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7、航空摄影测量

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1 第七章航空摄影测量

7.1基本概念

1、主光轴：摄影机透镜两侧圆心连线。

2、像点和地点：

（1）像主点和地主点：像平面与主光轴的交点，以及对应的地面点。

（2）像底点和地底点：像平面与过摄影中心铅垂线（主垂线）的交点，以及对应的地面

点。

3、摄影机主距(f)：透镜中心与像主点的垂距。

4、内方位元素：像主点在框标坐标系中的坐标x

0、y

0与f。

5、摄影比例尺：像片线段与地面相应线段长度比，在像片上处处不等，一般采取平均值。

6、航高：由于主距固定，影响航摄比例尺的主要是航高。

（1）绝对航高：相对于高程基准面的航高。

（2）真实航高：相对于某地物点的航高。

（3）摄影航高：相对于摄区平均高程基准面的航高。

7、摄站和摄影基线：摄影瞬间物镜点位置叫摄站，相邻摄站间距叫摄影基线。

8、坐标系：物方坐标系（4）-（6）和像方坐标系（1）-（3）。

（1）像平面坐标系：表示像点在像平面内的右手平面直角坐标系，量测坐标系。

（2）像空间坐标系：以摄影中心为原点，x、y轴与像平面x、y轴平行，z轴和主

光轴重合，形成右手直角坐标系，起算坐标系。

（3）像空间辅助坐标系：以摄影中心为原点，坐标轴视需要而定，一般有三种选择方法，

并形成右手直角坐标系，过渡坐标系。

（4）地面测量坐标系：高斯平面和高程组成的坐标系，描述地面点位置，左手系，成

果坐标系。

（5）地面摄影测量坐标系：航线方向为x轴，向上为z轴，与y轴形成右手系。摄影

测量专用，运算坐标系。

（6）地面辅助坐标系：摄影测量成果都在这个坐标系中表示，是过渡性的辅助坐标

系。

9、框标坐标系：以框标连线交点（正交）为原点建立的坐标系。

10、核面与核线：摄影基线与地物点组成的面叫核面，核面与像平面的交线叫核线。

11、基高比：摄影基线和相对航高比值。

7.2航摄仪

1、胶片航摄仪：

（1）概述：单镜头分幅摄影机是目前应用较多的航空摄影机，又称为框幅式摄影机，

装有低畸变透镜。胶片幅面的大小通常是18×18cm、23×23cm、30×30cm，主要由镜筒、

机身和暗盒组成，大多设有两种类型的框标：位于承片框每边中央的机械框标和位于承

片框四角的光学框标。 2 （2）像场角和主距的选择：

像场角°

主距mm

常角≤75

长焦≥255

宽角75-100

中焦102-255

特宽角≥100

短焦≤102

1）常角或窄角：大比例单像测图、DOM、综合法测图等以及山区测图，可以减小

投影差的影响，减少摄影死角的影响，改善立体观测条件。

2）宽角或特宽角：平坦地区立体测图等，提高立体量测精度。

（3）感光特性及冲洗：1）感光特性：感光度：感光灵敏度；反差系数：影像反差和景

物反差之比；宽容度：影像可以表示的亮度反差范围；灰雾密度：未曝光的胶片冲洗后

产生的密度，越低越好；显影动力学曲线：反差系数、灰雾密度、感光度随显影时间

变化的曲线。

2）胶片组成：乳剂层（黑白和彩色）和片基。

3）胶片几何特性：分辨率、不规则变形率、片基厚度。

4）冲洗过程：显影、定影、水洗、干燥。

5）冲洗要求：影像细节能充分显露，显影均匀，色调层次丰富，反差适中，灰雾小，

没有划痕、静电斑痕、折伤或脱胶等缺陷。

6）每年航摄任务开始前，应对所用的胶片进行几何性能和感光特性测定。

（4）辅助设备：

1）滤光片：消除某一波谱带作用，补偿焦平面照度不均匀。

2）像移补偿装置：补偿飞机位移产生的像移的影响。

3）自动曝光装置：通过安装在物镜旁的光敏元件测定景物的亮度，自动调整曝光时间。

（5）RC航摄仪（瑞士威特）：有RC-10、RC-20和RC-30等型号，像幅均为23×23cm，

暗匣和物镜筒是通用的，可以进行替换。RC-30由摄影仪、陀螺稳定平台、飞行管理系

