摄影测量与遥感之综合知识ppt课件.ppt

摄影测量与遥感之综合知识,主要内容,考试题目分析考试大纲分析测绘航空摄影摄影测量与遥感,考试题目分析测绘航空摄影、摄影测量与遥感部分,内容比例（以2011年为例）：单项选择题：第29至44题，16/80约占1/5多项选择题：第88至91题，4/20约占1/5案例分析题：第3题，占1/7分数：18/120,2014年开始，根据专业特长可选择答6道，也可全答，但判分时，从所答7道中去掉1道最低得分统计试卷分数，若只做答6道，其各题分值之和为该门总分。,考试内容分析测绘航空摄影、摄影测量与遥感部分,（1）侧重测绘航空摄影、摄影测量基础，特别是基本概念；（2）遥感内容偏少；（3）案例分析题基本覆盖了摄影测量主要工作流程；（4）部分内容超出了大纲要求。,考试大纲分析测绘航空摄影,1.按照测绘航空摄影技术设计的内容、方法和要求，选择航摄季节和航摄时间，确定飞行平台、航摄仪和航摄比例尺，划定航摄分区，计算航摄参数。2.根据项目要求，确定在航空摄影中采用机载激光扫描、机载侧视雷达、低空遥感系统以及定位定姿系统等技术的实施方案。3.掌握航摄影像资料质量检查的方法和技术指标，并根据测绘航空摄影项目的特点和要求，进行航摄中间过程的质量控制和项目成果的整理、检查、验收和归档。,考试大纲分析摄影测量与遥感,1.按照摄影测量与遥感技术设计的内容、方法和要求，确定摄影测量与遥感成果的类型、规格，以及航空、航天影像资料的空间分辨率、波段组合、重叠度和获取时间等技术指标。2.掌握收集合适影像数据及其预处理的内容、技术要求和方法。3.掌握划分区域网的原则和方法、像片控制点布设和测定的方法、作业流程和技术要求。4.掌握影像判读的原理和影像解译，以及外业调绘的内容、技术要求、方法和作业流程。,考试大纲分析摄影测量与遥感,5.掌握空中三角测量的技术规格和要求、作业方法和流程，能够利用影像、像片控制点及定位定向辅助资料实施空中三角测量。6.掌握制作数字线画图、数字高程模型、数字正射影像图、三维建筑模型等数据成果的技术规格和要求、作业方法和流程。7.掌握制作遥感调查工作底图和专题遥感数据成果的技术规格和要求、作业方法和流程。8.掌握摄影测量与遥感项目的质量控制，以及成果的整理、检查、验收和归档。,考试大纲分析测绘航空摄影、摄影测量与遥感,重点内容：围绕4D测绘产品的生产，掌握数字摄影测量、基本掌握遥感图像处理，重点掌握航空、航天影像获取、处理以及生产技术流程和规定。数据获取：测绘航空摄影、卫星影像、LiDAR、SAR、UAV航测外业：像控点布设、选刺及测量，外业调绘航测内业：摄影测量三个发展阶段，4D测绘产品的数字摄影测量方法，重点掌握DEM、DOM测绘产品：测绘产品标准,第7章测绘航空摄影,7.1测绘航空摄影概要7.2测绘航空摄影技术设计7.3测绘航空摄影工作的实施7.4航空摄影中的新技术应用7.5航摄成果的检查验收,7.1测绘航空摄影概要,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。,7.1.1测绘航空摄影概要基本概念,测绘航空摄影：在航空器（飞机、直升机、飞艇、气球等）上安装航空摄影仪，从空中对地球表面进行的摄影。航空摄影系统主要包括：航空摄影平台和航摄仪。测绘航空摄影的目的：为了获取指定范围内、一定比例尺和重叠度的航空影像。航空摄影任务的实施过程一般包含：任务委托、签订合同、航摄技术计划制定、航摄申请与审批、空中摄影实施、摄影处理、资料检查验收等环节。,7.1.2航空摄影仪航空摄影仪可分为：胶片航摄仪和数码航摄仪。7.1.2.1胶片航摄仪胶片航摄仪的特点：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胶片航摄仪的结构镜筒（检影望远镜）暗箱（暗盒）座架：避震，整平，改正偏流控制器：操纵航摄仪工作,座架,暗箱,镜筒,操纵器,检影望远镜:气泡整平改正偏流调整重叠度,框幅式胶片航空摄影仪作为量测型相机，大多数设有两种类型的框标：1）机械框标（承片框四边的中央）2）光学框标（承片框四角）,胶片航摄仪分类摄影机主距：透镜中心与胶片面之间固定而精确的距离。