航测基础知识

航摄概述：国际摄影测量与遥感学会（ISPRS）在1988年对摄影测量与遥感下的定义为：“摄影测量与遥感乃是对非接触传感器系统获得的影像及其数字表达进行记录、量测和解译的过程获得自然物体和环境的可靠信息的一门工艺、科学和技术”。应用从飞机上对地表面所摄得的像片为基础，根据其几何特征和物理特征进行量测和分析，从而确定地面上物体的形状、大小、空间位置及相互关系。摄影测量分类：可以从不同角度对摄影测量学进行分类：v按距离远近分有航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量、近景摄影测量和显微摄影测量；v按用途分有地形摄影测量与非地形摄影测量。v按技术处理方法分，则有模拟法摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量。航摄基本知识一、航测基本理论的培训：一、航测基本理论的培训：摄影比例尺与成图比例尺 航摄比例尺是指空中摄影计划设计时的像片比例尺。其计算公式为：M=f/h(其中f为焦距、h为飞机到地面的相对高度即相对航高。)成图比例尺是指图上一个单位距离在实地的距离的比例。如1:500表示图上1米代表的是实地上500米。国内常见摄影比例尺和成图比例尺的关系2 2 焦距和航高焦距和航高焦距：物镜中心到承片框的距离航高：是指摄影飞机在摄影瞬间相对某一基准面的高度。相对航高 相对航高是指摄影机物镜相对于某一基准面的高度，常称为摄影航高。绝对航高 它是相对于平均海平面的航高，是指摄影物镜在摄影瞬间的真实海拔高度。3 3 重叠度重叠度航向重叠：航摄像片沿飞行方向上相邻像片的重叠。航向重叠反映在航摄像片的影像上是以像幅边长的百分数表示。旁向重叠：两相邻航带之间的重叠称为旁向重叠。航测成图要求：航向重叠航向重叠不小于60%，旁向重叠不小于30%。真正射的重叠度要求：相邻航片的重叠度不能小于85%。投影用一组假想的直线将物体向几何面投射称为投影，其投射线称为投影射线，投影的几何面通常取平面称为投影平面，在投影平面上得到的图形称为该物体在投影平面上的投影。当诸投影射线都平行于某一固定方向时，这种投影称为平行投影。平行投影中，当投影射线与投影平面斜交的称为斜投影；投影射线与投影平面正交的称为正射投影地形图的正射投影中心投影在航摄像片上的地面构像可以认为是由地面各点指向投影中心的直线投射光线所形成，这样所得到的影像属于中心投影。4 4 投影差纠正投影差纠正投影差纠正是纠正地面起伏引起的像点位移。投影差的纠正原理 起伏地区投影转绘：按地面高程分成多个带，再用每一带中间截面的航高来确定投影面的高度，在整个一带范围内的地物和地貌完全消除了投影差，而上下带边残留的投影差能够限制在允许的范围内。微分纠正也称正射投影技术，是以立体像对建立地面模型为基础，采用纠正单元进行纠正，获得各纠正单元的正射投影，从而得到正射影像的像片。摄影测量基本原理摄影测量基本原理光照光照航空像片航空像片地表地表地图地图5 5 核线与核面核线与核面在一个立体模型中，地面上任意一点与两个摄站中心构成的平面（核面）与左右影像面的交线称为左右核线，沿核线方向对原始影像重新采集的影像称为核线影像，（见下图），由此可见，位于同名核线上的像点，不存在上下视差。数字摄影测量-几个基本概念上下视差S1S2a1a2A核面左核线右核线a2Ax(p)y(q)左右视差地表返回上页a26 6分辨率分辨率 分辨率包括像片的扫描分辨率和地面分辨率，扫描分辨率常用的单位有Dpi和；地面分辨率常用的单位是米和英尺。Dpi Dpi：每英寸的像素数、每英寸的像素数、为像素的大小，单位一般为微米um。Dpi Dpi与与 的换算关系:=in/dpi*25.4影像分辨率与地面分辨率的关系：*航摄比例尺像片的扫描分辨率多以为单位。若未知扫描分辨率可在Photoshop中打开tif，查看“图像大小”中的“分辨率”，将其单位设为“像素/厘米”，用1/分辨率*即得像片的扫描分辨率。若设为“像素/英寸”，则即为Dpi。