统组成。具有象移补偿装置，自动曝光装置，导航GPS数据接口，可进行GPS辅助航

空摄影。

（6）RMK航摄仪（德国奥普托）：具有5个不同焦距的物镜组，像幅均为23×23cm固

定在镜箱体上，压平板设置在暗匣内，需要具备RMK-CC24暗匣才能进行象移补偿摄

影。RMK-TOP（top即陀螺稳定平台）是在RMK基础上加装陀螺稳定装置，具有高质

量物镜内置滤光片，其自动曝光装置采用图像质量优先，也支持GPS辅助航空摄影。

2、数字航摄仪：分为框幅式（面阵CCD）：DMC，UltraCam-D，SWDC。推扫式（线

阵CCD）：ADS。

（1）DMC（蔡司和德国鹰图，数字成图相机DigitalMappingCamera）：具有4个全

色镜头CCD和4个多光谱CCD。同时获得黑白，真彩，彩红外数据。将4个全色像

片合成为具有虚拟投影中心和固定虚拟焦距（12cm）的虚拟中心投影合成影像。和4个

多光谱镜头生成的影像融合在一起，得到高分辨率真彩色影像数据或彩红外影像数

据。 3 （2）UltraCam-D（奥地利，简称UCD）：8个镜头组，共13块面阵CCD，9个全色波

段，4个RGB和近红外波段，生成中心投影影像。

（3）SWDC（国产）：分单镜头，双镜头，四镜头。

1）原理：把多台非量测型相机集合测量型GPS接收机、航摄控制系统、地面后处理

系统，拼接成虚拟影像。

2）特点：镜头可更换，幅面大，视场角大，基高比大，高程精度高，能实现空中摄

影自动定点曝光；通过精密GPS辅助空三，可使航摄外业大大减少；具有较强的

数据处理软件，可实现对影像的准实时、高精度纠正与拼接。

（4）ADS（徕卡）：包括ADS40，ADS80。使用GPS和IMU（惯性测量）技术，是基

于三线阵CCD的推扫式数字航摄仪。镜头采用中心投影设计，全色波段采用三对CCD

线阵对前视、下视、后视三个方向同时获取影像，RGB和近红外四个波段记录多光谱信息，

一次飞行取得前下后100%三度重叠，连续无缝的全色立体影像、彩色影像、彩红外影像。

得到的是线中心投影的条带影像，每条扫描线有独立摄影中心，对应着一组外方位元素。

3、分辨率：

（1）数字影像的分辨率：以地面分辨率表示，以米/像素为单位。GSD：地面采样间

隔，以地面距离表示的相邻像素中心的距离。摄影比例尺=像素大小/GSD

（2）胶片影像的分辨率：指成像系统对黑白相间，宽度相等的线状目标影像分辨的能力，

以每毫米线对数表示。航摄仪镜头分辨率应不低于25线对/mm，软胶片的分辨率不应

小于85线对/mm。

（3）扫描分辨率：是指扫描成影像的最小面元单位，即一个扫描像素在原始胶片上的

尺寸，单位为微米。分辨率太高，造成数据冗余；分辨率定得太低，影像细节很难反映出来。

其他表述形式：Dpi，即每英寸含有的像素个数。栅格地图的Dpi不少于300。

扫描分辨率R与Dpi的关系：25400=R×Dpi=85×300（即软片的分辨率要求。）

4、航摄仪检定：

（1）胶片摄影机检校需要测定：内方位元素，光学畸变差（径向畸变差），最佳对

称主点坐标，自准直主点坐标，底片压平装置，框标间距以及框标坐标系垂直性。光学

畸变差主要包括径向畸变差和偏心畸变差，径向畸变差是主要畸变差。最佳对称主点坐

标：使径向畸变尽可能对称的对称中心点；自准直主点坐标：垂直于像平面的光束在像

平面上的落点；

（2）数字摄影机检校需要测定：内方位元素，光学畸变差（径向畸变差），最佳对

称主点坐标，自准直主点坐标，像元大小（x、y方向），调焦后主距和畸变差变化，CCD

坏点。

（3）除了上述几何校检外，还应包括辐射校检和对影像质量的评估。对于多传感器集

成的摄影成像系统，还必须考虑系统的检校问题。

（4）检校方法：光学实验室法和试验场法以及自检校法（航摄作业的一部分），主

要工作是确定内方位元素和物镜畸变差。

每条航线最少曝光12次的条件，不少于2条航线。密集地布设控制点，单张像幅至

少需要9个控制点，总控制点个数应不小于100个，水平精度1cm，高程精度2cm， 4 控制点尺寸设计应覆盖6像元以上，且控制点的中心颜色应与周边物体有较大的反差。

