航空攝影測量 第一章

第一章:航空攝影測量外業(yè)概論

攝影測量與遙感的相關(guān)基礎(chǔ)知識1、攝影測量的基本概念

攝影測量學(xué)（Photogrammetry）是利用光學(xué)攝影機獲取的像片，研究和確定被攝物體的形狀、大小、位置、特性及其相互關(guān)系的一門學(xué)科。

1988年ISPRS在日本京都第16屆大會上對攝影測量與遙感的定義：攝影測量與遙感是對非接觸傳感器系統(tǒng)獲得的影像及其數(shù)字表達(dá)進行記錄、量測和解譯，從而獲得自然物體和環(huán)境的可靠信息的一門工藝、科學(xué)和技術(shù)。攝影測量—

分類2、攝影測量分類攝影測量—

應(yīng)用領(lǐng)域各種比例尺的地形圖、專題圖、特種地圖、正射影像地圖、景觀圖制作建立各種專題數(shù)據(jù)庫提供地理信息系統(tǒng)和土地信息系統(tǒng)所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)地形測量領(lǐng)域3、攝影測量應(yīng)用領(lǐng)域攝影測量—

應(yīng)用領(lǐng)域生物醫(yī)學(xué)公安偵破古文物古建筑變形監(jiān)測軍事偵察礦山工程非地形測量領(lǐng)域3、攝影測量應(yīng)用領(lǐng)域從1851年法國陸軍上校勞賽達(dá)提出并進行交會攝影測量算起，攝影測量學(xué)已經(jīng)走過了160多年的歷程：模擬攝影測量（1851-1960）解析攝影測量（1950-1980）數(shù)字?jǐn)z影測量（1970-現(xiàn)在）4、攝影測量的發(fā)展歷程5、攝影測量的主要任務(wù)測繪各種比例尺的地形圖。主要有1:5萬、1:1萬、1:5千、1:2千、1:1千、1:500；1:5萬、1:1萬：國家、省級基本地形圖，它們常用于大型工程(如水利、水電、鐵路、公路)的初步勘測設(shè)計；1:5千、1:2千：一般為大型工程設(shè)計用圖；1:2千、1:1千、1:500：主要應(yīng)用于城鎮(zhèn)的規(guī)劃、土地與房產(chǎn)管理。6、攝影測量的產(chǎn)品——4D產(chǎn)品

DRG（DigitalRasterGraphic）數(shù)字柵格圖

DLG（DigitalLineGraphic）數(shù)字線劃圖

DOM（DigitalOrthophotoMap）數(shù)字正射影像圖

DEM（DigitalElevationModel）DSM(DigitalSurfaceModel)數(shù)字高程模型、數(shù)字表面模型間接產(chǎn)品直接產(chǎn)品7、攝影測量的作業(yè)流程

地形圖精確、詳盡地反映了地表面的物體和現(xiàn)象，內(nèi)容多而復(fù)雜，但總的來說，一幅地形圖的基本內(nèi)容包括數(shù)學(xué)要素、自然地理要素、社會經(jīng)濟要素和注記整飾要素四個部分。1、數(shù)學(xué)要素（1）地理坐標(biāo)網(wǎng)（經(jīng)緯線）（2）平面直角坐標(biāo)網(wǎng)（3）測量控制點（4）比例尺2、自然地理要素（1）水系（2）地貌（3）植被、土質(zhì)3、社會經(jīng)濟要素（1）居民地及設(shè)施（2）道路（3）境界（4）管線4、注記整飾要素8、地形圖的內(nèi)容9、航空攝影測量作業(yè)流程10、遙感定義遙感（RemoteSensing）是通過非接觸傳感器遙測物體的幾何與物理特征的一門學(xué)科。11、遙感的產(chǎn)生1957年

第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射升空1962年“遙感（RemoteSensing）”名詞誕生1972年

美國陸地資源衛(wèi)星（Landsat）發(fā)射成功，星上搭載了多光譜掃描儀（MSS）等新型傳感器，獲得了大量的地球表面數(shù)字影像12、遙感分類13、攝影測量與遙感的關(guān)系14、攝影測量與遙感的任務(wù)15、攝影測量與遙感特點航空攝影測量基本概念航空攝影測量的作業(yè)過程航空攝影主要工作環(huán)節(jié)航攝成圖資對航攝資料及大地測量的要求航攝相片的基本特性航攝成圖方法的選擇一基本概念1.航空攝影測量是指從飛機上對地面進行攝影，根據(jù)航攝像片所提供的圖像信息，在特定的航測儀器上測制各種比例尺地形圖的一種攝影測量技術(shù)。安裝在航攝飛機上的航攝儀從空中一定角度對地面物體進行攝影，飛行航線一般為東西方向，要求航線相鄰兩張像片應(yīng)有60%左右的重疊度，相鄰航線的像片應(yīng)有30%左右的重疊度,航攝機在攝影曝光的瞬間物鏡主光軸保持垂直地面。航空攝影

