测量与遥感素材课件

测量与遥感素材传感器：记录景物目标信息的仪器为传感器。二、遥感分类：二、遥感分类：遥感是以航空摄影技术为基础，在20世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。开始为航空遥感，自1972年美国发射了第一棵陆地卫星后，标志着航天遥感时代的开始。1.按平台层次、比例尺分：地面遥感：地面上应用高架或其它平台，借助各种传感器所得到的信息产品，用于火灾探测，林分生物量测定，有特殊要求的调查与监测。航空遥感：在对流层以下，运行的各种平台，借助摄影或扫描仪等传感器，记录地面目标各种特征的遥感方法。它使用中、小比例尺，大比例尺或特大比例尺。主要用于成图、工程设计、森林资源环境、灾害等领域的调查与监测。是林业系统过去应用的主要信息资源。航天遥感：在大气中间层以上沿轨道运行的各种平台，通过传感器记录地面目标各种特征不同的信息源。使用超小比例尺、极小比例尺和小比例尺的图象资料和数据。用于宏观调查规划，动态监测。随着科学技术的发展，航天遥感地面分辨率越来越高，因此二者在某些方面的界限性越来越不明显，但从目前来看二者还是互为补充，即各有优缺点。2.按波长范围分：可见光遥感：（用于森林资源调查 成图的全色航空相片）。反射红外遥感：（探测火、病虫害、污染及森林植被生长状况测定）。热红外遥感：观测目标物的热辐射。微波遥感：（探测土壤水分特征）3.根据发射源分：主动遥感和被动遥感。（1）主动遥感：从遥感平台发射电磁波到地面，然后用传感器接收反射回来的信息，不依赖太阳，可夜间工作；（2）被动遥感：用传感器接收地物辐射的电磁波，以获取地物的信息，了解物体性质的方法。1.遥感数据的获取遥感技术三个基本环节：2.信息的提取 3.遥感应用三、遥感技术的主要特点：1.可获取大范围数据资料。2.获取信息的速度快，周期短。3.获取信息受条件限制少。4.获取信息的手段多，信息量大。如Landsat卫星的TM图象，一幅覆盖面积为：185km185km四、遥感技术的应用及发展前景光谱分辨率和时间分辨率都会有极大的提高。其应用领域随着空间技术发展，尤其是地理信息系统和全球定位系统技术的发展及相互渗透，将会越来越广泛。五、卫星遥感系统五、卫星遥感系统卫星遥感系统：是实现遥感目的的方法、设备和技术的总称。其基本结构图：传感器 卫星 中继卫星 CCT带 云 大气 专用数据 光盘 景物目标 地面站 处理系统 胶片 影象处理 相片 六、遥感图象数据处理六、遥感图象数据处理遥感图象数据处理：为了从遥感影象中获取更多的信息，需对原始的遥感影象进行技术处理，这种处理称为遥感图象数据处理，它是计算机图象处理的一个重要应用方向。图象的恢复从遥感影象中获取信息的步骤：图象的增强 图象的分类等此外，在遥感图象识别与分类中常常结合目视判读，通过遥感图象的识别和分类可形成专题影象图。目前，遥感技术应用也正经历着一场质的变化，即从定性向定量，静态向动态，试验性研究向产业过渡。要实现上述目标，单纯依靠遥感数据源是不够的，通常需要专业模型或描述自然资源的专题图等的配合，从而出现了遥感技术和地理信息系统相结合的技术方法。七、遥感物理基础电磁波：在一定条件下，形成的交变电磁场，以波的形式向外传播即为电磁波。电磁波谱图：把电磁波的长短（或频率高低）依次排列起来，画成图表称为电磁波谱图。各种电磁波波长不同性质也有很大差别。遥感技术中采用波长紫外线、可见光、红外线到微波波段。可见光是遥感技术中十分重要和经常使用的电磁波谱段。电磁波谱作为各种传感器设计的依据。