第5章航空遥感

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,1,第五章 航空遥感,定义：,航空遥感是以中低空遥感平台为基础进行摄影（或扫描）成像的遥感方式。,优点：,空间分辨率高、灵活性大、适合于微观研究。,不足：,费用昂贵。,5.1,航空遥感系统,一、航空遥感平台,（一）气球；（二）飞机；,二、航空摄影方式,摄影前准备工作；空中摄影的实施,2,（一）按摄影机主光轴与铅垂线的关系分,主光轴：,通过物镜中心并与主平面（或焦平面,),垂直的直线称为主光轴。,像主点：,主光轴与感光片的交点称为像主点。,航摄倾角与像点倾角：,主光轴与铅垂线的夹角,a,。,1.,垂直航空摄影,:,a,3,2.,倾斜航空摄影：,a,3,（,二）按摄影所用的波段分,1.,普通黑白摄影；,2.,天然彩色摄影；,3.,黑白红外摄影；,4.,彩色红外摄影；,5.,多光谱摄影；,6.,机载侧视雷达；,3,（三）按摄影实施方式分,1.,单片摄影,为特定目标或小块地区进行的摄影，一般获得一张、一对或数张不连续的像片。,2.,单航线摄影,沿一条航线对地面上狭长地带或线状地物（如铁路、公路、河流、管道等）进行的连续摄影。,航向重叠：,60%,，不得小于,53%,。,3.,多航线摄影（面积摄影）,沿数条互相平行的直线航线对一个广大区域进行的连续的、布满区的摄影。,航向重叠：,60%,，,旁向重叠,:15%-30%;,4,5,（四）按航摄比例尺分,1.,大比例尺航空摄影：,1,：,1,万；,2.,中比例尺航空摄影：,1,：,1,万,1,：,3,万；,3.,小比例尺航空摄影：,1:3,万,1,：,1,：,10,万；,4.,超小比例尺航空摄影：像片比例尺,1,：,10,万,1,：,25,万；,三、航空遥感特点,1.,航空遥感空间分辨率高、信息量大。,2.,航空遥感灵活，适用于一些专题遥感研究。,3.,航空遥感作为实验性技术系统，是各种星载遥感仪器的先行检验者。,4.,信息获取方便。,6,四、航片上的标志,像幅规格：,18,18cm,2,23,23cm,2,7,5.2,航空像片的几何特征与物理特性,一、航空像片的投影原理,（一）中心投影,定义：,凡空间任意点,A,（物点）与一固定点,S,（投影中心）连成的直线或延长线（即中心光线）被一个平面（像平面）所截，则此直线与平面的交点,a,（像点）称为,A,点的中心投影。,8,从投影上而言，航空像片（,正片）,的位置，等于以投影中心为圆心，以焦距,f,为半径，将,P,旋转至,P,（下图），,P,即为正像的位置。,9,二、航空像片的比例尺,(,一）定义：,航空像片上某一线段长度与地面相应线段长度之比，称为像片比例尺，用,1/M,表示,，并有下式：,式中：,f,为焦距，,H,为飞行器相对航高。,10,1.,与焦距和航高的关系,：航空像片的比例尺与物镜焦距成正比，与相对航空成反比。若焦距固定不变，相对航高越高，比例尺就越小。,2.,受地形因素的影响,（,1,）平坦地区：,摄像时像片处于水平位置，则像片的比例尺可以近似看成处处一致。,如：,f=70mm,H=3500mm,则像片比例尺为,1,：,50000,一般在航空摄影时，焦距是固定的，比例尺主要随着航高而变化。,（二）影响航空像片比例尺的因素,11,（,2,）地形复杂地区,由于地形起伏使得每一地物点的航高不同，实际比例尺与不一样。,如：在用,RC-5,拍摄的像片,已知航高,2600m,，焦距,210mm,红松,K36,号样地的海拔高为,500m,，红松,K40,号样地海拔高为,290m,，则,K36,的比例尺分母为：,12,三、航空像片上特殊的点线,S,为投影中心，,E,为地面，,P,为像面，,E,与,P,所夹两面角,a,即为摄影时的倾角。,1.,像主点,：,主光轴,OS,与像平面垂直的交点,o,地面上的相应点称为地主点,O,；,2.,像底点,：,通过镜头中心,S,的铅垂线,(NSn),与像面的交点,13,3.,等角点,：,主光轴,SO,与主垂线,NSn,夹角,a,（即像片倾角）的二等分线与像平面及地面的交点，都称等角点。用,c,和,C,表示。,4.,主纵线,：,包括主光轴与铅垂线的平面（,W,）与像平面的交线（,vv),为主纵线；,地面上为,VV,。,14,5.,主横线,：,在像片上凡与主纵线垂直的线，称为像水平线,hh,，通过像主点的像水平线为主横线,hoho.,6.,等比线,：,像平面上通过等角点,c,的像水平线，称为等比线,hchc.,7.,真水平线,：,通过镜头中心,S,所作的水平面与像片面的交线,hihi.,15,8.,主合点,：,主纵线与真水平线的交点,I.,9.,透视轴,：,延长像片面与地平面相交的直线的透视轴,TT.,16,(,二）特殊点、线间的关系,17,四、航空像片的物理特性,（一）基本概念,1.,色调,：地物电磁辐射能量在像片上的模拟记录，在黑白像片上表现为,灰度,，在彩色像上表现为,色彩,。,2.,色彩：,彩色像上某一部分的颜色称为此部分的色彩。,3.,灰阶：,灰度分成若干个等级，每一等级称为一级灰阶。