數(shù)字高程模型數(shù)字線化圖數(shù)字柵格圖數(shù)字正射影像一基本概念2.機械框標(biāo)是指貼附框每邊的中點各設(shè)有一個框標(biāo)。3.光學(xué)框標(biāo)是指在貼附框的四個角隅的光標(biāo)。4.框標(biāo)是航測中建立像平面坐標(biāo)系，進行像點坐標(biāo)量測以及對像片進行變形改正的重要依據(jù)。一基本概念5.主距是指像平面到物鏡后主平面之間的距離。6.航高是指攝影時航攝儀鏡頭中心到某一地面的垂直距離。7.絕對航高是指航攝儀鏡頭中心到大地水準(zhǔn)面的垂直距離。8.相對航高是指航攝儀鏡頭中心到某一基準(zhǔn)面的垂直距離。航向相鄰兩個攝影站間的距離P1S1P2S2SES:攝影基線9.攝影基線二航空攝影測量的作業(yè)過程⒈航空攝影

在專業(yè)飛機上安裝航空攝影機，通過對地面的連續(xù)攝影，以獲取所攝地區(qū)的原始航攝資料或信息。主要為航測提供基本的測圖資料——航攝像片（或影像信息）以及一些攝影數(shù)據(jù)等。⒉航測外業(yè)

主要包括像片控制測量和像片調(diào)繪兩大項內(nèi)容。它是為了保證航測內(nèi)業(yè)加密或測圖的需要在野外實地進行的航測工作。

⒊航測內(nèi)業(yè)航測內(nèi)業(yè)是指在室內(nèi)依據(jù)航測外業(yè)等成果，利用一定的航測儀器和方法所完成的那部分航測工作。航測內(nèi)業(yè)主要包括控制點加密（即電算加密或稱解析空中三角測量）、像片糾正和立體測圖三大項工作。航空攝影測量的作業(yè)過程航空攝影航空攝影航測外業(yè)像控測量獲取GCPs內(nèi)業(yè)加密解算像片外方位元素Xs,Ys,Zs,,,測繪產(chǎn)品前方交會解算地面點坐標(biāo)航攝準(zhǔn)備航攝設(shè)計航空攝影攝影處理質(zhì)量檢查成果提交攝區(qū)基本情況分析確定航攝設(shè)計用圖航攝空域申請航空攝影技術(shù)設(shè)計攝影比例尺的確定航攝分區(qū)的劃分基準(zhǔn)面高度的確定航線的敷設(shè)航攝基本參數(shù)的計算航攝季節(jié)和時間的選擇航攝儀的選擇與檢定航攝膠片的選擇與測定設(shè)備的檢測航攝試片航空攝影填寫飛行日志配置沖洗藥液膠片沖洗像片印制飛行質(zhì)量攝影質(zhì)量航空攝影的流程1、航攝協(xié)議書的擬定⑴劃定需航攝的具體區(qū)域范圍⑵規(guī)定航攝比例尺⑶規(guī)定航攝像片應(yīng)達(dá)到的質(zhì)量要求⑷規(guī)定航攝儀類型及焦距、像幅的規(guī)格⑸規(guī)定移交成果的方式、內(nèi)容和期限⑹規(guī)定甲、乙雙方的責(zé)任和費用三航空攝影主要工作環(huán)節(jié)2、航攝技術(shù)計劃的制訂和實施⑴搜集航攝地區(qū)的有關(guān)資料⑵劃分航攝分區(qū)⑶確定航線方向和敷設(shè)航線⑷計算航攝所需的飛行和攝影數(shù)據(jù)⑸確定航攝的日期和時間