紫外线 波长 0.30.4m可见光（红、橙、黄、绿、青、兰、紫）0.4 0.76 m红外线(近、中、远）0.76m 1mm微波（毫米波、厘米波、分米波）1mm1m 常见的白光是各种波长可见光按一定比例混合到一起的混合光。地物反射特性：RS技术中应用最普遍的是物体对可见光和近红外波段的反射特性。此特性用反射率表示。反射波谱：一般把某一物体的反射率随波长而变化的曲线，称该物体的反射波谱。反射波谱特性：不同物体的性质不同，其反射率也不同。任何物体都有自己的反射波谱曲线形态，这种曲线形态特征称反射波谱特性。反射光谱特性图 雪反射光谱在可见光波 80 雪 段反射率最高。呈白色。小麦 沙漠 在橙色光波段出 反 60 现峰值，为红褐色。射 植物 叶绿素含量引起 率 40 反射率发生变化，吸收大量兰.（%）沙漠 黄.红光部分，绿光为0.55 m，20 被叶绿素透射，叶子显绿色。0 0.5水0.6 0.7 0.8 1.0 1.2 波长（m）一般颜色越浅，反射率越高。颜色越深，反射率越低。大气窗口：大气对电磁波的吸收和散射都很小，而是透射（过）率很高的波段。或太阳幅射通过大气层，未被反射、吸收和散射的那些透射率高的波段范围，称为大气窗口。1.0.321.3 m大气窗口：包括全部可见光部分紫外线，近红外线，为地物的反射光谱区。可采用的传感器：摄象机、扫描仪或光谱测定仪等。该窗口应用最广。陆地卫星1.2号的传感器工作波段全部在此窗口。2.1.32.5 m大气窗口：属于近红外波段反射光谱范围，只能用光谱仪、射线测定仪记录。很少用。3.3.54.2 m大气窗口：属于中红外波段，为地物热辐射的范围。它包括地物的反射光谱和发射光谱，目前该波段还不能使用胶片感光，只能扫描成象。4.814 m大气窗口：属于远红外波段，是地物热辐射范围，可采用红外辐射计、红外光电探测仪、光谱计记录。5.微波大气窗口：该窗口较宽。常用0.8cm8cm波段。遥感技术所成的图象，主要有多光谱遥感图象、红外遥感图象、微波雷达图象等。第二章航空遥感一、概述 航空RS：以飞机作RS平台的航空摄影所取得的象片，获取各种信息资料和编绘地形图的技术及其专业应用。1909年第一张航片产生。生产的需求和科学的发展，进入大发展阶段。黑白全色片、黑白分波段片、黑白红外片、彩红外片、天然彩色片等。摄影高度分：低空、中空、高空航片等类型。一）航摄种类1.单张航摄、带状（线路）航摄、面积航摄。2.根据航摄机主光轴在瞬间位置分：垂直航摄、倾斜航摄，摄影时主光轴铅垂线倾斜不得大于3，低空摄影个别允许5。二）航摄概念：用航摄仪，按一定要求对测区进行空中摄影，将暴光后的感光负片进行摄影处理，便获得了该地区的航摄象片。这一过程叫航摄。三）航摄机1.按镜箱结构分：普通镜头（单机单镜头）、单机多镜头（多波段）2.按镜头的象场角（2）大小分：夹角 21053.按镜头焦距（f）长分：长焦距300mm、中焦距150-300mm、短焦距70-150mm、超短焦距 70mm象幅：1818cm 2323cm 3030cm如高度一定，象幅所覆盖面积与镜头的焦距长度成反比。如焦距一定，象幅所覆盖面积与高度成正比。对航摄飞机的要求：航速均匀.航高不变.航行平稳.耗油量少。航行时间长（不低于5h）。航高 飞行高度（m）高空 15000-20000 低空1000m左右 中高空 7000-12000 中空 3000-5000四）、感光材料分类感光材料：指感光底片和象纸两种。感光材料是在片基上涂以感光乳剂层（药膜）制成感光乳剂层成分和构造不同，感光材料对光的“感受”能力也不同。应正确选择，满足不同的工作需要。1.色盲片：只感光近紫外线和蓝紫光。