注册测绘师考试考点分析.ppt

,注册测绘师培训,测绘航空摄影,主 要 内 容,航空摄影仪,2,航空摄影技术,航空摄影工作的实施,1.1 胶片航摄仪 1.2 数字航摄仪 1.3 航摄影像的分辨率 1.4 航摄仪的检定,第1章 航空摄影仪,考点分析： 根据项目的精度和提供成果的要求，选择确定采用光学航摄或者数码航摄。 根据成图比例尺、测图精度、测图仪器设备和测图方法等选择航摄仪，并进行检定；确定摄影比例尺、焦距、像幅以及需要配备的航摄附属仪器。,1.1 胶片航摄仪,1.1.1 胶片航摄仪的结构与分类 1.航摄仪的基本结构,框标类型 1）机械 2）光学,航摄仪的特点： 像幅大小：23cm23cm 焦平面上有贴附框 航摄仪有系列焦距和滤光片,镜箱体 暗匣 座架 功能：避震，整平，改正偏流 控制器操纵航摄仪工作的指挥机构,检影望远镜 气泡整平 改正偏流 调整重叠度,1.1 胶片航摄仪,2. 航摄仪的分类 1）根据摄影机主距f值的不同，航空摄影机可分为长焦距（255mm）、中焦距（102-255mm）和短焦距（102mm） 。 焦距（f）物镜后节点N到后主焦点F的距离。 摄影比例尺： 1/m =f / H 航摄中分： 大比例尺航空摄影 1/m1/1万 中比例尺航空摄影 1/2.5万1/m 1/1万 小比例尺航空摄影 1 /m 1/5万,1.1 胶片航摄仪,2）根据像场角的大小，航空摄影机可分为常角（75）、宽角（75- 100）和特宽角 （100） 。 像场角（2）：由物镜的后节点（s）与像场直径（d)两端点连线所夹角度。 像场角的计算 tg=d/2/f=d/2f 2 =2tg-1(d/2f) 其中：d像场对角线（像场直径） 在航摄中， 2 反映了在焦平面上构成清晰影像的空间范围。,S,d,f,2,S,2. 航摄仪的分类,1.1 胶片航摄仪,1.1.2 感光材料及其特性,1.1 胶片航摄仪,1.黑白感光材料 基本结构 1)乳剂层 2)片基 3)附加层 按感色性分 感色性感光材料对光谱敏感的范围与能力。 用“感光范围、增感高峰、增感低峰”表示。 1）色盲片 2）正色片 3）分色片 4）全色片 5）全色红外片 6）红外片,1.1.2 感光材料及其特性,1.1 胶片航摄仪,2.彩色感光材料 一般结构,感B,生成黄（Y）染料,感G,生成品红（M）染料,感R,生成青（C）染料,片基,黄色滤光层,按用途分：彩色负片、彩色反转片与彩色正片等。 按摄影时所要求的光照条件分：日光型、灯光型和日灯光两用型,三层假彩色片,结构,感IR,生成青（C）染料,感G,生成黄（Y）染料,感R,生成品红（M）染料,片基,三层假彩色片无黄色滤光层,1.1 胶片航摄仪,3.感光材料的感光测定,1）定义定量的研究光对感光层的作用，并以数量表示其特性的一种方法称为感光测定。 2）内容,1.1 胶片航摄仪,感光特性,感光度 S 反差系数 宽容度 L 灰雾密度 D0 感色性,微观特性,分辨率 R 清晰度 A 颗粒度 RMS 调制传递函数 MTF,特性曲线,趾部,灰雾部分,直线部分,肩部,反转部分,1.1 胶片航摄仪,感光材料感光特性的确定,1. 灰雾密度D0 2. 反差系数特性曲线的直线部分的斜率,图解法求反差系数,1.1 胶片航摄仪,4.宽容度L感光材料能够按比例记录景物亮度的曝光量范围。,3.感光度S,1.1 胶片航摄仪,5.显影动力学曲线,S、 、D0 随显影时间而变化的曲线。,实用意义指导曝光和冲洗,1.黑白摄影处理 1）显影使潜像变成可见影像。 潜像的显影是氧化还原反应。,曝光后,显影后,感光中心,潜像,可见影像,1.1.3 航摄胶片的冲洗,2）定影固定已显出的影像，即将剩余的卤化银（未曝光的）全部溶解转化为可溶性络盐。 3）水洗与干燥,1.1 胶片航摄仪,2.