摄影比例尺：1/m=f/H=摄影仪主距/相对航高单镜头框幅式胶片摄影机：由镜筒、机身、暗盒三部分组成，装有低畸变透镜，是目前应用较多的航空摄影机。1）根据摄影机像场角、主距f的不同，航空摄影机可分为：2）按航摄比例尺分：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/m1/1万小比例尺航空摄影1/m1/5万,一般情况下，对于大比例尺单像测图（如正射影像制作），应选用常角或窄角航摄机；对于立体测图，则应选用宽角或特宽角航摄机。2.感光材料特征及胶片冲洗感光材料及其特性基本结构:乳剂层、片基、辅助层。感光特性：感光度、反差系数、宽容度、灰雾密度、显影动力学曲线等进行描述。感光材料可分为黑白感光材料和彩色感光材料。,黑白摄影处理a)显影使潜像变成可见影像。（潜像的显影是氧化还原反应）b）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。c）水洗与干燥,曝光后,显影后,感光中心,潜像,可见影像,2）航摄胶片的冲洗,彩色摄影处理a）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。b）漂白将金属银及黄色滤光层溶解为可溶性银盐。c）定影将未曝光的卤化银溶解，将可溶性银盐溶解。d）水洗,1）航摄滤光片：消除空中蒙雾亮度的影响航摄滤光片与地面摄影用的滤光片比较航摄滤光片有特殊要求波谱透射曲线不同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根据空中蒙雾亮度的强弱，选择滤光片的颜色；根据地面景物的波谱特性尽可能选择浅颜色或UV镜；根据地物信息，应与景物波谱特性和航摄胶片的感色性匹配。2）影像位移补偿装置：减少影像的模糊,3.航摄仪辅助设备,基本要求a）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;b）程序控制各种航摄仪感光度的安置和测光模式a）曝光计算,3）航摄仪的自动测光系统：自动调整光圈或曝光时间,4.常用的两种胶片航摄仪,1)RC型航摄仪（瑞士（威特厂）RC型航摄仪常用的有RC-10、RC-20和RC-30等型号，每种型号又配有几种焦距的物镜筒，像幅均为23cm*23cm。2）RMK型航摄仪（德国（奥普托）RMK-cc24RMK-TOPRMK型航摄仪有5个不同焦距的摄影物镜，像幅均为23cm*23cm。,7.1.2.2数字航摄仪,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。数字航摄仪可分为：1）框幅式（面阵CCD）：多个（4个）面阵组合、单镜头大面阵2）推扫式（线阵CCD）：线阵；框幅式航摄仪DMC、UltraCam-D（UCD）和SWDC系列航摄仪等；推扫式数字航摄仪主要有ADS系列航摄仪。,1.Z/IDMC面阵数字航摄仪,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,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F-前，B-后，L-左，R-右,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,辐射分辨率：记录一个亮度值所用的比特数,2.Vexcel的UltraCamX数码航摄相机奥地利,UCD面阵数字航摄仪由4次分别曝光的9个小面阵拼接成的大面阵,中心投影数字航空影像,DMC与UCD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、蓝红外）多光波大幅面彩色影像。,DMC,UCD,3.SWDC系列数字航摄仪,2006,2008,2010,LeicaADS40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,4.ADS系列数字航摄仪,ADS40数字影像航空摄影仪系统,ADS系列数字航摄仪包括ADS40/ADS80机载数字航空摄影测量系统，使用全球定位系统（GPS）和高精度惯性测量系统（IMU）技术。