第二章 航空摄影测量的基本知识

航空摄影测量一．前言及单张相片的航测解析1．摄影测量学：利用各种非接触型的传感器，获取模拟的或数字的影象,然后解析和数字化提取所需要的信息，在空间信息系统里数字的加以存储，管理，分析和表达,再通过可视化和符号化形成产品2．摄影比例尺：航摄相片上的一段线的长度l，与实际地面上的相应线段长度L的比，1/m=l/L ，此时视相片为水平，地面取平均高程。

也等于摄象机主距f和平均地面高H的比，即1/m=f/H 3．空中摄影测量采用竖直摄影方式，即摄影瞬间摄象机的铅垂线垂直于地面，偏离垂线夹角应小于3度,夹角称相片斜角4．航向重叠：同航向要求重叠度60%。

旁向重叠：相邻航带间重叠度要求24%。

5．航摄影象是地物上的各点通过航摄机的物镜投射到相片上的一点,称为中心投影。

6．摄影测量的几何处理任务是通过相片上像点的位置确定相应地面点的空间位置，这就需要坐标转换来确定地面点.描述像点位置的坐标系为相方坐标系，描述地面点位置的坐标系为物方坐标系。

7．用摄影测量的方法研究地物的几何和物理信息时，必须建立该物体与相片之间的数学关系，首先需要确定的是摄影瞬间摄影中心与相片在地面坐标系中的位置和姿态。

内方位元素：表示摄影中心与相片之间相关位置的参数外方位元素:表示摄影中心和相片在地面坐标系中的位置和姿态的参数。

8．像点偏移:地面点在相片上的投影因相片倾斜或地面不平而移位或多边形形变.二．双像解析摄影测量1．人造立体视觉需要满足的条件:两张相片必须是两个位置对同一景物摄取的相对。

每只眼睛只能观察一张相片。

两相片上的同名景物连线必须与眼基线大致平行。

两相片的比例尺相近（差别<15％），否则需要用zoom模块进行调节。

2．用解析的方法处理立体相对（定向—恢复地面目标的空间坐标)，常用方法：①利用相片的空间后方交会与前方交会来解求地面目标的空间坐标(绝对坐标）②利用相对的内在几何关系，进行相对定向，建立与地面相似的立体模型，计算出模型点的空间坐标，再通过绝对定向，将模型进行平移，旋转，缩放，以纳入到规定的地面坐标系中，解析出地面目标的绝对空间坐标。

航空摄影测量技术的基本原理及操作步骤航空摄影测量技术是利用航空摄影测量设备，通过飞行器在空中进行航拍，结合摄影测量原理和相关测量手段，对地面物体进行测量、测图和分析的一种技术。