彩色摄影处理 1）彩显将已曝光的卤化银还原成金属银，其显影剂氧化产物与成色剂起作用生成染料。 2）漂白将金属银及黄色滤光层溶解为可溶性银盐。 3）定影将未曝光的卤化银溶解，将可溶性银盐溶解。 4）水洗,1.1.3 航摄胶片的冲洗,1.1 胶片航摄仪,1.1.4 航摄仪辅助设备 1.航摄滤光片 航摄滤光片与地面摄影用的滤光片比较 1）航摄滤光片有特殊要求 2）波谱透射曲线不同 3）航摄滤光片的密度由中心向边缘逐渐递减， 以补偿焦平面上的照度分布不均匀。 航摄中滤光片的选择与应用 1）根据空中蒙雾亮度的强弱，选择滤光片的颜色； 2）根据地面景物的波谱特性尽可能选择浅颜色或UV镜； 3）根据所需提取的地物信息，应与景物波谱特性和航摄胶片的感色性匹配。,1.1 胶片航摄仪,像移：曝光时间内由于飞机前进运动而引起的像点位移值。,2.航摄仪像移补偿装置,1.1 胶片航摄仪,航空摄影规范对不同比例尺的最大允许值的规定： 摄影比例尺：1/50001/10万 0.04mm,wt,S1,S2,a,a,航摄时的最长许可曝光时间：,像移补偿装置的工作原理,H/W的实际意义： 1）为重叠度调整器提供了理论依据； 2）为像移补偿装置提供了数据。,像移补偿装置的最大补偿速度（V）,而,即：,像移补偿的意义： 1）提高了大比例尺航空摄影的影像质量； 2）可以使用低感光度高分解力的感光材料； 3）可在能见度稍差的条件下进行航空摄影。,1.1 胶片航摄仪,3.航摄仪的自动测光系统,基本要求 1）测光表的光谱敏感范围与航摄仪的色差校正范围一致，为400900nm; 2）程序控制 各种航摄仪感光度的安置和测光模式 1）曝光计算,1.1 胶片航摄仪,2）各种航摄仪感光度的安置 RC型：安置SISO,LMK型：安置S0,RMK型：安置SAFS,1.1 胶片航摄仪,3）各种航摄仪的测光模式,RC：测光模式积分测光（ RMK：测光模式同）,设：u=5:1 ka=0.7 则,1.1 胶片航摄仪,LMK：测光模式微分测光,在相邻两次曝光之间测定一系列的亮度值； 选择5个最小亮度取平均最为Bmin ； 选择5个最大亮度取平均最为Bmax ; 根据 ，航摄仪自动显示冲洗时的值。,1.1.5 常用的两种胶片航摄仪,瑞士（威特厂） RC-10 RC-20 RC-30,德国（奥普托） RMK-cc24 RMK-TOP,1.1 胶片航摄仪,摄影测量经历了三个发展阶段：,模拟 解析 数字,1.2 数码航摄仪,从 2000 年 ISPRS 阿姆斯丹大会上，首次展示了大幅面的数码航空摄影相机以来，数码量测航空相机的发展受到了很大的重视。它基本上有两种形式： 1）线阵； 2）多个（4个）面阵组合。,1.2.1 Z/I DMC 面阵数码相机,DMC 是由4台分离的倾斜摄影小面阵影像经过纠正、拼接而成一个大面阵影像。 DMC 有四个全色波段和多光谱波段,1.2 数码航摄仪,飞行方向,F/R飞行方向的右侧 B/R后方的右侧 F/L飞行方向的左侧 B/L后方的左侧,全色影像包括了重叠部分 虚线是有效影像,DMC 相机技术参数,1.2 数码航摄仪,辐射分辨率为：12比特4096级 记录一个亮度值所用的比特数,1.2 数码航摄仪,1.2.2 Vexcel 的UltraCamX 数码航摄相机 奥地利,1.2 数码航摄仪,1.2 数码航摄仪,由 4次分别曝光的9个小面阵拼接成的大面阵,1.2 数码航摄仪,DMC与UCX数码相机的差异 相同点： 都是由4个（全色波段）相机构成大幅面黑白影像4个（红、绿、兰红外）多光波大幅面彩色影像,DMC,UCD,1.2 数码航摄仪,1.2.3 SWDC系列数字航摄仪,1.2 数码航摄仪,2006,2008,2010,1.2.4 Leica ADS40 线阵,（前视下视后视）近红外红绿兰 全色多光谱 利用三个航空摄影条带进行摄影测量,1.2 数码航摄仪,ADS40数字影像航空摄影仪系统,物镜的分辨率物镜分辨微小细部的能力。