航攝設(shè)計書航攝設(shè)計書的內(nèi)容主要涉及的工作封面、任務(wù)說明、航攝因子計算表、飛行時間計算表、航攝材料消耗計算表、GPS領(lǐng)航數(shù)據(jù)表、攝區(qū)略圖等。準(zhǔn)備工作、劃分航攝分區(qū)、確定分區(qū)平均平面高程、繪制攝區(qū)略圖。計算航攝主要數(shù)據(jù)和編寫任務(wù)說明。航攝分區(qū)的劃分1、分區(qū)界線應(yīng)與圖廓線相一致；2、分區(qū)內(nèi)的地形高差不得大于四分之一相對航高；3、在能夠確保航線的直線型前提下，分區(qū)應(yīng)盡量劃大；4、當(dāng)?shù)孛娓卟钔蛔兓蛴刑厥庖髸r，分區(qū)界線可以破圖廓劃分5、當(dāng)采用GPS輔助空三航攝時，劃分分區(qū)除遵守上述各項規(guī)定外，還應(yīng)確保分區(qū)界線與加密分區(qū)界線相一致或一個攝影分區(qū)內(nèi)可涵蓋多個完整的加密分區(qū)。設(shè)計用圖比例尺

航攝比例尺設(shè)計用圖比例尺大于或等于1：35001：10000小于1：3500、大于1：100001：25000或1：10000小于或等于1：100001：50000或1：25000在兼顧設(shè)計精度和設(shè)計工作量的同時，設(shè)計用圖比例尺和航攝比例尺的倍率在

2——5倍之間。

航攝比例尺的選擇成圖比例尺航攝比例尺1：5001：2000～1：35001：10001：3500～1：70001：20001：7000～1：140001：50001：10000～1：200001：100001：20000、1：25000、1：320001：250001：25000～1：600001：500001：35000～1：800001：1000001：60000～1：100000航攝分區(qū)攝影基準(zhǔn)面高度的確定分區(qū)攝影基準(zhǔn)面的高度（h基），以分區(qū)內(nèi)具代表性的高點平均高程（h高）與低點平均高程（h低）之和的二分之一求得。航線方向和航線敷設(shè)方法

航線按東西向直線飛行。特定條件下，亦可根據(jù)地形走向與專業(yè)測繪的需要飛行；常規(guī)航攝航線應(yīng)與圖廓線平行敷設(shè)。某些情況下，航線應(yīng)沿圖幅中心線敷設(shè)；按專業(yè)測繪的要求和特殊的地形條件敷設(shè)航線；水域、海區(qū)常規(guī)敷設(shè)航線時，應(yīng)盡可能避免像主點落水，要確保所有島嶼覆蓋完整，并能構(gòu)成正常重疊的立體像對；測圖控制作業(yè)非常困難的地區(qū)，可根據(jù)用戶的設(shè)計要求，敷設(shè)控制航線。采用GPS領(lǐng)航時，應(yīng)計算出每條航線首末攝站的經(jīng)緯度（即坐標(biāo)）。航攝因子等計算攝影季節(jié)和航攝時間的選擇

航攝季節(jié)應(yīng)選擇本攝區(qū)最有利的氣象條件，并要盡可能的避免或減少地表植被和其他覆蓋物(如：積雪、洪水、沙塵等)對攝影和測圖的不良影響，確保航攝像片能夠真實地顯現(xiàn)地面細(xì)部。選擇航攝時間，既要保證具有充足的光照度，又要避免過大的陰影，一般根據(jù)攝區(qū)的太陽高度角和陰影倍數(shù)選定。航空攝影儀的選擇與檢定

膠片航攝儀航攝儀焦距：物鏡節(jié)點到焦點的距離像片主距：物鏡后節(jié)點到像平面的距離像片主距長焦距：(主距：>255mm)中焦距：(主距：102～255mm)短焦距：(主距：<102mm)像場角像場：物鏡焦面上中央成像清晰的范圍像場角：像場直徑對物鏡后節(jié)點的夾角常角：(視場角：<70°)寬角：(視場角：70°～

100°)特寬角：(視場角:>100°)膠片航攝儀航攝像片航攝像片為量測像片，有光學(xué)框標(biāo)和機械框標(biāo)航攝像片的大小為23cm×23cm膠片航攝儀

數(shù)碼航攝儀數(shù)字航攝儀按其工作方式（或CCD器件的排列方式）可分為框幅式（面陣CCD）航攝儀和推掃式（線陣CCD）航攝儀兩種。膠片與數(shù)碼航攝儀的比較：成像原理相同，記錄介質(zhì)不同光學(xué)航攝儀的記錄介質(zhì)是傳統(tǒng)的膠片感光材料，數(shù)字航攝儀的記錄方式是通過電荷耦合器件（CCD）把接收到的數(shù)字影像直接記錄在磁盤上。

