)則排列顆粒均一規(guī)則排列信息損失信息損失顆粒噪聲不確定性顆粒噪聲不確定性顆粒大小不均不規(guī)則顆粒大小不均不規(guī)則無損記錄無損記錄數(shù)字航攝儀量化級明顯數(shù)字航攝儀量化級明顯優(yōu)于膠片，數(shù)字航攝平優(yōu)于膠片，數(shù)字航攝平面量測精度好，數(shù)字比面量測精度好，數(shù)字比膠片利于存儲膠片利于存儲分辨率分辨率像空間分辨率像空間分辨率膠片掃描分辨率膠片掃描分辨率120光學(xué)線對光學(xué)線對/mm48 bit80-140光

27、學(xué)線對光學(xué)線對/mm最多最多24 bitCCD成像后比常規(guī)掃描成像后比常規(guī)掃描成像分辨率高成像分辨率高數(shù)字航攝儀高數(shù)字航攝儀高感光特性感光特性敏感普譜段敏感普譜段寬容度寬容度0.2-14 m直線直線0.25-0.78 m含趾部和肩部含趾部和肩部數(shù)字航攝儀光譜有害吸數(shù)字航攝儀光譜有害吸收比膠片式大，對天氣收比膠片式大，對天氣及光線等適應(yīng)性強及光線等適應(yīng)性強1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 總體而言，數(shù)字航空攝影較膠片航空攝影的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在：總體而言，數(shù)字航空攝影較膠片航空攝影的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在：直接以直接以數(shù)字形式進行影像記錄和后續(xù)處理數(shù)字形式進行影像記錄和后續(xù)處理，不需

28、暗室及掃描操作，有利，不需暗室及掃描操作，有利于全數(shù)字化流程處理；于全數(shù)字化流程處理；可以以可以以12位或位或16位的輻射量進行影像記錄位的輻射量進行影像記錄，影像信息量更加豐富，可以，影像信息量更加豐富，可以更好地識別陰影中的更好地識別陰影中的地物特征和區(qū)別有微小顏色變化差異地物特征和區(qū)別有微小顏色變化差異的區(qū)域；的區(qū)域；能夠一次飛行獲取能夠一次飛行獲取多光譜影像多光譜影像，而光學(xué)膠片相機則需要多次飛行；，而光學(xué)膠片相機則需要多次飛行；與與POS的集成設(shè)計，有利于測圖過程中的集成設(shè)計，有利于測圖過程中減少對地面控制點的要求減少對地面控制點的要求，具有，具有更好的幾何精度；更好的幾何精度；提高

29、像片重疊度；提高像片重疊度；像移補償更為有利。像移補償更為有利。1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機 在現(xiàn)階段，它還不能完全取代普通攝影機。在現(xiàn)階段，它還不能完全取代普通攝影機。v像幅較小像幅較小，使得其只能適用于對較小面積范圍的攝影測量；，使得其只能適用于對較小面積范圍的攝影測量；v空間分辨率有限；空間分辨率有限；v存在存在電子誤差，快門時滯電子誤差，快門時滯相對于傳統(tǒng)相機來講比較長；相對于傳統(tǒng)相機來講比較長；v透視變形和影像畸變較大透視變形和影像畸變較大。1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機2. 2. 航空攝影的基本要求航空攝影的基本要求3. 3. 航攝像片

30、的誤差及其處理航攝像片的誤差及其處理第二章第二章 攝影的基本知識攝影的基本知識2. 2. 航空攝影的基本要求航空攝影的基本要求 飛機飛行穩(wěn)定性好、保持一定的飛機飛行穩(wěn)定性好、保持一定的高度、航行路線直、飛行速度適高度、航行路線直、飛行速度適宜、續(xù)航時間長。宜、續(xù)航時間長。 航空攝影就是將航空攝影就是將航攝儀航攝儀安放在安放在飛機或其他航空飛行器飛機或其他航空飛行器上，從空中對地上，從空中對地面景物的攝影，也叫面景物的攝影，也叫空中攝影空中攝影。一、豎直一、豎直攝影攝影2. 2. 航空攝影的基本要求航空攝影的基本要求 以測繪地形為目的的空中攝影多以測繪地形為目的的空中攝影多采用豎直攝影采用豎直攝

31、影方方式，要求航攝機在曝光的瞬間物鏡主光軸保持垂直式，要求航攝機在曝光的瞬間物鏡主光軸保持垂直于地面。當然，完全垂直并不可能，按規(guī)定像片傾于地面。當然，完全垂直并不可能，按規(guī)定像片傾角應(yīng)角應(yīng)小于小于2-3。二、攝影二、攝影比例尺比例尺2. 2. 航空攝影的基本要求航空攝影的基本要求 攝影比例尺是航攝計劃攝影比例尺是航攝計劃設(shè)計時設(shè)計時的像片比例尺。的像片比例尺。Hfm1m為像片比例尺分母，為像片比例尺分母，f為攝影機主為攝影機主距，距，H為攝影高度或稱航高。為攝影高度或稱航高。比例尺的選取與比例尺的選取與成圖比例尺成圖比例尺、攝影測量攝影測量內(nèi)業(yè)成圖方法內(nèi)業(yè)成圖方法和和成圖精度成圖精度等因素有