R=1/2d（线对/毫米） 在整个像幅内R不同，一般R中心R边缘。 静态分辨率物镜或胶片 动态分辨率底片（反映摄影系统的质量）。 地面分辨率（Rg）地面上所能分辨的最小地物宽度,1.3 航摄影像的分辨率,物镜分辨率测定方法,1.3 航摄影像的分辨率,（1）目视法：,（2）摄影法：得到组合分辨率,（3）经验公式：,用摄影法测定物镜分辨率 应选用高分辨率胶片,1.4 航摄仪检定,1.4.1 航摄仪检校的内容 1）航摄仪内方位元素航摄仪主距和像主点坐标x0、y0、fk。 2）航摄仪物镜的畸变差。 3）航摄仪框标之间的距离及框标连线的垂直性。 4）航摄负片的压平精度。 注：不同的观测值，不同的平差方法， 主距不同 1.4.2 摄影机检校的方法 1）光学实验室检校法 2）试验场检校法 3)自检校法,2.1 航空摄影的概念与分类 2.2 竖直航空摄影的基本要求 2.3 非常规航空摄影 2.4 GPS在空中摄影中的应用,第2章 航空摄影技术,考点分析： 像片重叠度 空间分辨率、辐射分辨率 确定摄影比例尺、焦距、像幅以及需要配备的航摄附属仪器。,2.1 航空摄影的概念与分类 2.1.1 航空摄影基本概念 垂直相片、倾斜相片 2.1.2 航空摄影的分类 按航空摄影的倾角分类 竖直航空摄影 倾斜航空摄影 按航空摄影的方式分类 面积航空摄影 线状地带航空摄影 独立地块航空摄影 按摄影比例尺分类 大比例尺航空摄影 中比例尺航空摄影 小比例尺航空摄影,第2章 航空摄影技术,2.1.3 航空摄影技术计划各参数的选择,一. 摄影比例尺的选择原则,A.从判读的角度,通常：K=1/2R1/4R,B.从测图的角度分析,1)图像比与测绘一幅地形图所需要的立体模型数有关,2.1 航空摄影的概念与分类,2)航摄资料的质量（R）能否满足图像比（K）的要求,二.焦距的选择原则,1.综合法测图,h,f,H,r,h,结论1 ：综合法测图应选择长焦距物镜，使由于地形起伏引起的投影差最小。,2.立体测图,平坦地区 坡度 20,结论2：选择较短的焦距，可以提高基高比（垂直夸大），从而提高立体量测精度。,丘陵、山区 选择长焦距,1)减少摄影死角的影响 2) 减少像片的数量 3) 改善立体观测条件,原因：,丘陵坡度=260,山区坡度=6250,结论： 综合法测图应选择长焦距物镜，使由于地形起伏引起的投影差最小。 立体测图时，平坦地区:选择短焦距物镜，可以提高基高比，提高立体量测精度。山区:选择长焦距物镜，减少摄影死角的影响、减少像片的数量、改善立体观测条件。,焦距的选择原则,三. qx、qy的确定,规范规定： qx 53%65%,qy 12%30%,即：像片的有效面积应离开像幅的10%，至少离像片边缘11.5cm。,2.2 竖直航空摄影的基本要求,2.2.1像片倾角,气泡,时钟,高度表,记事板,像片倾角一般不大于20，个别最大不大于40,2.2.2 航摄比例尺,对于平坦地区：S = 摄影机主距 / 相对航高 = f / H 实际摄影比例尺在像片上处处不等。,2.2 竖直航空摄影的基本要求,2.2.3 像片重叠度,1)航向重叠度,2)旁向重叠度,2.2 竖直航空摄影的基本要求,3)摄影基线（Bx）及航线间距（By）,Bx相邻两个摄站的距离（摄影基线）,By相邻两条航线之间的距离(航线间距),4)一个立体像对的有效面积 S有效 S有效= Bx By,5)摄区（S）的像片数 N,6)若已知一条航线上相邻两张像片的重叠度为：q 1.2 , 则：,（i=2，3，4，）,2.2.3 像片重叠度,2.2 竖直航空摄影的基本要求,2.2.3 像片重叠度,qx、qy根据规范中的上下限检查 qx ：60%65% 个别最大不得大于75% 最小不得小于56%。 