（5）出现以下情况应进行检定：检定时间超过2年；曝光次数达到20000次；经

过较大修理；经过剧烈震动。

7.3航摄基本要求

1、像片倾角：摄影物镜的主光轴偏离铅垂线的夹角，小于2-3°的称为竖直航空摄影，

一般不大于2°，个别最大不大于4°。通过陀螺稳定平台和调整座架来调整。

2、旋偏角：相邻像片框标连线和像片主点连线的夹角，旋偏角过大会减小立体像对

的有效范围。根据飞机的航向和GPS导航系统指示的飞行轨迹角度，计算出偏流大小，作为修正偏流的参考，通过设置摄影仪在坐架中的旋转角来消除。

航摄比例尺

旋偏角°

α＜1：7000

一般＜6，个别＜8

1：3500＞α≥1：7000

一般＜8，个别＜10

α≥1：3500

一般＜10，个别＜12

在一条航线上，达到或接近最大旋偏角的像片数不得超过3片，且不得连续。在一个

摄区内出现最大旋偏角的像片不得超过摄区像片总数的4%。

3、重叠度：为满足立体量测与拼接的需要，航摄像片需要有一定的重叠度。地形起伏大

时要增大重叠度。

（1）航向重叠度：一般为56-65%，

（2）旁向重叠度：一般为30-35%，最小不应小于13%。

4、航线弯曲：像片主点连线不呈一条直线，其弯曲度不得大于3°。

5、航高保持：航高的变化将直接影响摄影比例尺和像片重叠度。

（1）航摄比例尺大于1：5000时，航线上相邻像片高差不大于20m，同航线最大最

小航高差不大于30m；

（2）航摄比例尺小于等于1：5000时，同一航线上相邻像片的航高差不大于30m，

最大最小航高差不大于50m。

（3）摄影分区内的实际航高与设计航高之差不大于50m，不得大于设计航高的5％。

6、太阳高度角：见后表。

7、摄影质量控制。

8、摄影比例尺=主距/相对航高=地面分辨率/扫描分辨率=像元大小/GSD

9、分区摄影时间：等于分区面积除以航线间隔乘以1.2系数再除以有效速度。

7.4技术设计

1、设计分析

（1）资料收集准备设计用图，收集和分析测区的自然地理概况，技术设备情况。

（2）方案选择技术设计时应积极采用新技术、新方法和新工艺。

（3）确定设计因子确定航摄精度指标、主要技术参数、软硬件装备设施、质量控制要求、

提交的成果内容、工程进度设计等。

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航空摄影测量技术设计书

航空摄影测量技术设计书

- 1 - 1 前 言

1.1主要工作内容

（1）获取增城市市域范围内约1650平方公里真彩数码航片。

（2）沿增从高速、北三环高速和广河高速公路测绘面积约216平方公里1：2000数字线划图（DLG）。

（3）中心城区62平方公里1：2000数字线划图（DLG）修测。

（4）广汕路以北第一期测绘302平方公里1：2000数字线划图（DLG）。

（5）广汕路以北第二期测绘498平方公里1：2000数字线划图（DLG）。

（6）广汕路以南650平方公里数字正射影像图（DOM）生产。

1.2 技术依据

表1 技术依据

序号 标准名称 标准代号

1 《全球定位系统城市测量技术规程》 CJJ73-97

2 《航空摄影技术设计规范》 GB/T19294-2003

3 《城市测量规范》 CJJ8-99

4 《1：500、1：1000、1：2000地形图图式》 GB/T7929-1995

5 《1：500、1：1000、1：2000航测内业规范》 GB7930-87

6 《数字测绘产品检查验收规定和质量评定标准》 GB/T18316-2001

7 地球空间数据交换格式 GB/T 17798—1999

8 1：500、1：1000、1：2000

地形图航空摄影测量数字化测图规范 GB 15967—1995

9 国家测绘局《GPS辅助航空摄影技术规定(试行）》 —

- 2 - 10 国家三、四等水准测量规范 GB 12898—91

11 数字测绘产品质量要求第1部分:

数字线划地形图，数字高程模型质量要求 GB/T17941.1—2000

12 《1：500、1：1000、1：2000航测外业规范》 GB7931-87

13 《测绘产品检查验收规定》 CH1002-95

14 《测绘产品质量评定标准》 CH1003-95

15 《1：500、1：1000、1：2000地形图数字化规范》 GB/T17160—1997

浅谈倾斜摄影测量与传统航空摄影测量的区别

浅谈倾斜摄影测量与传统航空摄影测量的区别

低碳技术LOW CARBON WORLD 2018/1浅谈傾斜极影测量与传统航空极影测量的区别阳秀弟(广西壮族自治区地理信息测绘院，广西柳州市545006)【摘要】随着科技发展，测绘行业的产品不仅限于二维地图的定位和导航，人们更多的想更直观的看到真实的三维场景，在这种背景下，倾斜 摄影测量逐渐被测绘工作者发掘。本文以笔者近两年参加的倾斜摄影测量实际项目为基础，从影像获取开始，到成果的展现形式，将倾斜摄影 与传统航空摄影的区别做简单描述。【关键词】倾斜摄影；测量;三维场景【中图分类号】P231 【文献标识码】A 【文章编号】2095-2066( 2018 )01-0042-021倾斜摄影原理简介倾斜摄影测量是使用同一飞行平台搭栽多传感器，从垂 直、倾斜不同角度采集影像，获取地面物体的更为完整准确的 信息。再通过对倾斜数据进行内业处理获得地表数据更多的 侧面信息，整合成的具有地物全方位信息的数据，生成三维模 型成果的一种摄影测量方式，其核心原理与传统航空摄影测 量相同，都是基于共线方程，通过区域网平差计算影像的外方 位元素，然后利用高性能计算机和匹配算法提取特征点云，再 在密集点云的基础上得到一系列产品。2与传统航空摄影的区别(1)影像获取方式的不同传统航空摄影影像（包括近几年兴起的无人机航空摄影） 通常采用飞行平台搭栽一个镜头相机，获取地面影像，单架次 仅能获取下视视角的影像（图1)。倾斜摄影在传统航空摄影 仅获取下视影像的基础上，增加了倾斜角度的镜头，例如 PAN-5型号相机，采用增加了前视、后视、左视、右视4个倾斜 视角镜头同时曝光的方式，同时获取下视和倾斜视角的影像， 倾斜视角与下视方向成15。以上的夹角（图2)。图1 图2(2) 影像信息的不同传统航空摄影获取的下视影像，大多只能获取地物的俯 视视图，由于视场角的缘故，影像边缘也能获取一部分的地物 侧面的信息，旁向方向上没有重叠的区域受到投影差的影响， 地物被遮挡的地方几乎获取不到地物信息，以建筑为例，传统 航空摄影大多只能获取到屋顶和少量房屋侧面纹理，在建筑 较高时，由于投影差的原因，被遮挡地物在生产正射影像时很 难处理（图3)。倾斜摄影不仅能得到传统航空摄影的俯视视 图，倾斜视角向四个方向拍摄地物信息，能更多的获取地物的 侧面信息，由于遮挡获取不到影像的情况大大减少（图4)。(3) 影像数据量不同影像数据量的不同，原因大致有三点。①影像重叠率不同，传统航空摄影在不生产真正射影像 时，航向重叠率一般在53~75%之间，旁向重叠率一般在13~ 30%之间，传统航空摄影在生产真正射影像时，航向重叠率会 达到75。%以上，旁向重叠率一般在60。%左右。而倾斜摄影航向图3图4重叠率和旁向重叠率一般都在75%以上。一方面航向重叠率 的增加导致单条航线上曝光次数的增加，另一方面旁向重叠 率的增加重叠率的增加导致航线数量的增加，因此相同拍摄 范围影像曝光次数会大大增加。②超出范围的摄影面积增加，如果要获取同一个项目范 围的倾斜摄影的影像，考虑到各个倾斜视角的覆盖度，就需要 超出项目范围外的航空摄影范围而言，通常倾斜摄影飞行范 围会超出传统航空摄影获取范围一倍以上，如图5所示，图中 白色线是项目区范围线，灰点是满足传统航空摄影规范的影 像曝光点，可满足传统航空摄影产品生产，而灰色加黑色点是 满足倾斜测量产品生产的影像曝光点。

航空摄影测量的基础知识

航空摄影测量的基础知识

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。

航空摄影测量的应用

航空摄影测量的应用

航空摄影测量的应用

摘 要:航空摄影测量在资源调查、土地利用、城市规划、国土普查、荒漠化监测、等方面起着极其重要作用。文章阐述航空摄影测量的发展、并结合实际举例阐述其产品在国民经济中的应用。

关键词：航空摄影测量，国民经济，应用

abstract:aerophotogrammetry plays an important role in

resource investigation, land use, urban planning, territory

general investigation and desertification supervision, etc.

this paper illustrates the development of aerophotogrammetry,

taking an practical use of aerophotogrammetry to state the

application of aerophotogrammetry in national economic

construction.

key words: aerophotogrammetry, national economics,

applicatio

中图分类号：d993.4文献标识码：a 文章编号：

1、前言

航空摄影测量指从空中由飞机、卫星等航空器拍摄获得的像片。为使取得的航空像片能用于航空测量——在专门的仪器上建立立体模型进行量测，摄影时飞机应按设计的航线往返平行飞行进行拍摄，以取得具有一定重叠度的航空像片。再利用摄影测量学原理及立体测图仪，将像片组成立体模型，以从事各种地图测绘及地物判读工作。航空摄影测量是量测地物空间关系，如：坐标、高程、距