镜头采用中心投影设计，它的全色波段采用了三对CCD线阵对前视、下视和后视三个方向同时获取RGB和近红外波段阵列安置于全色阵列之间，记录目标的多光谱信息，可以利用一次飞行获得前视、底视、后视的具有100%三度重叠、连续无缝的全色立体影像、彩色影像和彩红外影像。,7.1.2.3航摄影像的分辨率1）数字影像的分辨率影像分辨率是决定影像对地物识别能力和成图精度的重要指标。对于数字航空影像或航天遥感影像而言，分辨率通常是指地面分辨率，一般以一个像素所代表地面的大小来表示。2）胶片影像的分辨率胶片摄影分辨率指衡量摄影机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（分解力）。3）扫描影像的分辨率扫描分辨率是指影像扫描仪在实现图像的模数转换时，通过扫描元件将扫描对象表示成像素所采用的最小面元单位，即一个扫描像素在原始胶片上的实际尺寸。,7.1.2.4航摄仪的检定1）摄影机检校的内容a.像主点位置与主距的测定；b.摄影物镜光学畸变差或畸变系数大小的测定；c.底片压平装置的测定；d.框标间距以及框标坐标系垂直性的测定。对于数字航摄仪还包括像元大小，调焦后主距、畸变差变化2）摄影机检校的方法航空摄影测量的摄影机检校方法主要包括：实验室检校法、试验场检校法和自检校法。不少于两条航线，每条航线最少10像对；周边布设不少于6个平高控制点，点位距像片边缘不小于1.5cm；地形具有一定起伏，高差不大于相对航高1/41/5。,检校要求检定超2年曝光超2万次经过大修剧烈震动后,7.1.3测绘航空摄影基本要求1.航摄像片倾角航摄像片倾角：航摄机向地面摄影时，摄影物镜的主光轴偏离铅垂线的夹角。,气泡,时钟,高度表,记事板,像片倾角一般不大于2，个别最大不大于4，像片倾角小于2-3的航空摄影称为竖直航空摄影。,2.航摄比例尺航摄像片的比例尺：像片上的一个单位距离所代表的实际地面距离。摄影比例尺越大，像片的地面分辨率越高，越有利于影像的解译和提高成图的精度。,对于平坦地区：航摄比例尺S=1/m=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！,比例尺分母越小,不是最高、最低，是平均最高、最低,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53%qx56%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%。,3.像片重叠度,1)航向重叠度:,2)旁向重叠度:,Lx为航向影像高度Ly为旁向影像宽度,应达到60%65%，最小应有56%,h=h基-h,航向重叠度,最高点、最低点航向重叠度,h最高、h最低,旁向重叠度,最高点、最低点旁向重叠度,h最高、h最低,航线弯曲度最大弯曲矢距（）与航线长度（L）之比,规范规定：,航线弯曲度=,4.航线弯曲与航迹角,航线弯曲：把一条航线的航摄像片根据地物经线叠拼起来，每张像片的主点连线不在一条直线上，而呈现为弯弯曲曲的折线。,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。实际航空摄影时，可通过设置摄影仪在其座架中的旋转角从而消除或减小旋偏角，以达到理想的立体覆盖效果。,规范规定（2005年10月）：1/m1:7000，相对航高1200m时，60，最大不超过801:35001/m1:7000，80，最大不超过1001/m1:3500，100，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%。,5.像片旋偏角,7.2测绘航空摄影技术设计,7.2.1任务分析测绘航空摄影技术设计：航摄项目开始实施前，针对航空摄影的需要，依据航空摄影合同、航空摄影规范和飞行有关规定，以航空摄影最小单元确定飞行的基本要素的过程。7.2.1.1设计分析1.资料收集(准备设计用图，收集分析摄区自然地理概况、技术设备情况)2.方案选择（选择最佳方案）3.