特点：黑白反差大，对红绿色不感光。用于反拍文件，制黑白幻灯片。2.正色片：感光范围从蓝光区扩大到绿光区，用于制板复照。3.分色片：对绿黄色可区分较敏感适用春季植被航空摄影4.全色片：能感受全部可见光。5.红外片：对红外光敏感的底片。对生态因子和林业调查广泛使用，土壤含水程度，区分效果最好。6.彩红外片：三层乳剂负片，称假彩色。其中一层对红外敏感，以红色表示红外敏感区。绿光记录成蓝色、红光记录成绿色、红外光记录成红色构成彩色图象。反映的地物与实地并不一致。但增加了影象的色相和色反差。7.天然彩色片：彩色效果与自然界近似。感光度：感光材料对光线作用的敏感程度。反差：影象中明亮与阴暗部分亮度的差别。（黑度之差）反差系数：影象上表现的反差与原景物反差的比值，称反差系数。反差系数公式：r=D/U 当r=1时表示影象反差与地面景物反差相适应,即象片影象的黑度正确表达了地面景物的明暗层次。如r1，界线分明，但过度层次太少，丢失不少信息。影象反差大于景物反差。这两种情况，象片影象的黑度都不能正确地表示景物的明暗层次，象片的质量是不能令人满意的。通常黑白感光材料按反差系数r分类为：软性、中性、硬性、特硬性r2.0为特硬性，可夸大反差，以利于象片的判读和量测。二、分辨率：是RS图象中一个重要参数。指通过摄影或扫描所得象片或图象对空间和地面上能分辨出的最小目标单元。1.图象分辨率：指图象上1mm宽度内能分辨出的线条数。镜头和感光负片的综合分辨率，取决于成象光波的波长、感光照片的质量、目标物的反差、暗室处理等因素。2.地面分辨率：指RS图象上分辨地面目标的能力。三、航片的几何特性1.航片是中心投影：地面上的各点的投影光线都通过一个固定点（投影中心镜头中心焦点）投影到投影面上（底片）而形成象。中心投影图投影的定义直线的中心投影2.象片比例尺：航片比例尺取决于摄影机焦距和航摄飞行高度及镜头象场角（象场角与焦距有关）ab/AB=f/H1=1/m1 (地面比例尺）S f H1 a b c d H2 A B C Dcd/CD=f/H2=1/m2由于比例尺分母m2m1。由此可知，象片比例尺与航高成反比。山顶地区象片比例尺大，山谷地区则小。这就是摄影学中的“远小近大”的特性。3.象片重叠度：相邻两相片之间要有一定程度的重叠影象。用象片重叠宽度与象幅边长之比来表示，叫象片重叠度。航向重叠：沿航线方向相邻两象片之间的重叠。一般6065%，最小不小于53%。旁向重叠：相邻两航线间象片的重叠。一般3035%，最小不小于15%。Ly Lx四、航片上的点和线O象主点：过S点做平面P的垂线SO（主光轴）与象平面P的交点。n象底点：过S点所做的铅垂线叫主垂线，它与象平面P的交点。C等角点：SO与主垂线所决定的平面叫主垂面W。在W面内将平分，其分角线与象平面P的交点C。i合点 vV主纵线VV摄影方向线 等比线：垂直于主纵线vV的直线都叫水平线。通过C点的水平线，叫等比线hchc。主横线 hoho 合线hihi.当象片水平时n、c、o为一点，即=0 林业遥感中把3视为水平象片对待，可简化计算过程。（即垂直航摄）五、像点位移1.因地形起伏引起的象点位移（投影差）垂直摄影航片上，高出或低于基准面的地物点在象片上的象点与平面位置相比，产生位置移动投影差h=hr/H H摄影站与起使面的相对航高 h地面点相对于基准面的高差.图E高程基准面H航高 r象点距象低点的距离 h投影差 规律a.h的大小与r成正比，r距离愈长h愈大，与象片中心部分愈近h愈小。n是不因高差而引起投影差的点b.h大小与h成正比，h为正投影差影象离开中心点向外移动2.