7 7、内方位元素和外方位元素、内方位元素和外方位元素内方位元素有3个，分别为航摄仪主距f 像主点坐标X0、Y0航测的外方位元素有6个，分别为 x y z，其中 为角元素，x y z为线元素，通过六个外方位元素的旋转变化，恢复摄影时航片的姿态，并将航片上的同名点从像坐标转换到地面的真实位置坐标。内外方位元素如图：内方位元素x0y0oxysf航摄仪主距f像主点坐标X0、Y0外方位元素 在已知内方位元素的条件下，确定投影中心与航片在摄影瞬间的空间位置，即摄影光束的空间位置的数据，称为外方位元素。包括投影中心在地面坐标系中的三个坐标值Xs、Ys、Zs，摄影方向相对空间坐标轴的两个角度和像片绕摄影方向旋转的一个角度。DXYZXYZSZsXsYsOOxyop航向倾角旁向倾角像片旋角8 8 相机相机在立体测图之前，选择正确的相机文件，至关重要。定向之前一定要检查测区信息中相机文件的指标是否正确。相机有多种，最常见的几种相机如下：常规相机：徕卡的RC10、RC30及蔡司的RMK；数码相机：DMC、UCD、UCX。一般来说常规相机的焦距各有不同，创建相机文件时要根据所给的航摄鉴定表来判定。一般的给定的SSK加密格式的相机文件格式如下：8.1.a)常规相机文件begin camera_parameters 13412_010406 focal_length:153.696 ；相机的焦距 ppac:-0.006 0.011 ；主点改正参数 ppbs:0 0 film_format:230 230 ；相片像幅大小 fiducial:1 -105.986 -105.994 fiducial:2 106.011 106.005 fiducial:3 -105.985 106.005 fiducial:4 106.013 -105.994 ；框标坐标 fiducial:5 -111.985 0.01 fiducial:6 112.016 0.008999999999999999 fiducial:7 0.012 112.008 fiducial:8 0.007 -111.999 lens_distortion_flag:on ；以下为各项改正项及参数设置 correction_radial_coeffs:-3.126e-005 3.026e-009 -3.445e-014 coeffs:3.126e-005 -3.026e-009 3.445e-014 correction_decentering_coeffs:-1.85e-007 9.765e-008 tangential_coeffs:1.85e-007 -9.765e-008 io_required:yes camera_type:frame media_type:film focal_length_calibration_flag:off calibrated_focal_length_stddev:0.03 ppac_calibration_flag:off calibrated_ppac_stddevs:0.003 0.003 self_calibration_enabled_params:0 antenna_offsets:0 0 -0.9end camera_parametersb)数码相机（DMC）begin camera_parameters DMC-044 focal_length:120 ppac:0 0 ppbs:0 0 film_format:92.16 165.888 lens_distortion_flag:off io_required:yes camera_type:frame media_type:digital pixel_size:12 12 image_size_in_pixels:7680 13824 scanline_orientation:4 photo_coord_sys_orientation:1 photo_coord_sys_origin:3840 6912 