32、關(guān)。等因素有關(guān)。aASEPfH二、攝影二、攝影比例尺比例尺2. 2. 航空攝影的基本要求航空攝影的基本要求 當測繪中、小等比例尺地形圖，攝影比例尺略大于或接近于測圖比例尺。當測繪大比例尺地形圖時，攝影比例尺一般小于測圖比例尺，為測圖比例尺的35倍。mb : 航攝比例尺分母mk : 測圖比例尺分母二、攝影二、攝影比例尺比例尺2. 2. 航空攝影的基本要求航空攝影的基本要求 GSD即為數(shù)碼相機CCD一個像元對應(yīng)的地面尺寸,或理解為數(shù)字影像對地面的采樣間隔。 地面采樣間隔(GSD): Ground Sample Distance瞬時視場(IFOV): Instantaneous Field of V

33、iew 二、攝影二、攝影比例尺比例尺2. 2. 航空攝影的基本要求航空攝影的基本要求 比例尺類型比例尺類型航攝比例尺航攝比例尺成圖比例尺成圖比例尺數(shù)字影像數(shù)字影像GSD（cm）大比例尺大比例尺1:20001:30001:5004-71:40001:60001:1 0007-141:80001:120001:2 00014-28中比例尺中比例尺1:100001:200001:5 00020-401:200001:400001:10 00040-80小比例尺小比例尺1:250001:600001:25 00050-1201:350001:800001:50 00070-160航攝比例尺與成圖比例尺

34、之間的關(guān)系航攝比例尺與成圖比例尺之間的關(guān)系二、攝影二、攝影比例尺比例尺2. 2. 航空攝影的基本要求航空攝影的基本要求 航高是指攝影飛機在攝影瞬間航高是指攝影飛機在攝影瞬間相對某相對某一一基準面基準面的高度的高度，從該水準面起算向，從該水準面起算向上為正號。上為正號。根據(jù)所取根據(jù)所取基準面基準面的不同，航高可分為的不同，航高可分為相對航高相對航高和和絕對航高絕對航高。（1）相對航高相對航高：指攝影機物鏡：指攝影機物鏡相對于相對于某一基準面某一基準面的高度，常稱為攝影航的高度，常稱為攝影航高。按高。按H=mf計算得到。計算得到。（2）絕對航高絕對航高：相對于：相對于平均海平面平均海平面的的航高，

35、指攝影物鏡在攝影瞬間的真實航高，指攝影物鏡在攝影瞬間的真實海拔高度。通過海拔高度。通過H絕絕=H+A地地計算得到。計算得到。二、攝影二、攝影比例尺比例尺2. 2. 航空攝影的基本要求航空攝影的基本要求 如果相鄰兩像片的如果相鄰兩像片的比例尺相差太大比例尺相差太大，則會，則會影響像對的立體觀察影響像對的立體觀察，甚至，甚至無法在儀器上進行作業(yè)。為此，攝影比例尺的變化應(yīng)控制在一定的限無法在儀器上進行作業(yè)。為此，攝影比例尺的變化應(yīng)控制在一定的限制范圍內(nèi)。制范圍內(nèi)。Hfm1HHmm二、攝影二、攝影比例尺比例尺2. 航空攝影的基本要求航空攝影的基本要求 按照攝影測量要求，像片比例尺分母的相對誤差一般按照

36、攝影測量要求，像片比例尺分母的相對誤差一般不應(yīng)超過不應(yīng)超過5的規(guī)定。因此，空中攝影時飛行航高的規(guī)定。因此，空中攝影時飛行航高H的變化量的變化量H（也稱航高（也稱航高差）差）應(yīng)限制為應(yīng)限制為 H 5 H另外，測量規(guī)范還規(guī)定另外，測量規(guī)范還規(guī)定同一航帶內(nèi)同一航帶內(nèi)最大航高與最小航高之差最大航高與最小航高之差不得不得大于大于30 m；攝影區(qū)域內(nèi)攝影區(qū)域內(nèi)實際航高與設(shè)計航高之差實際航高與設(shè)計航高之差不得大于不得大于50 m。三、像片三、像片重疊度重疊度2. 航空攝影的基本要求航空攝影的基本要求 攝影測量使用的航攝像片，要求沿航線飛行方向兩相鄰像片上對所攝地面有一定的重疊度，稱為航向重疊度。對于區(qū)域攝影

37、兩相鄰航帶像片之間也要有一定的影像重疊，稱為旁向重疊度。航向重疊度航向重疊度 Px% Px / lx 100%旁向重疊度旁向重疊度 Py% Py / ly 100% lx ， ly表示像幅的邊長；表示像幅的邊長； Px ， Py表示航向和旁向重疊影像部分的邊長。表示航向和旁向重疊影像部分的邊長。在航向方向必須要三張相鄰像片有公共重疊影像，這一公共重疊部分稱之為三度重疊部分。我國規(guī)范，要求航向重疊度保持在5665，最小不能小于50；旁向重疊度保持在3035，最小不能小于15。v 18x18cm的像片，航向重疊度要求的像片，航向重疊度要求60%以上，不得小以上，不得小于于53%,旁向重疊要求有旁向