确定主要设计因子（分析确定精度指标、技术参数、软硬件装备设施、质控要求、提交成果内容、进度设计等）,7.2.1.2航摄主要技术要求1.航摄设计用图的选择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25倍之间。航摄设计用图的选择原则如下：1）应是摄区新近出版的基本比例尺地形图；2）一般根据成图比例尺按下表选择，也可按照现行有关规范的规定进行选择。,现势性,10倍,2.5倍,2.航摄比例尺的选择前提：确保测图精度原则：利于缩短成图周期、降低成本、提高测绘综合效率航摄比例尺一般按下表选择，也可根据的目的、摄区的具体条件由航摄单位与用户商定。,2倍,4倍,1倍,航空摄影时，应根据测图方法、仪器设备、成图比例尺和测图精度等要求综合选择与其相匹配的航摄仪。,3.航摄仪的确定,光学航摄仪和数码航摄仪,光学和数码航摄仪,三种主要的数码航摄仪,根据成图比例尺选择摄影比例尺及航高，划分航摄分区。航摄分区划分时，要遵循以下原则：分区界线应与图廓线一致。分区内的地形高差一般不大于1/4的相对航高；当航摄比例尺大于或等于1：7000时，一般不应大于1/6相对航高。分区内的地物景物反差、地貌类型应尽量一致。根据成图比例尺确定分区最小跨度。当地面高差突变、地形特征显著不同时，在用户认可的情况下，可以破图幅划分航摄分区。划分分区时，应考虑航摄飞机侧前方安全距离与安全高度。当采用GPS辅助空三航摄时，应确保一个分区可涵盖多个完整的加密分区。,4.航摄分区的确定,划分摄影分区,1/m1:7000时h最高-h最低H摄/4,1/m1:7000时h最高-h最低H摄/6,比例尺越大，要求越高,绘制分区截面图,1）H摄=fm,2）h平=1/2(h最高+h最低),3）h=h最高-h平,计算公式（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,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,航摄因子计算实例,航向重叠度（1航向重叠度）（基准面最高点）/相对航高,5.航线敷设方法航线敷设时，要遵循以下原则：航线应东西向直线飞行。常规方法敷设航线时，航线应平行于图廓线。水域、海区航摄时，航线敷设要尽可能避免像主点落水。荒漠、高山区隐蔽地区等测图控制作业特别困难的地区，可以敷设构架航线。根据合同要求航线按图幅中心线或按相邻两排成图图幅的公共图廓线敷设时，应注意计算最高点对摄区边界图廓保证的影响和与相邻航线重叠度的保证情况，当出现不能保证的情况时，应调整航摄比例尺。采用GPS领航时，应计算出每条航线首末摄站的经纬度。GPS辅助空三航摄时，应符合国家现行有关规范的要求。,6.航摄时间的确定在合同规定的航摄作业期限内选择最佳的航摄季节，综合考虑以下主要因素：摄区晴天日数多。大气透明度好。光照充足。地表植被机器覆盖物对摄影和成图的影响最小。彩红外、真彩色摄影，在北方一般避开冬季。航摄时间的选定原则如下：既要保证具有充足的光照度，又要避免过大的阴影，一般按下表执行。沙漠、戈壁等地面反光强烈的地区，在当地正午前后2小时之内不应摄影。,c.彩红外和真彩色摄影应在色温45006800K范围内进行；雨后绿色植被表面水滴未干时不应进行彩红外摄影。航摄时间的选定原则,203045,平丘，中大,7.2.2技术设计书编写1.项目概况1）任务来源及基本概况；2）摄区地理位置、地貌、地物情况、气象情况、执行任务的有利与不利因素；3）飞行空域状况；4）特别需要说明的其他事项，如国界、禁区等。2.摄区基本技术要求及技术依据3.项目技术设计项目技术设计包括：航摄分区设计、航线设计、技术参数设计、摄影时间等。,4.实施方案项目实施方案包括以下内容：1）飞行保障。2）软硬件设备选择（航摄仪及数据处理设备等）。3）主要技术标准及精度要求（重叠度、旋偏角、航高、航线弯曲度、像片倾角、太阳高度角、影像质量等）。4）质量控制（飞行质量、摄影质量、补摄与重摄的技术要求及控制方法、采取的主要质量保障措施等）。5）成果提交。6）人员及进度安排。