武汉大学航空摄影测量复习资料.doc

绪言：遥感(Remote Sensing )R.S.：定义不直接接触物体本身，而是通过电磁波来探测地球和其它星体的物体性质及特点的一门综合性的探测技术。第一章 感光测定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。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曝光量H 感光材料的乳剂层在曝光时间内单位面积所受光通量的总和。光学密度 D感光材料经曝光显影后变黑的程度。阻光率O=F0/F F0为入射光通量，F为出射光通量。光学密度（密度）：D=l g O景物的反差U：景物中最亮部分的亮度与最暗部分的亮度之比。影像反差D：影像的最大密度与最小密度之差。感光测定的步骤:曝光 摄影处理 量测密度 绘制特性曲线 灰雾部分D0，趾部，直线部分，肩部，反转部分反差系数特性曲线的直线部分的斜率=1 正确恢复了被摄景物的亮度差1 夸大了被摄景物的亮度差30，能见度10km，冲洗时1,摄影时戴浅黄色滤光片对摄影时间：季节 时间（上午10：00下午2：00）对航摄仪质量：K，2对感光材料：选择合适感色性的感光材料，以适应不同景物反差和用途5、 分析哪些因素将影响航摄负片的影像反差由于D=*lgH如果曝光正确，受到U地（r、）、T、H、h、r的影响；另一种就是曝光不正确。6、 地物反射电磁波能力的特性称为地物的波谱反射特性，如何根据感光测定原理测定地物的波谱反射率对目标和标准板同时摄影；用同一种感光材料在感光仪上曝光光楔；光楔试片与胶片同时冲洗；量测光楔试片各级的密度，量测物体密度及标准板密度；画出特性曲线；有D物、D标反求出H物、H标；计算r物=H物/H标（平均反射率）。第三章航摄仪1、 航摄仪物镜的光学特性（f、k、H0、2、像面照度分布、分解力、畸变差）焦距f：物镜后节点到后主焦点的距离光圈号数k：航摄仪的kmin4超焦点距离H0：H0=f2/k像场角2：由物镜的后主点与像场直径（d）两端点连线所夹角度,2=2tg-1(d/2f)像面照度分布：E=E0cos4分解力（R）：物镜分辨微小细部的能力，R=1/2d畸变差：实际像点到主光轴的距离（ao）与理想像点到主光轴的距离(ao)之差2、 重叠度的概念（航向重叠度、旁向重叠度）同一条航线内相邻像片之间的重叠度称为航向重叠度qx，相邻航线之间的重叠度称为旁向重叠度。qx =Px/Lx；qy =Py/LyB=Lx -Px=（1- qx）*lx*mB两摄站间的距离，称为摄影基线；lx像幅沿航线方向的边长；m摄影比例尺分母一个立体像对的有效面积 S有效= Bx By 摄区（S）的像片数 N =1.5*S/S有效若已知一条航线上相邻两张像片的重叠度为q 12，则第一张与第i张相片的重叠度为3、 由地形起伏引起的重叠度改正4、 航摄中如何保持航向重叠度设相邻两摄站之间的曝光时间间隔为，则有=Bx/w因为Bx=(1-qx)*Lx所以有=(1-qx)*Lx/W=H/W*(1-qx)*lx/f（与地物在成像面上的显示速度有关；重叠度越大，所需要的摄影时间间隔越短；摄影时间间隔与时间成反比）航摄仪上安置有四种不同面积的像框板，像框内有移动的螺旋线，有发射脉冲触发快门。5、 像移的概念及像移补偿相机的工作原理航空摄影时，由于飞机的飞行速度很快，即使曝光时间很短，在航摄仪成像面上的地物构像也将在沿着航线方向上产生移动，这个移动称为影像位移（像移），像移将使影像模糊。像移值=f*W*t/H=W*t/m像移补偿装置的最大补偿速度（V） 6、 各种航摄仪自动测光原理及特点微分测光：积分测光：7、 航摄仪内方位元素的概念及畸变差的概念航摄仪内方位元素航摄仪主距fk和像主点坐标x0、y0畸变差：由于物镜的残余像差引起的畸变差称为对称径向畸变差，这种畸变差是对称于主点S的，并且入射光线、出射光线与主光轴都位于同一平面上。切向畸变差和非对称径向畸变差统称为非对称畸变差。第四章空中摄影技术基本概念1.