其基本原理和操作步骤是航空摄影测量工作者必须掌握的重要知识。

一、航空摄影测量的基本原理航空摄影测量的基本原理包括航空摄影原理、摄影测量原理和测图原理。

1.航空摄影原理:航空摄影原理是指在航空器上安装相机，通过摄影机进行航空摄影，获取地面物体的图像信息。

其中包括飞行高度、航向角、倾角、焦距等要素的测量和控制。

2.摄影测量原理:摄影测量原理是指通过对航空摄影图像的几何解析，获得地面物体的位置、形状和尺寸等相关信息。

其中包括像空间和物空间的几何关系、立体视觉原理、影像纠正等。

3.测图原理:测图原理是指通过对航空摄影图像的解译和分析，生成具有地理空间坐标的地图产品。

其中包括地物解译、地物提取、三维建模等。

二、航空摄影测量的操作步骤航空摄影测量包括任务规划、飞行前准备、航空摄影、航空制图等多个步骤。

1.任务规划:在进行航空摄影测量之前，需要进行任务规划，确定摄影区域、飞行高度、航线计划、地面控制点等。

这一步是整个航空摄影测量的基础。

2.飞行前准备:飞行前准备包括协调飞行任务、组织资源、准备测量设备和器材等。

确保航空摄影测量工作的顺利进行。

3.航空摄影:在航空器上安装好相机后，根据任务规划进行航飞。

在飞行过程中，航空摄影仪器会自动拍摄照片，记录地面物体的图像。

4.航空制图:航空制图是利用航空摄影图像进行解译和分析，生成地图产品的过程。

该步骤包括密集块的测绘、地物特征的解译、地物提取、地理信息系统构建等。

三、航空摄影测量的应用领域航空摄影测量技术在各个领域有广泛的应用，如城市规划、土地调查、资源调查、环境监测、灾害评估等。

1.城市规划:航空摄影测量可以为城市规划提供大规模的高分辨率影像资料，用于调查测量、地形分析、地物分类等。

可以帮助规划师更好地进行城市规划设计。

摄影测量基础知识一、航空摄影测量1.航空摄影:a.航空摄影机Leica:RC10,RC30Zeiss:RMK,LMKb.航摄仪焦距:窄角:300mm,常角:210mm,宽角:153mm,特宽角:70—100mm:c.像幅Format 180mm*180mm,230mm*230mm:d.像片倾斜角,航向和旁向倾角:=60%,旁向:>=30%:f.摄影比例尺,M图:M像=5倍左右2.外业控制测量与调绘a.控制点布设:平面控制点一般布设在所测区域的四角及周边,高程控制点则根据精度要求按基线数敷设高程导线.b.地面标志布设:对于高精度的测绘项目,在航空摄影前应在计划的平面控制点位置布设特定形状的标志.c.控制点联测:一般应先与高等级的国家三角点联测,控制点实测可用全站仪,激光测距仪,GPS全球定位系统等仪器进行.d.野外调绘:外业调绘系指利用航摄像片,放大像片或地形原图,实地辨认并绘注植被边界,电力线,通讯线,以及道路,居民地,水系的名称等.二、解析空中三角测量a.刺点:在涤纶像片上利用精密刺点仪,将选定的内业加密点刺出并编号标注.b.立体观测:在精密立体坐标量测仪或解析测图仪上,立体量测加密点及框标在左右像片上的坐标.当作业人员通过观测系统使左右眼分别观察左片和右片,则可看到重建的立体光学模型。

其他建立立体视觉的方法,包括:互补色法;偏振光立体眼镜法;液晶立体眼镜法等。

c.内定向:内定向是指根据量测的像片四角框标坐标和相应的摄影机检定植,恢复像片与摄影机的相关位置,即确定像点在像框标坐标系中的坐标.d.相对定向:相对定向的含义是,恢复摄影瞬间立体像对内左右像片之间的相对空间方位.确定两个像片的相对空间方位需要5个参数.相对定向的数学关系通常用同名光线共面条件表示,即左右摄影中心至地面点的两条光线共面.相对定向一般假定左像片保持水平不变,右片相对左片的五个参数通常以基线分量Bx,By 和右片的旋转角Ф,W,K表示.相对定向方程式为非线性函数,需要将其线性化.相对定向至少需量测6个定向点,利用最小二乘法平差解算.e.绝对定向:绝对定向也称大地定向,是指确定立体模型或由多个立体模型构成的区域的绝对方位,也就是确定立体模型或区域相对地面的关系.绝对定向参数为7个.f.区域平差:区域平差也称区域空中三角测量,俗称电算加密,是对整个区域网进行绝对定向和误差配赋.区域平差目前一般采用独立模型法或光线束法.独立模型法是以单个立体模型为单元;而光线束法则以单张像片为单元。

航空摄影测量的基础知识一、航空摄影定义：空中摄影是利用飞机或其它飞行器（如气球、人造卫星和宇宙飞船等），在其上装载专门的摄影机对地面进行摄影而获得像片，其中用飞机进行空中摄影的叫航空摄影。

航空摄影具有以下优点：（1）可以居高临下地观察；（2）航片能把观察到的各种地面特征在同一时间里客观地记录下来；（3）记录动态现象；（4）航片是现状的永久性记录，且有充裕时间来仔细研究，可将外业现场搬至室内探讨；（5）提高空间分辨率。