38、重疊要求有30%，最少不得小于，最少不得小于15%；v 對于對于23x23cm像幅的像片，航向重疊度要求在像幅的像片，航向重疊度要求在58%以以上，不得小于上，不得小于53%,旁向重疊度要求有旁向重疊度要求有24%,最小不得小最小不得小于于12%。v 像片能覆蓋測區(qū)像片能覆蓋測區(qū)，能進行立體測圖，能進行立體測圖四、航帶四、航帶彎曲彎曲2. 2. 航空攝影的基本要求航空攝影的基本要求 航帶彎曲度是指航帶航帶彎曲度是指航帶兩端像片兩端像片主點主點之間的直線距離之間的直線距離L與偏離該直與偏離該直線線最遠最遠的的像主點像主點到該直線垂距到該直線垂距的比，一般采用百分數(shù)表示：的比，一般采用百分數(shù)表示：

39、%100%RL四、航帶四、航帶彎曲彎曲2. 航空攝影的基本要求航空攝影的基本要求 航帶彎曲度一般規(guī)定不得超過3。航向航向五、像片五、像片旋偏角旋偏角2. 2. 航空攝影的基本要求航空攝影的基本要求 相鄰相鄰兩像片的兩像片的主點連線主點連線與像幅沿航帶飛行方向的與像幅沿航帶飛行方向的兩框標連兩框標連線線之間的夾角稱為之間的夾角稱為像片的旋偏角像片的旋偏角。 對像片的旋偏角，一般要求小于對像片的旋偏角，一般要求小于6，（數(shù)字航攝儀可以放寬到（數(shù)字航攝儀可以放寬到8-11），），而且不能連續(xù)三片有超過而且不能連續(xù)三片有超過6的情況。的情況。五、像片五、像片旋偏角旋偏角2. 2. 航空攝影的基本要求航

40、空攝影的基本要求 六、六、空中攝影質(zhì)量的評定空中攝影質(zhì)量的評定2. 2. 航空攝影的基本要求航空攝影的基本要求 v負片上影像是否清晰、框標影像是否齊全、像幅四周指示器件的負片上影像是否清晰、框標影像是否齊全、像幅四周指示器件的影像是否清晰可辯；影像是否清晰可辯；v地物陰影的長度是否超過規(guī)定，地物陰暗和明亮部分的細部能否地物陰影的長度是否超過規(guī)定，地物陰暗和明亮部分的細部能否辨認清楚辨認清楚 ；v航攝負片上是否存在云影、劃痕、折傷和乳劑脫落；航攝負片上是否存在云影、劃痕、折傷和乳劑脫落；v負片上的黑度、影像反差是否符合規(guī)定；負片上的黑度、影像反差是否符合規(guī)定；v航帶的直線性、航帶間的平行性、相片

41、影像的重疊度、航高差和航帶的直線性、航帶間的平行性、相片影像的重疊度、航高差和攝影比例尺是否符合規(guī)定。攝影比例尺是否符合規(guī)定。1. 1. 攝影基本原理與攝影機攝影基本原理與攝影機2. 2. 航空攝影的基本要求航空攝影的基本要求3. 3. 航攝像片的誤差及其處理航攝像片的誤差及其處理第二章第二章 攝影的基本知識攝影的基本知識3. 3. 航攝像片的誤差及其處理航攝像片的誤差及其處理攝影得到的影像由于受到攝影機攝影得到的影像由于受到攝影機物鏡畸變差物鏡畸變差、攝影處理、大氣攝影處理、大氣折光、底片壓平以及地球彎曲折光、底片壓平以及地球彎曲等因素的影響，造成像片上影像等因素的影響，造成像片上影像產(chǎn)生誤

42、差，直接影響攝影測量的精度。為了改善和提高攝影測產(chǎn)生誤差，直接影響攝影測量的精度。為了改善和提高攝影測量成果的精度，需對上述各種因素對像片影像影響的規(guī)律進行量成果的精度，需對上述各種因素對像片影像影響的規(guī)律進行研究和處理。研究和處理。一、底片一、底片變形變形3. 航攝像片的誤差及其處理航攝像片的誤差及其處理獲取攝影測量中所需的航攝像片，需經(jīng)過攝影、攝影處理以及負片獲取攝影測量中所需的航攝像片，需經(jīng)過攝影、攝影處理以及負片曬印正片等工作流程，在各個工作流程環(huán)節(jié)中均存在一些外界因曬印正片等工作流程，在各個工作流程環(huán)節(jié)中均存在一些外界因素，導(dǎo)致素，導(dǎo)致像幅發(fā)生變形像幅發(fā)生變形，使得，使得像點偏離像點偏離了航空攝影時的投影位置。了航空攝影時的投影位置。 感光材料在攝影、攝影處理、負片保存以及由