若 56%qx53% 且其相邻像对的航向重叠度不小于58%，能确保测图定向和测绘工作边距像片边缘不小于1.5cm时，可视为合格。 qy：30%35% 个别最小不得小于13%,最大弯曲矢距（）与航线长度（L）之比,2.2.4 航线弯曲度,规范规定：,航线弯曲度=,2.2 竖直航空摄影的基本要求,2.2.5 旋偏角,相邻像片的主点连线与像幅沿航线方向的两框标连线之间的夹角称像片的旋偏角。,规范规定（2005年10月）： 1/m 1:7000，相对航高1200m时，60，最大不超过80 1:35001/m 1:7000，80，最大不超过100 1/m 1:3500，100，最大不超过120 当采用数字测图法时可在上述各项规定的基础上，相应放宽20执行。 在一条航线上，达到或接近最大旋偏角的像片数不得超过三片，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%。,2.2.6.航高保持(大比例尺航空摄影）,同一条航线上相邻像片的航高差不得大于20米 最大航高和最小航高之差不得大于30米 航摄分区内实际航高与设计航高之差不得大于50米；当相对航高大于1000米时，其实际航高与设计航高之差不得大于设计航高的5%。,2.2 竖直航空摄影的基本要求,2.3.1 小像幅航空摄影(Small Format Aerial Photography, SFAP),轻型飞机,轻型机小像幅航空摄影,2.3 非常规航空摄影,小像幅相机 像幅7070mm2,小像幅航空摄影的优缺点,优点:,对机场设施无要求 摄影处理设备简单 成本低,缺点:,航线的长度受到限制 像幅小，一张像片覆盖的地面面积小,SFAP资料测绘大比例尺地形图的可能性,1)有一定的可能性，但必须是小面积的,2.3 非常规航空摄影,已知：,f=50mm W=80km/h 1/m=1/10000,qx=60% qy=20% lx=ly=55 mm,则：Bx=(1-qx)lxm=(1-60%)5510000=220m,若每条航线共有像片24张,而：=Bx/w=2203600/801000=9.9(s),一条航线约为4分钟（考虑转弯，定为10分钟）,S=(6-1)(24-3)(1-60%)(1-20%)0.552100002 =10.2km2,即：一小时就能完成摄影面积10平方公里。,则：一小时摄影6条航线，其有效面积为：,2.3 非常规航空摄影,3)影像质量能否与图像比匹配,测绘一幅地形图所需要的立体模型数：S/S有效 图像比（K)与 影像质量（R）是否匹配,2)像移小,若t=1/500秒,2.3 非常规航空摄影,无人机航空摄影,1）无人驾驶飞行器,是通过无线电遥控设备或机载计算机程控系统进行操控的不载人飞行器。 适用于有人飞机不宜执行的任务，如危险区域的侦察、空中救援指挥和遥感监测。,2.3 非常规航空摄影,2）无人驾驶飞行器的种类及特点,固定翼型无人机,无人驾驶直升机,飞 艇,3）固定翼型无人机的应用,林业和草场监测 矿山资源监测 海洋环境监测 城乡结合部的土地利用监测 水利、电力 军事,2.3 非常规航空摄影,4）无人机的优缺点,设计自由度大 成本低 可以执行一些对于有人驾驶飞机来说非常危险的任务 突防能力较强，生存力高 无人攻击机作战使用灵活,缺点：,活动范围有限 处理意外情况灵活性差 飞行速度和航线一般比较固定 易受敌方干扰和天气影响 任务载荷有限,优点：,2.3.2 多光谱摄影,1）定义通过一次成像就能同时获取同一时刻、同一地区几个波段的图像，以有利于提取更多的信息。