因象片倾斜引起的象点位移（倾斜误差）=rc2sinsin/frc倾斜象片上象点到等角点的距离 象片倾斜角 等比线与象点向径之间夹角 f航摄机焦距分析上式，得以下规律：1.的大小与向径rc的平方成正比，与航摄机焦距成反比；2.当=0或=180时，=0 即等比线上各像点没有倾斜误差；3.当=90或270时，为最大。即位于主纵线上的像点倾斜误差最大；4.由于rc和永为正值，所以的符号仅与角的大小有关：当在0-180时，为负值，像点向等角点方向移动；当在180-360时，为正值，像点背着等角点方向移动。水平像片上矩形图形，在倾斜象片上变成梯形。六、使用面积的划分航线内三重叠，航线间二重叠，所包围的面积。r 0.4-0.5mm内称有效面积。七、航片上的标志：日期、水准器、时表、高度表、框标。框标连线的交点象片中心点。八、像片比例尺的测定：1.量距法 2.辐射三角测量法 第三章航片立体观察一、立体观察人对物体观察，用一对眼睛观察自然界的物体远近产生立体感觉称天然立体视觉。主因基于在两眼的视网膜上产生生理视差。b两只眼睛间距称眼基线（58-72mm）不同间距A.B两点发出的光线进入左.右两眼后，分别在两眼的视网膜上构象a1b1与a2b2。由于两点距眼睛的距离不等，因此，视网膜上的两段弧长a1b1与a2b2也不等，其差数叫生理视差。其差数叫生理视差。生理视差是判断物体A.B远近、产生立体视差的主要根据。不观察实物而获取立体感觉人造立体视觉。采用摄影方法，在不同摄影站，用同一焦距的航摄机对同一地物进行摄影，得到两张象片，称象对，象对具有同一地物的一对影象与生理视差类似的一种视差左右视差。获得人造立体感觉立体观察。象对立体观察应满足的条件：1.象对必须是具有一定重叠度的两张象片；2.两眼必须分别各看一张分象；3.象片安放，相应点连线必须与眼基线平行，两象片的距离不宜太大（太小）；4.两张象片比例尺尽可能一致，如超过16%，观察立体相当困难。立体效应：正立体、反立体、零立体二、象片立体观察工具常用分象仪器反光立体镜。三、立体夸大地面起伏比实际情况增大。原因：光学模型垂直比例尺大于水平比例尺。象片纠正的基本思想假定地面是水平的，摄影象片也处于水平位置，则象片上获得的影象与实际地面是完全相似的。这时中心投影象片相当于正射投影的象片平面图。只要设法消除象片上的倾斜误差，得到其纠正象片，即可用来编制平坦地区的象片平面图。象片纠正只能消除倾斜误差，投影误差不会因象片纠正而消除，只能采取限制的办法。一般规定，象片作业范围内任何一点，在规定比例尺的图底上产生的投影误差都不超过0.4mm，称为平坦地区。复杂地区采用纠正时，用“分带”的办法，以保证整个地区内所有点在图底上投影误差不会超过0.4mm。纠正的实质是消除倾斜误差。纠正的方法有：图解法，光学图解法，光学机械法和微分纠正法等。利用航摄象片测绘地形图全能法：借助于全能型测图的仪器，在室内建立与实地完全相似的立体模型，利用仪器上的测绘系统直接量测模型，测定出地面点的平面位置和高程并绘制出立体模型的等高线。基本特点：用同一台仪器在一个内业过程中同时测定地面点的三维空间位置，并直接获得地形原图。全能法是航测成图的主要方法，它适用于各种地形，尤其适用于山地、高山地区。微分法：特点：分别测定点的平面位置和高程。用两套仪器完成作业过程较繁琐，但使用的仪器较简单。适用于丘陵地区。综合法测图：用航片确定地物的平面位置，用普通地面测量方法测定高程和等高线，是摄影和地面测量相结合的一种方法。人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。谢谢