一般用,2,n,(n,是正整数）表示灰阶序号,0,1,2,3,2,n,-1,。,4.,亮度系数：,在相同照度下，某物体表面亮度与绝对白色的理想物体表面亮度之比。表示地物发射（或反射）光的能力。,其中：,L-,为某物体表面亮度；,L,0-,为绝对白色物体表面亮度。,18,（二）影响航空像片色调的因素,1.,地物表面亮度：,其取决于摄影时照度和地物自身的亮度系数。,（,1,）照度：太阳辐射到地表的强度，即像片上的灰度色调。,（,2,）地物亮度系数：当照度一定时，地物亮度系数决定着地物在黑白航空像片上的相应影像的色调。,亮度系数越大，色调越浅。,2.,感光材料：,感光度,3,摄影技术：,曝光量,的选择、感光片的冲洗及印像、放大技术等。,19,一、视差产生原因与纠正,像点位移：,根据中心投影的原理，无论是带有起伏的地形，还是高出地面的任何物体，反映到航空像上的像点与其平面位置相比，一般都会产生位置的移动，这种像点位置的移动，叫做,像点位移。,主要由,像片倾斜,、,地面点相对于基准面的高差,和,物理因素,等产生的。,5.3,像片视差和立体观测,20,（一）像片倾斜引起的像点移位,P,为倾斜像片，,P0,为水平像片；,a,a0,为同一面点在,P,和,P0,上的任意点位；,c,为等角点；,2024/11/14,21,将倾斜像片绕等比线,hchc,旋转到与水平像片重合形成叠合图形。,Ca,和,Ca0,共线，但长度不等。,22,（二）地形起伏引起的像点位移,投影差：,由于地面起伏变化，投影在像片上的像点产生的直线移位。其与,地形起伏,和,像片倾斜,都有关系。,23,根据相似三角形原理，可得投影差的公式：,其中：,r,为像点,a,到像主点的距离；,H,为摄影航高；,h,为地面离差；,24,1.,投影差分布规律,（,1,）对相对高差相等的点，,h,也相等；,r=0,时，,h=0,；,像主点,无像点移动；,（,2,）,h,与,h,成正比，,h0,，,像点背离像主点方向移位，,h0,；,h0,，像点朝向像主点方向移位，,h0,，像点,a,朝向像主点方向改正；,h0,，图上点,A0,背朝底点方向改正,h0;,反之,26,3.,根据像点位移值测量目标的高度,根据公式：,可得：,例如：,一张航空像片，已知摄影高度为,400m,，在航空像片上量出目标顶点至像点的距离为,2.8cm,，目标的像点位移值为,0.15cm,，则目标高度为,:,h=400*0.15/2.8=21.43(m),27,2024/11/14,28,二、航空像片的立体观察,（一）航空像片立体观察的原理,瞳孔,如同光圈，,视网膜,如同底片，接受物体的影像信息。,交会角,29,生理视差的形成,：,人们是从,眼基线,的两个端点来观察物体（右眼从右边观察物体，左眼从左边观察物体），因此两眼的,观察角度就不同,，在两眼网膜上所产生的物体影像就有差别，即形成了生理视差。,30,生理视差,是产生立体视觉和判断景物远近的原因。,立体观察,是根据立体视觉原理进行的。实施立体观察，必须是在连续拍摄的两张空中照片的重叠部分上进行的。,31,人造立体视觉：,空间景物在感光材料上构像，再用人眼观察构像的像片产生生理视差，重建空间景物的立体视觉，所看的空间景物称为,立体影像，,产生的,立体视觉,称为人造立体视觉。,人造立体视觉必须符合自然界立体观察的,四个条件：,（,1,）两张像片必须是在两个不同位置对同一景物摄取的,立体像对；,（,2,）两只眼睛必须只能,分别观察像对,的一张像片；,（,3,）两像片上相同景物（,同名像点）的连线与眼基线应大致平行；,（,4,）两像片的,比例尺相近,（差别,15%,）,32,（二）航空像片的立体观察,立体观察方法：,1.,人眼观察法,2.,仪器法：,透镜式立体镜、反光式立体镜、扫描式立体观测仪和主体显微镜等,。,33,2024/11/14,34,35,3.,光电设备观察,目前图像判读的先进设备，它具有,分辨率高,、,适用性强、目标测量定位快,等特点。其功能包括,放大观察、立体观察、图像处理、图像信息整编和图像存储等，,配有大容量计算机和多种外围设备。,立体观察效果：,1.,正立体效果：立体观察时所得到的立体效应与实地情况相同。,2.,反立体效果：立体观察时所得到的立体效应与实地情况相反。,3.,零立体效果：观察时所看到的物体影像没有高低的差别。,4.,双影：观察时航空像片上相同物体影像不能完全重合。,36,37,三、航空像片的立体测量,测量起伏地形的高差，根据像点,左右视差,来确定。,左右视差,：高低不同的地面点，在两张重叠的航空像片所呈现的相应点横坐标之差。横坐标以像主点为原点，右边为正，左边为负。,38,A,，,C,两点的左右视差为：,39,B,为像片基线；,P,为视差较；,40,二、航空成像光谱仪,1.,航空成像光谱仪；,2.,多用途航空成像光谱仪；,3.,先进的固态阵列光谱辐射仪；,4.,航空可见光,/,红外成像光谱仪；,5.,小型机载成像光谱仪；,5.4,高光谱航空遥感,一、基本概念,高光谱分辨率遥感是指利用很多很窄的电磁波波段从感兴趣的物体获取有关数据，它的基础是,测谱学,.,