,2.3 非常规航空摄影,2)分类,多光谱摄影（Multi Spectral Photography）,将几个焦距相同的摄影机组装在一起，各物镜的光轴彼此平行，在每个物镜前分别带上不同的波谱滤光片，快门同步，同时对地面进行黑白摄影。,多光谱扫描（Multi Spectral Scanning）,地物的亮度反射到多光谱扫描仪，经过分光系统分成n个波段，然后分别被光敏元件接收，再将模拟信号进行模/数转换，以二进制形式记录在磁带上。,1. 多光谱成像技术,3）四个技术术语,空间分辨率（瞬时视场）（地面采样距离GSD） Instantaneous Field Of View (IFOV),一个光敏元件通过光学系统后，投影在地面上的长度。,S,IFOV,f,H,2.3 非常规航空摄影,辐射分辨率记录一个亮度值所用的比特数 或：将地面景物亮度量化的级数,时间分辨率重复周期,波谱分辨率多光谱成像系统中最窄波段的宽度,4）多光谱扫描图像与多光谱摄影图像的区别,数据记录的形式,摄影图像以密度的形式记录在胶片上,摄影图像以对数记录,扫描图像以亮度的形式记录在磁带上,扫描图像以真数记录,2.3 非常规航空摄影,地面分辨率和空间分辨率的区别,成像比例尺,预估扫描成像为模拟图像后的最大比例尺：,若=0.1mm,2.多光谱图像的彩色合成,彩色合成将多光谱黑白图像（同一景物不同波段的图像）合成彩色图像，合成后的图像颜色与景物本身的天然颜色并不要求相同，而是人为地赋予的。,1）方法,2.3 非常规航空摄影,2）彩色合成的成色方程,H颜色,R、G、B三原色,三原色含量，取决于密度,15,10,50,例：植被波段：（0.50.6） （0.60.7） （0.81.1）,B滤光片,生成Y染料,G滤光片,生成M染料,R滤光片,生成C染料,15% 相应负片的透射率为：85,10% 相应负片的透射率为：90,50% 相应负片的透射率为：50,2.3 非常规航空摄影,若三张均为正片,B滤光片,生成Y染料,G滤光片,生成M染料,R滤光片,生成C染料,透射率15,透射率10,透射率50,=15Y+10M+50C=10(Y+M+C)+40C+5Y=40B+40G-5B+10灰=40G+35B+10灰,合成后植物的颜色为暗青色,2.3 非常规航空摄影,2.3.3 机载SAR成像,雷达（ RAdio Detection And Ranging，Radar）,真实孔径雷达合成孔径雷达（SAR）,工作原理,SAR分类,2.3 非常规航空摄影,常用工作波段,2.3 非常规航空摄影,InSAR应用领域,地形测绘,冰川研究,2.3 非常规航空摄影,InSAR应用领域,地球动力学研究,海洋测绘,2.3 非常规航空摄影,森林调查与制图,地表沉降,2.3 非常规航空摄影,InSAR应用领域,2.3.4 航天摄影,航天摄影:以卫星和其它航天飞行器为遥感平台，对地球或月球表 面进行摄影的技术。 遥感平台:遥感器的运载工具。 遥感器:接收地面物体、大气、海洋等电磁波辐射的仪器。,航天摄影与航空摄影的区别：,1.需要特殊的胶片回收技术,回收胶片舱中国、美国 特点：成本低，风险大 航天飞机美国 轨道站与宇宙飞船对接俄罗斯 特点：可以长期对地面进行动态监测,2.3 非常规航空摄影,2.只提供复制片，原始底片归发射国存档。 3.统一的航天摄影计划。 4.对航天摄影负片，允许有部分云影。 5.正确曝光和冲洗困难。 地面亮度变化大 地面景物的照度变化大 云层的影响 6. 受环境因素的影响，所以对航天摄影胶片要求更高。 压力随高度增加而减小 温度变化 由于太阳辐射的作用及受空间带电粒子辐射,2.3 非常规航空摄影,7.对相机有更高的要求。 要求分辨率高 必须有像移补偿装置 8.