1、摄影方式按摄影机镜头主光轴的方位不同，摄影方式分为垂直摄影和倾斜摄影两种。

镜头主光轴处于铅垂位置的摄影称为垂直摄影，实际上，很难控制摄影机主光轴的铅垂，常含有微小的倾斜角，只要倾角小于2度都称之为垂直摄影。

镜头主光轴偏离铅垂直位置的倾斜角大于2度时就称之为倾斜摄影。

2、对航空像片的要求（1）影像呈像清晰、色调一致、反差适中。

（2）一条航线上相邻两张像片应有一定的重叠影像，一般要求55%-65%的重叠度。

相邻航线之间的影像重叠，称为旁向重叠，要求有30%左右的重叠度。

（3）航摄像片倾斜角应越小越好，一般不应大于2度，个别最大倾斜角不应超过3度。

（4）航线弯曲最大偏离值与航线全长之比不大于3%。

3、像片比例尺像片上某两点间的距离与地面上相应两点的水平距离之比，叫像片比例尺。

通常用表示：——摄影镜头的焦距；——镜头中心相对于地面的高度，称为相对航高。

由于各种因素的综合影响，蛇形时飞机不可能始终保持同样的高度，地面也总有起伏，航高并不一致，因而像片上各部分的比例尺亦是不一致的。

二、航空摄影的投影方式1、中心投影：空间任意一点M 与一固定点S的连线（或其延长线）被一给定的平面P所截时，则此直线与平面的交点m，就叫做M点的中心投影。

M 点称物点，S点称投影中心，m点为点M的像。

MS为投影光线，P为投影面。

按中心投影定义知：物点M、像点m和投影中心S这三点是共线的。

位置关系如图：m点位于M点和S点之间 M点位于m点和S点之间 S 点位于M点和m点之间。

航空摄影测量的基础知识一、航空摄影定义：空中摄影是利用飞机或其它飞行器（如气球、人造卫星和宇宙飞船等），在其上装载专门的摄影机对地面进行摄影而获得像片，其中用飞机进行空中摄影的叫航空摄影。

航空摄影具有以下优点：（1）可以居高临下地观察；（2）航片能把观察到的各种地面特征在同一时间里客观地记录下来；（3）记录动态现象；（4）航片是现状的永久性记录，且有充裕时间来仔细研究，可将外业现场搬至室内探讨；（5）提高空间分辨率。

1、摄影方式按摄影机镜头主光轴的方位不同，摄影方式分为垂直摄影和倾斜摄影两种。

镜头主光轴处于铅垂位置的摄影称为垂直摄影，实际上，很难控制摄影机主光轴的铅垂，常含有微小的倾斜角，只要倾角小于2度都称之为垂直摄影。

镜头主光轴偏离铅垂直位置的倾斜角大于2度时就称之为倾斜摄影。

2、对航空像片的要求（1）影像呈像清晰、色调一致、反差适中。

（2）一条航线上相邻两张像片应有一定的重叠影像，一般要求55%-65%的重叠度。

相邻航线之间的影像重叠，称为旁向重叠，要求有30%左右的重叠度。

（3）航摄像片倾斜角应越小越好，一般不应大于2度，个别最大倾斜角不应超过3度。

（4）航线弯曲最大偏离值与航线全长之比不大于3%。

3、像片比例尺像片上某两点间的距离与地面上相应两点的水平距离之比，叫像片比例尺。

通常用表示：——摄影镜头的焦距；——镜头中心相对于地面的高度，称为相对航高。

由于各种因素的综合影响，蛇形时飞机不可能始终保持同样的高度，地面也总有起伏，航高并不一致，因而像片上各部分的比例尺亦是不一致的。

二、航空摄影的投影方式1、中心投影：空间任意一点M 与一固定点S的连线（或其延长线）被一给定的平面P所截时，则此直线与平面的交点m，就叫做M点的中心投影。

M 点称物点，S点称投影中心，m点为点M的像。

MS为投影光线，P为投影面。

按中心投影定义知：物点M、像点m和投影中心S这三点是共线的。

位置关系如图：m点位于M点和S点之间 M点位于m点和S点之间 S 点位于M点和m点之间。

简要分析航空摄影测量1. 航空摄影测量的基本该概念及种类航空摄影测量指的是“在飞机上用航摄仪器对地面连续摄取像片，结合地面控制点测量、调绘和立体测绘等步骤，绘制出地形图的作业”。