數(shù)碼航攝儀框幅式（面陣CCD）航攝儀：DMC

面陣數(shù)字航攝儀、SWDC

面陣數(shù)字航攝儀UCD面陣數(shù)字航攝儀推掃式（線陣CCD）ADS40

數(shù)字航攝儀。推掃式線陣列傳感器的成像特點是每一條掃描行都有一組外方位元素。數(shù)碼航攝儀影像分辨率膠片影像分辨率：用“線對/mm”表示。反映了線條及其背景間的特定反差比數(shù)字影像分辨率：用“地面采樣間隔GSD（Ground

SampleDistance）”表示。四航攝成圖對航攝資料及大地測量的要求1、對攝影質(zhì)量的技術(shù)要求

⑴航空攝影后所獲得的航攝像片，首先目視檢查應(yīng)滿足影像清晰、色調(diào)一致、層次豐富、反差適中、灰霧度小的要求。⑵航攝像片上不應(yīng)有云影、陰影、雪影。⑶航攝像片上不應(yīng)有斑點、擦痕、折傷及其他情況的藥膜損傷。⑷航攝像片上所有攝影標(biāo)志（如圓水準(zhǔn)器、時鐘、框標(biāo)、像片號等）應(yīng)齊全且清晰可辨。⑸航攝像片應(yīng)具有一定的現(xiàn)勢性。2、對飛行質(zhì)量的技術(shù)要求⑴對像片傾斜角的要求⑵對航攝比例尺的要求視攝影像片水平、地面取平均高程時，像片上的線段l與地面上相應(yīng)的水平距L之比為攝影比例尺。⑶對航高差的要求

規(guī)范要求同一航線上相鄰像片的航高差不得大于30m；最大和最小航高之差不應(yīng)超過50m；攝影分區(qū)實際航高不應(yīng)超出設(shè)計航高的5%（實際航高指攝影時飛機實際的飛行高度；設(shè)計航高則指計劃飛行的高度）。⑷對像片重疊度的要求同一航線相鄰像片之間的重疊稱為航向重疊，應(yīng)達(dá)到60%～65%，最小56%，最大75%相鄰兩條航線之間像片的重疊稱為旁向重疊，應(yīng)達(dá)到30%～35%，個別最小不應(yīng)小于13%六度重疊區(qū)三度重疊區(qū)四度重疊區(qū)航向重疊度≥60℅旁向重疊度≥20℅航向重疊旁向重疊負(fù)片：感光的底片進行攝影處理，得到的航攝底片正片：利用負(fù)片接觸曬印在相紙上，得到正片。航向重疊60%旁向重疊30-20%航向Strip3Strip2Strip1單片攝影⑸對航線彎曲度的要求⑹對像片旋偏角的要求3、航測成圖對大地測量資料的要求（1）對大地點成果精度的要求

航測成圖要求國家大地點為航外控制測量提供起算數(shù)據(jù)，達(dá)到起算數(shù)據(jù)的精度。（2）對大地點分布密度的要求

a平面控制點分布密度

我國三、四等三角點的密度完全可以滿足1:10000測圖需要，實際測圖不能滿足測圖需要時需測驗GPS定位技術(shù)進行測區(qū)的高級地形控制測量。b高程控制點分布密度

為保證測圖需要個別地區(qū)聯(lián)測高程有困難，在三等水準(zhǔn)的基礎(chǔ)上加密四等水準(zhǔn)。

成果提交航攝分區(qū)略圖航片索引圖航攝底片、像片航攝儀檢定表航攝底片壓平質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)表航攝底片密度抽樣測定數(shù)據(jù)表航攝飛行報告附屬儀器記錄數(shù)據(jù)成果質(zhì)量檢查報告技術(shù)總結(jié)航攝資料移交書合同規(guī)定的其他資料五航攝像片的基本特性1地面上的點、線在像片上的構(gòu)像規(guī)律

理論上講，理想像片可以作為地形圖直接使用。但是由于在實際航空攝影時，當(dāng)像片有傾斜，地面有起伏時，便會導(dǎo)致地面點在航攝像片上構(gòu)像相對于在理想情況下的構(gòu)像，產(chǎn)生了位置的差異，這一差異稱為像點位移。由像點位移又導(dǎo)致了由像片上任一點引畫的方向線，相對于地面上相應(yīng)的水平方向線，產(chǎn)生了方向上的偏差。

因此，一般攝影像片不能簡單作為影像地圖使用。投影差：由于地面起伏，使得高于或低于某基準(zhǔn)面上的地面點在像片上的構(gòu)像點與該地面點在基準(zhǔn)面上垂直投影點的構(gòu)像之間所產(chǎn)生的