focal_length_calibration_flag:off calibrated_focal_length_stddev:0.03 ppac_calibration_flag:off calibrated_ppac_stddevs:0.003 0.003 self_calibration_enabled_params:0 antenna_offsets:0 0 0end camera_parameters8.2相机文件的建立在VirtuoZo中创建相机文件的窗口如下：VirtuoZo创建出的相机文件格式如下：在JX4中创建相机的窗口如下：JX4格式的相机文件如下：框标个数框标个数 框标坐标值 主点改正参数主点改正参数 焦距焦距 9 9、加密点、加密点 （内业控制点）（内业控制点）像点是加密时在像片上选取的控制航片之间连接的同名点。常规加密一般在一个像对中选取至少6个标准点，自动空三选取的点一般会多一些。在做相对定向时，一定要检查6个标准点位附近是否有点，发现少点的情况应该及时上报。标准点位图如下：1010、控制点、控制点 控制点的分类 控制点分为平面点、高程点、平高点三类。立体模型上测图范围的选取的原则立体模型上测图范围的选取的原则 测图不要超过标准控制点连线的1cm。（即不要超测），离相片边缘1cm的范围内不能测图。立体测图控制点的辅助检测控制点是测图的依据，在测图之前要将控制点引入矢量文件中。1、检查控制点点数是否满足定向需求。2、检查控制点的切准限差是否满足测图精度要求。二 4D产品介绍DLG、DEM、DOM、DRG各自作为一种产品历史已经很悠久了。由于受到计算机的发展的限制，主要受到计算机处理速度和硬盘容量的限制，发展的并不十分迅速。90年代计算机技术的飞速发展，给“4D”技术带来了勃勃生机。一、数字线划地图一、数字线划地图数字线划地图（数字线划地图（DLGDLG）数字线划地图（Digital Line Graphic 简称DLG）是现有地形图上基础地理要素的矢量数据集，且保存要素间空间关系和相关的属性信息。二数字高程模型二数字高程模型数字高程模型（数字高程模型（DEMDEM）数字高程模型（Digital Elevation Model 简称DEM）是在高斯投影平面上规则格网点平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集。三数字正射影像图 数字正射影像图（Digital Orthophoto Map 简称DOM）是利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空相片/遥感相片（单片/彩色），经逐象元进行纠正，再按影像镶嵌，根据图幅范围裁剪生成的影像数据。一般带有公里格网、图廓内/外整饰和注记的平面图。四数字栅格地图四数字栅格地图数字栅格地图（数字栅格地图（DRGDRG）数字栅格地图（Digital Raster Graphic 简称DRG）是纸质地形图的数字化产品。每幅图经扫描、纠正、图幅处理及数据压缩处理后，形成在内容、几何精度和色彩上与地形图保持一致的栅格文件。二、4产品的特性（数字线化图）（数字线化图）数据量小，便于分层，能快速的生成专题地图所以也称为矢量专题信息（Digital Thematic Informatiom 简称DTI）。基本内容：地物、地貌、属性信息、元数据。数据格式:dwg/dxf、e00、dgn 获取方法:扫描矢量化 野外获取 摄影测量方法 常用软件：Geoway、Autocad、Arcgis、MicrostationDEMDEM DEM的水平间距可随地貌类型不同而改变。根 据不同的高程精度，可分为不同等级产品。基本内容：规则格网点上的高程数据集和元数据 数据格式：bil、txt 获取方法:摄影测量方法 扫描矢量化方法 常用软件：VirtuoZo、Arcinfo、GeoTIN 数字高程模型数字高程模型DOMDOM基本内容：数字正射影像、注记和整饰信息、元数据等。数据格式：TIFF，GEOTIFF获取方法:摄影测量方法、单片微分纠正。