基高比：摄影基线B与航高H之比；基高比=B/H=(1-qx)lx/f（基高比越大，立体观测精度越高）垂直夸大（V）：V=垂直方向的比例尺/水平方向的比例尺（与立体观测条件和飞行条件有关，V=5B/H，V=f(d、qx、lx、f)）坡度夸大（S）：设地面本身的坡度为，立体模型的坡度为，则S=/速高比：H/W，地物在成像面上的显示速度图像比（K）：K=m/M，成图比例尺与摄影比例尺之比空间分辨率（IFOV）：在扫描成像过程中，一个光敏探测元件通过望远镜系统投射在地面上的直径或边长，IFOV=H*S/f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2.航摄中选择摄影比例尺的原则从判读的角度：通常K=1/2R1/4R；从测图的角度分析：图像比与测绘一幅地形图所需要的立体模型数有关，N1/k2；航摄资料的质量（R）能否满足图像比（K）的要求：从平面量测精度考虑，R平=K/2Ms；从高程量测精度考虑，R高=f*K*M/(lx*mh)。3. 航摄中选择焦距的原则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，山区使用长焦距物镜，减少摄影死角的影响、减少像片的数量，改善立体观测条件。摄影技术计算航摄资料质量验收飞行质量：1.检查镶嵌图（摄区的保证、有疑问处重点检查）2.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%，最小不得低于56%；qy：30%35%，个别最小不得小于13%）3.像片倾角（一般不大于2，个别最大不大于4）4.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5.航线弯曲度：最大弯曲矢距（）与航线长度（L）之比（航线弯曲度=/L*100%3%）6.航高保持（同一航线上相邻两像片的航高差不得超过20m；最大航高与最小航高之差不得大于30m；航摄分区内实际航高与设计航高之差不得大于50m，当相对航高大于1000m时，其实际航高与设计航高之差不得大于设计航高的5%）摄影质量：一般检查（云影，静电，折痕等），构象质量（平均密度，灰雾密度，最小密度等）。用感光测定理论评定航摄资料的曝光、冲洗质量（1） 用航片多余的片头在感光仪上曝光光楔，连同航片一起冲洗；（2） 量测光楔试片密度，并绘制特性曲线，求出值；（3） 在航摄负片上量测D0，Dmax，Dmin，计算出D；评价：（1）曝光正确，冲洗正常；（2）冲洗正常，曝光不足或曝光过度；（3）曝光正确，显影过度或不足；（4）曝光正常，冲洗正常，但D很小彩色航空摄影小像幅航空摄影1.优点 对机场设施无要求 摄影处理设备简单 成本低2.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 无压平板 数码航空摄影1.数码航空照相机的种类线阵和多个面阵组合两种。2.数码航空相机的优缺点优点：影像清晰，分辨率高，无需扫描缺点：像对数多，增加模型接边工作量；高程精度低航天摄影1、 航空摄影与航天摄影的区别（1） 需要特殊的胶片回收技术（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） 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）（5） 对航天摄影负片，允许有部分的云影（6） 受环境因素的影响，所以对航天摄影胶片要求更高（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（X、Y、Z线元素；、角元素）的辅助数据2、 轨道参数的定义（1） 长半轴a：决定卫星轨道的大小和卫星沿轨道旋转一周所需要的时间，a=R+H=R+(HA+HB)/2（2） 偏心率e：决定轨道的形状，是描述轨道扁率的量，e=(HA+HB)/2a（3） 轨道倾角i：轨道平面与赤道平面之间的夹角，自赤道平面起，逆时针方向量至卫星轨道平面上（i决定卫星摄影时对地面的覆盖区域）（4） 升交点赤经：在赤道平面内，春分点至升交点之间所张的地心角（i，决定了轨道平面在空间的位置）（5） 近地点幅角：由升交点沿卫星轨道逆时针方向至轨道近地点之间的夹角（决定了椭圆轨道在轨道平面内的方位）（6） 卫星经过近地点HB的时刻tN：用于计算卫星在任何时候离开地面的高度（瞬时高度）3.