航空摄影测量单张像片测图的基本原理是中心投影的透视变换，立体测图的基本原理是投影过程的几何反转。

利用航空摄影测量技术可以快速获得道路阻断、河流阻塞、城镇的损坏和重要基础设施的破坏情况，为抗震救灾决策指挥提供依据。

也可以在城镇规划中提供数据依据。

航空摄影测量的作业分外业和内业。

外业包括：像片控制点联测，像片控制点一般是航摄前在地面上布设的标志点，也可选用像片上明显地物点（如道路交叉点等），用测角交会、等外水准、测距导线、高程导线等普通测量方法测定其高程和平面坐标。

综合法测图。

内业包括：加密测图控制点，以外业像片控制点为基础，一般用空中三角测量加密方法，推求测图需要的控制点、检查其平面坐标和高程。

2. 解析空中三角测量在精密立体坐标量测仪或解析测图仪上，立体量测加密点及框标在左右像片上的坐标。

当作业人员通过观测系统使左右眼分别观察左片和右片，则可看到重建的立体光学模型。

其他建立立体视觉的方法，包括：互补色法，偏振光立体眼镜法;液晶立体眼镜法等。

2.1 内定向、相对定向和绝对定向内定向是指“根据量测的像片四角框标坐标和相应的摄影机检定植，恢复像片与摄影机的相关位置，即确定像点在像框标坐标系中的坐标”。

在立体测图仪上的内定向，是通过严格的装片来实现的，即使用对点器（—种精巧的放大镜），分别地将涤纶像片上的框标精确对准承片盘上的相应框标。

从而就实现了恢复像片内方位元素.对于解析测图仪，则只需将像片的基线大致平行于仪器的X 轴.像片的内定向，是通过精确量测像片的四角框标，利用严密的解析公式计算求解，同时进行像片的变形改正。

相对定向是指“恢复摄影瞬间立体像对内左右像片之间的相对空间方位”。

确定两个像片的相对空间方位需要五个参数.相对定向的数学关系通常用同名光线共面条件表示，即左右摄影中心至地面点的两条光线共面。

第二章--航空摄影测量的基本知识第二章航空摄影测量的基本知识主要内容1.航摄仪和感光材料2.航摄基本知识及其作用比例尺重叠度（航向旁向）相片偏角3.投影比较：类型特点第一节航空摄影仪与感光材料一、航空摄影仪指航空摄影机、地面摄影测量用的摄影经纬仪，以及近景摄影测量用的摄影机，简称摄影机。

主要由暗箱和镜箱构成。

1.镜箱物镜物镜筒座架框标平面镜箱体是一个可调节摄影物镜与像平面之间距离的封闭筒2.暗箱：3.框标平面:镜箱体后端为一金属框架，研磨成极为精确的平面作用：像点坐标量测3.框标坐标：在框标平面内区其交点作为坐标原点，建立起框标直角坐标系。

航摄软片紧密贴附在框标平面上，所以框标平面即为像平面的位置。

4.像主点：摄影机主光轴与像平面的交点5.摄影机主距（像片主距）：摄影机物镜后节点到像片主点的垂距称为摄影机主距，也叫像片主距，一般用字母f表示。

二、分类（一）按摄影物镜焦距和像场角分为：1.短焦距航摄仪，f＜150 mm，相应的像场角为β＞100º；2.中焦距航摄仪f:150 mm＜＜300 mm，像场角为70º＜β＜100º；3.长焦距航摄仪f＞300 mm，相应的像场角为2≤70º。

二、分类（二）按照像幅（正方形）大小分：1.短焦距航空摄影机的像幅多为18 cm×18 cm2.中焦距航空摄影机的像幅有18 cm×18 cm和23 cm×23 cm3.长焦距航空摄影机的像幅多为23 cm×23 cm和30 cm×30 cm第二节航空摄影测量对摄影资料的基本要求•测绘地形------摄影多采用竖直摄影方式，即航摄机在曝光瞬间物镜主光轴保持垂直于地面。

•《航空摄影测量规范》要求像片倾角应小于2º～3º。

竖直航空摄影：面积、带状和独立地块航空摄影三种。

面积航空摄影：主要用于测绘地形图或进行大面积资源调查。