需要外方位元素的辅助数据 内方位元素：fk、xo、yo 外方位元素：,2.3 非常规航空摄影,航天摄影中如何保持qx、qy,1)qx的保持,航空摄影中,航天摄影中,轨道不是圆形，H是变化的 H应由Ht代入不断测轨 地速应考虑地球自转的影响,若 i0,若 i90o cosi0,2.3 非常规航空摄影,2)qy的保持,航空摄影：根据用户qy By画出航线,航天摄影：,即：先求P By qy,轨道间距By任意两圈轨道之间在赤道上的最小距离,Ly像片垂直与轨道方向在地面上的投影长度,卫星在同一天内，相邻两圈轨道在赤道上的距离（S）,若不在赤道上，则：S=P15111.3cos,2.3 非常规航空摄影,卫星相邻两天同一轨道圈次在赤道上的距离（）,=（NP-24）15 111.3 (NP取整数),若NP舍掉小数，为负值 ，表示后一天的 轨道在前一天同圈次轨道东边 若NP小数进位，为正值 ，表示后一天的轨道在前一天同圈次轨道西边,重复周期卫星经过一定的天数以后，所有轨道又严格的重复运行，该天数称为重复周期,计算轨道间距,计算旁向重叠度,2.3 非常规航空摄影,2.4 GPS在空中摄影中的应用,GPS:空间部分;地面监控部分;用户接收器,2.4.1GPS辅助空中摄影 1.航摄飞行导航 2.GPS辅助空中三角测量中的导航与定位 2.4.2 IMU/ DGPS 辅助航空摄影测量,第3章 航空摄影工作的实施,3.1 航摄准备 3.2 航摄实施 3.3 航摄质量检查 3.4 航摄组织,考点分析： 根据项目要求，编制航摄计划。选择合适的航摄季节和航摄时间;根据测区的范围、地形、飞行平台等的具体情况划定摄区、确定航摄分区及航摄基准面，以及航线敷设方法。 确定飞行质量和摄影质量的检查要求，并根据情况按航摄规范的相关要求进行质量控制，对影像质量进行验收。,第3章 航空摄影工作的实施,3.1 航摄准备,航空摄影技术过程,提出技术要求,用户单位,签订技术合同,航摄单位,申请升空权,航空摄影,物资准备和技术计算,当地航空主管部门,送审,资料验收,携带摄区旧图,当地气象资料,3.1.1 确定航摄设计用图,3.1 航摄准备,内业的技术设计,3.1.1 确定航摄设计用图 设计用图应选择可靠、出版时间较近的地形图作为航摄设计用图。 设计用图的比例尺一般应根据测图比例尺来选择，在兼顾设计精度和设计工作量的同时，保证设计用图比例尺和航摄比例尺的倍率在2一5倍之间。 选择原则： 1）摄区新近出版的基本比例尺地形图 2）根据成图比例尺选择设计用图比例尺,3.1 航摄准备,3.1.2 确定航摄分区 a) 分区界线应与图廓线相一致； b) 分区内的地形高差不得大于四分之一航高； c) 若情况允许，航摄分区的跨度应尽量划大， 应考虑用户提出的加密方法和布点方案的要求； e) 当地面高差突变，地形特征差别显著或有特殊要求时， 可以破图幅划分航摄分区。,3.1 航摄准备,3.1.2 确定航摄分区,划分摄影分区,1/m1:8000时 h最高-h最低H摄/4,1/m1:8000时 h最高-h最低H摄/6,3.1 航摄准备,绘制分区截面图,3.1 航摄准备,1. H摄= f m,2. h平=1/2(h最高+h最低),3. h = h最高-h平,计算（对某一摄影分区而言）,4. H绝=H摄+h平 H低=H绝-h最大,5.,6. 摄影基线,航线间距,3.1 航摄准备,7. 每一条航线的相片数,8. 分区航线数,9.摄影分区总相片数,10.允许最长曝光时间,3.1 航摄准备,3.1.3 航线和航线敷设 a) 航线飞行方向：东西向，特定条件下可根据需要调整 b) 航线应平行于图廓线，位于摄区边缘的首末航线应设计在摄区边界线上或边界线外 ； c) 确保最高点对摄区边界图廓保证的影响和与相邻航线重叠度 d) 尽可能避免像主点落水； e) 采用GPS领航和辅助空三航摄的要求 f) GPS辅助空三航摄时，加密分区航线两端按合同要求布设控制航线 3.1.4 工作区范围及地理条件 3.