,7.3测绘航空摄影工作的实施,7.3.1航摄准备1）航摄实施前，应制定详细的飞行计划，且针对可能出现的紧急情况制订紧急预案。2）航摄应遵照民航、通航和空域管理部门的有关规定执行。3）使用机场时，应按照机场的相关规定飞行。4）航摄实施前对工程使用的设备、材料进行认真检查，并做好检查记录。5）派出经验丰富的项目负责人现场组织安排和指挥生产，不错过航摄天气，确保飞行质量、摄影质量与生产工期。6）摄影尽量协调、安排在碧空天气进行，确保影像清晰、色调均匀、层次丰富。,7.3.2航摄工作的实施1）每次起飞之前，需仔细检查系统设备的工作状态是否正常。2）进入摄区前，要组织飞行员和摄影员进行航线设计的技术讲评。3）严格按照规范规定的太阳高度角要求选择航摄时间。4）在航摄飞行时，要严格按照操作规范进行。5）飞行时，应保持航高，最大航高与最小航高之差不大于规范限值。6）飞行结束后，要对旁向重叠、范围保证等元素进行注意检查，凡不符合要求的产品，必须及时进行补摄或重摄。7）漏洞补摄必须按原设计航迹进行，补摄航线的两端应超出漏洞之外不少于一条基线。8）每次飞行结束后，应填写航摄飞行记录表。,7.4航空摄影中的新技术应用,7.4.1GPS在空中摄影中的应用1.航摄飞行导航航空摄影飞行必须按航摄计划中的要求，在一定的高度沿设计航线飞行，以保证所得的影像具有一定的摄影比例尺、旁向重叠度及航向重叠度。2.GPS辅助空中三角测量中的导航与定位GPS辅助空中三角测量的目的是利用GPS精确的测定摄影曝光瞬间航摄仪物镜中心的位置，将所测数据应用于摄影测量内业加密，以尽可能减少对地面控制点的数量要求。,7.4.2机载激光扫描技术的应用三维激光扫描测量技术克服了传统测量技术的局限性，采用非接触主动测量方式直接获取高精度三维数据，能对任意物体进行扫描，且没有白天和黑夜的限制，快速将现实世界的信息转化成可以处理的数据。它具有扫描速度快、实时性强、精度高、主动性强、全数字特征等特点。,Lidar是20世纪90年代发展起来的新型传感器，集激光扫描、POS于一体，可直接获取DSM。,机载LiDAR系统,机载Lidar：激光测距扫描、控制记录、差分GPS、IMU和成像装置。,车载移动测图系统移动测图系统(MMS)是指在移动载体平台上集成多种传感器，通过多种传感器自动采集各种三维连续地理空间数据，并使用一定的数据处理方法，对所采集的数据进行处理和加工，最终生成各种空间信息应用系统所需要的图形、数据等信息的科学和技术。MMS基本部件：系统控制模块、定位定姿模块、影像获取模块和数据处理模块。车载移动测图系统(L-MMS)是以汽车作为平台，它是在车上装备GPS接收机、CCD、INS等传感器和设备，在车辆高速行驶过程中，快速采集道路及道路两旁地物的空间位置数据和属性数据。,车载移动测图系统（MMS）,GPS天线,电子陀螺,云台,黑白CCD相机,彩色CCD相机,MMS基本部件：系统控制模块、定位定姿模块、影像获取模块和数据处理模块,7.4.3机载侧视雷达技术的应用侧视雷达具有以下特点：1）具有全天候工作性能；2）分辨率高，所摄像片清晰；3）覆盖面积大，提供信息快，把飞行中连续拍摄的照片拼接起来可构成大面积的地形图；4）不易受干扰；5）具有分辨地面固定和活动目标的能力。机载和星载SAR影像的应用主要体现在地形的立体测绘方面。雷达干涉测量技术（InSAR）可以用来提供大范围的数字高程模型（DEM）。,侧视雷达是最常用的成像型、主动式微波传感器（也称“成像雷达”）,主动遥感（雷达成像）在夜晚、阴雨天优势明显,被动遥感（可见光、红外）在晴朗的白天使用,微波具有穿透云、雨等能力,雷达的主动探测原理（全天候、全天时）,二维成像过程,距离向（Rangedimension）近距离先收集，远距离后收集方位向（Azimuthdimension）随平台移动成像,7.4.4低空遥感系统的应用低空遥感系统（无人机UAV、飞艇等）是一种高机动性、低成本的小型化、专用化遥感系统。,缺点：安全性能有待改进，容易出现事故受风力影响较大，飞行抖动厉害，影像姿态和重叠度不稳定，最终给影像自动化匹配和空三带来巨大困难像幅小，生产效率低,优点：不需机场，升降灵活、方便实施各类紧急任务；设备便于携带，转移方便，机动性强；