航空摄影和航天摄影在qx、qy的保持上的区别qx的保持：航空摄影：=B/W=（1-qx）*lx*m/W=H/W*(1-qx)*lx/f航天摄影：由于轨道不是圆形的，航高H是变化的，因此，H必须由Ht代替，必须不断测轨，且地速应考虑地球自转的影响qy的保持：航空摄影：根据用户qy，确定By，可画出航线航天摄影：由于D=（1-qy）*Ly，得到qy=(Ly-D)/Ly，因此要先求轨道周期P，再求D，最后得到qy多光谱成像1.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，有利于提取更多的信息。2.多光谱摄影：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：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。3.多光谱摄影图像与多光谱扫描图像的区别（1）多光谱摄影得到连续的模拟图像，构像质量和几何精度高；多光谱扫描得到离散的数字图像，构像质量和几何精度低；（2）多光谱摄影图像处理简单，扫描图像处理时数据量大，需要小块面积处理后再拼接；（3）多光谱摄影图像可用于航空遥感；多光谱扫描图像则不行；（4）多光谱摄影图像的感色范围在400900nm，多光谱扫描图像波谱敏感范围宽广，可感受整个大气窗口（5）多光谱扫描图像进行计算机图像处理灵活，波段可分得很窄总的来说，多光谱摄影图像的主要优势是构像质量和几何精度高；多光谱扫描图像的主要优势是波谱敏感范围宽。4. 地物波谱特征空间：在多光谱成像中，任何一个地物在各波段的亮度值B之全体构成了该地物的一个波谱特征向量，这种多光谱图像的量度空间称之为地物的波谱特征空间。5. 信道容量与信息量有哪些区别？研究信息量有何实际意义信道容量是一幅图像中含有信息的数据量，信息量则是表示随机变量的不肯定度。（一幅二值图像的最大信息量为1bit；H（x）表示一幅图像不丢失信息所需要的最小比特数。）GPS1.GPS的组成GPS由空间部分、地面监控部分和用户设备三大部分组成。（空间部分由24颗卫星组成，其中有21颗工作卫星和3颗备用卫星。地面监控部分是GPS全球卫星定位系统的中枢，由一个主控站、5个监控站和3个信息注入站组成。用户设备部分主要由GPS信号接收机硬件、GPS数据处理软件和微处理机及其终端设备组成。）2.GPS在航摄中的应用测定地面控制点；为航摄飞机导航；GPS辅助空中三角测量中的导航与定位；用于传感器的定位和姿态测定；IMU/DGPS辅助航空摄影测量第五章 遥感影像质量评定遥感图像质量的分类1.图像的几何质量 表示遥感器所构成的像点与其相应的理想像点在几何位置上的差异航摄仪光学系统的畸变差 航摄负片的不均匀变形 压平精度 2.图像的构像质量 表示产生影像细节反差的能力感光特性 显微特性3.飞行质量：旋偏角 航线弯曲度4.摄影质量：静电条纹、云影 冲洗质量 像质评价的基本原则（一）分辨率 表示分辨微小细部能力的一个指标地面分辨率 空间分辨率 时间分辨率（重复周期）表示卫星一天中的回访能力 波谱分辨率 多光谱成像中最窄波段的宽度 辐射分辨率 记录一个亮度值所用的比特数 (二)清晰度 表示影像边沿清晰的程度，用锐度表示。（三)颗粒度RMS表示乳剂颗粒的平均尺寸及其分布的情况,它从颗粒噪声的角度来分析感光材料表达微小细节的能力。一般而言， S RRMS (四)感光测定法(五)逼真度和峰值信噪比压缩图像的质量评定1.逼真度（fidelity） 表示解压图像相对原始图像几何失真程度2.峰值信噪比（PSNR）表示解压图像相对原始图像灰度的偏离程度摄影系统的调制传递函数MTF调制传递函数就是线扩散函数付里叶变换的模MTF的物理意义 调制传递函数就是各个空间频率的正弦波影象，经过成像系统后调制损失的百分比。在航摄负片上测定MTF的方法刀刃曲线的成像利用刀刃曲线测