常用软件：Orthpro、Erdas、Geoway、Photoshop、Arcmap哈尔滨市哈尔滨市1：5000正射影像图正射影像图DRGDRG基本内容：地形图全部内容数据格式：压缩索引色TIFF，GEOTIFF获取方法:摄影测量方法、单片微分纠正。常用软件：VirtuoZo、JX4、ERDAS、Geoway1：50000数字栅格地图 三三、定向的培训、定向的培训 内定向内定向：建立影像扫描坐标与像点坐标的转换关系，求取转换参数；相对定向相对定向：通过量取模型的同名像点，解算两相邻影像的相对位置关系；绝对定向绝对定向：通过量取地面控制点对应的像点坐标，解算模型的外方位元素，将模型纳入到大地坐标系中；定向前加密模式的分析目前我们所接触的加密模式有：SSK的加密、Virtuozo的加密、Jx4的加密、以及imageinfo的加密等，最常见的是SSK及VirtuoZo加密。加密文件内容:a）SSK加密文件中包括：CSF，project工程文件；camera相机文件；model模型文件；photo像点文件；control控制点文件。b）VirtuoZo加密文件包括：*.adj加密后的控制点文件；*.cmr相机文件；*.im像点文件。定向后生成的相关文件简介（仅针对VirtuoZo）：像对名.aop绝对定向文件，记录了每个定向 点的定向残差；像对名.dat像对信息文件，记录了生成像对 的相关信息的目录，当像对目录更改时可在此直接更改，而不需要VZ重新核线；像对名.pcf记录了该像对所有定向点的像点 坐 标及总数，当某定向点超限需要删除时可在此文件中操作，但每删除一点需要将像点总数减1。四四 基本技能的培训基本技能的培训1 1、目录建立的规范性、目录建立的规范性 目录建立规范性关系着数据的安全，以及彼此之间数据的交换的方便、快捷，更有利于本人不在时数据的查找。所以，每个作业员都要严格按照规定建立统一的数据目录。目录建立规范如下：D：*(人名-英文全拼)Washington#054#063 Sangamon#064 chaotu xibu yangzhou D：对外交换 此目录共享，以作为数据传输的交换空间。2 2、数据准备、数据准备在每个测区开工前，都需要做一些必要的准备。根据测区的不同以及甲方提供的资料不同而有所区别。Jx4 在定向前所要准备的加密文件为 Camera.use Photo.im Control.use Virtuozo在定向前所要准备的加密文件为 Camera.cmr Photo.txt kzd.txtMapmatrix 可以导入各种格式Ssk 在恢复立体模型前所要准备的文件为 CSF，project Camera Photo Control Model立体测图共同点:（1 1）设计书的理解）设计书的理解 一定要对设计书进行反复的理解，不明之处一定要向项目负责人询问。（2）编码表编码表 每个项目都有一个编码要求，根据仪器的不同建立各自的编码表，编码要统一，颜色设定要统一，这样有利于地物类的分辨和检查判读。（3）原始原始tiftif的准备的准备 任务分配后，根据甲方提供的结合表将所需要的tif传至本机。进行vz的转换、解压缩、改分辨率等准备工作。五五 立体影像不清或被遮挡时，设立体影像不清或被遮挡时，设 想想采集测图的判读。采集测图的判读。1、在立体影像被树等植被遮挡看不清地面时要设想采集，根据植被的高度判断立体测标切入的深度，来采集特征点线。2、一般项目要求在干扰区内要表示出山的形状和整体走势，比裸露的地形采集的特征点线要少。3、在植被覆盖区内，有能够看清地面的地方应要采集大量点。六六 立体测图一些问题的处理和原则立体测图一些问题的处理和原则采集顺序，一般要求先采集地物要素，然后采集地貌。虽然每个项目的技术要求是相同的，但由于测图人员的习惯和理解不同，表现在图面上的内容都有所差别。一幅优质的图，应该是内容没有丢漏、地物间的关系合理、图面清晰、主次分明，用尽量少的点线特征来表现尽量多的地貌信息。路、水系、建筑物是一幅图的骨干，也是质量控制的重点。采集规范、合理、美观（该平滑的地方要平滑，该正交的地方正交，弧段处要用弧连接）。地貌特征点的选取 特征点要选取在一 二类方位物、路交叉、坎或堤、山头、洼地、鞍部等处，国际项目的特征点称Elevation Sport，选取与国内的区别是点的选取不同，在曲线空旷的地方按照一定的间隔选取，在路的尽头选取，曲线密集处不选点。立体测图本着严肃认真的原则，特别是3维的数据，一定要在立体下进行，不可在编辑状态下添加地物地貌要素，也不能随意脱离立体随意改动高程点。否则已伪造成果处理。七七 数据安全管理数据安全管理 对于一个测图的作业员来说，最痛苦的事就是丢数据，所以数据的安全至关总要。每个项目进行过程中的测图数据自己一定要做好备份，Virtuozo的测图数据一定要另存，不要覆盖，否则容易损坏数据。中间数据（如像对、测图数据等），要按照项目管理者指定的位置，及时备份数据。不要随意删除计算机里的数据，如清除空间一定要通知相关人员来监督删除数据，要做到自己的数据自己删除。在网上删除数据不能恢复，所以网上做数据的删除一定要谨慎，要由管理人员来操作。八八 责任心和质量意识的培训责任心和质量意识的培训 质量是企业的生命，所以质量意识和责任心尤其总要。做为一名测绘工作者，一定要强化质量意识，要有责任心，要对自己所做的每一项工作，每一幅图负责。这也是公司考核一名作业员是否合格的最基本条件。地物要素测绘及表示地物要素测绘及表示永久性房屋应逐幢表示，标注层数和材料性质及楼号，以墙基角为准进行测绘；一幢楼房的不同层次应分割表示，无法准确分割的按形状概略分割表示。落地阳台(指建房时同时建成的)、有支柱的雨棚划入宗地内的应表示，未划入宗地的不表示。室外楼梯应表示。仅一楼是阳台上面是房屋结构的，作为房屋的一部分表示。阳台采集坐标为其垂直投影线位置。门廊、檐廊、柱廊、悬空通道和建筑物下通道按实际情况测绘。破坏房屋不测绘。三级以上的台阶及室外楼梯应测绘，地下室测绘进出口，过街地下通道测绘进出口，过街天桥按实际形状测绘。围墙、栅栏测其外基部位，院门、门墩（门墩外侧与围墙距离小于15厘米可不表示）、门顶要测绘，围墙按图式4.4.3-a的依比例尺符号表示。高大的水塔、烟囱、油库、塔吊、液体、气体储存设备、粮仓及露天设备应按形状表示，架空管线等构筑物要表示，没有支架和厂区内的的管线不测绘，管道栏、管道带测绘外边缘，地下管道及各种检修井不测绘，污水篦子、消防栓、水龙头、阀门不测绘。油井应测绘井位、方向，其附属的水井注水井均按实际测绘。井位以中杆中心为准，并把井的走向表示出来且井的编号要标注上图。喷水池、假山石、固定的岗亭应表示，地面上的电视塔、微波塔、纪念碑应测绘。球场，打谷场表示范围，注明性质。饲养场、温室、花房、菜窖、储水池等依实际情况测绘，按图式5.3.65.3.9表示。科学、文教、卫生、体育设施按图式5.4表示，用地已经发证的广告牌应测绘。10宝塔、经塔、庙宇、教堂、清真寺应表示，土地庙不测绘。11地磅、露天设备按图式5.8.4-5.8.5表示。12铁路及车站设备按图式6.1表示，架空索道、轻便轨道、露天站台不表示，各种信号灯不表示。13各级公路及其附属设施按图式6.36.5表示，高架路支柱应表示，大车路、机耕路、小路、涵洞、明洞、各种路标、公路收费站不测绘。较大宗地内部的，宽3m以上的内部道路应测绘，并应表示出系统性。井带路表示主要的通行道路，表示出井与马路通行情况。14铁路、公路上的桥梁按图式6.6表示，其人行小桥、渡口、码头、各种航行标志不测绘。15变电站（所）依比例尺测绘，各种杆线不测绘，铁塔测出位置，16河流、湖泊、水库、水塘、沟渠按图式8.1-8.5表示，在岸边线位置绘水涯线，有加固岸的用相应符号表示。水系上桥梁、水闸、流向应表示并注记水系名称，拦水坝、防洪提、输水槽、水井、坎儿井等不测绘。17城镇内部的耕地、园地、菜地、林地、竹林、草地、街心花园、小区内的绿化岛、花坛等用地类界封闭其范围，并调注地类号，宗地内部面积超过图上1平方厘米的草坪、花圃应表示。18地貌与土质不表示。.谢谢！