航空遥感学习..ppt

第五章航空遥感 概述 航空遥感是以中低空遥感平台为基础进行摄影 或扫描 成像的遥感方式 航空遥感所获取的图像空间分辨率较高 且具有较大的灵活性 适合比较微观的空间结构的研究分析 飞机和气球的航线和高度可以在一定范围内变化 而且便于载人和资料回收一集设备的检修更换 但是航空要搞得费用十分昂贵 不可能在短期内对同一区域反复摄影成像 因而限制了航空遥感在动态监测研究方面的应用 航空遥感系统 一航空遥感平台航空遥感平台一般是指高度在80km以下的遥感平台 主要包括飞机和气球两种 航空平台的飞行高度较低 机动灵活 而且不受地面条件限制 调查周期短资料回收方便 因此其应用十分广泛 二航空遥感方式 为了获得航空遥感的基础资料 首先要进行航空摄影 通常进行一下工作 一是摄影前的准备工作 当航空摄影区域较大和区域内地形起伏明显时 应当在旧的地图上将区域划分为若干分区 然后编辑航空摄影设计书 包括确定航空摄影比例尺 航空摄影机的选择 摄影航高的确定 航向和旁向重叠的计算 摄影极限和航线间距的确定等工作 同时计算曝光间隔和曝光时间 编辑航空摄影领航图 二是空中摄影的实施 航空摄影必须按航空摄影计划书惊醒 摄影时还应考虑风向和风速 依据摄影时的风速和飞机速度 进行偏流角的修正 使摄影方向与设计一致 通常采用的定向装置按航空摄影设计航线进行 保持摄影航线互相平行 摄影时间一般在上午9时至下午4时 摄影完毕后 应即时进行摄影处理 航空摄影的基本分类 根据用途的不同 航空摄影可选用不同的方式 以得到功能不同的航空像片 一 按像片倾斜角分类 像片倾斜角是航空摄影机主光轴与通过透镜中心的地面铅垂线 主垂线 间的夹角 可分为垂直摄影和倾斜摄影 倾斜角等于0 的 是垂直摄影 这时主光轴垂直于地面 与主垂线重合 感光胶片与地面平行 但由于飞行中的各种原因 倾斜角不可能绝对等于0 一般凡倾斜角小于3 的称垂直摄影 由垂直摄影获得的像片称为水平像片 水平像片上地物的影像 一般与地面物物体顶部的形状基本相似 像片各部分的比例尺大致相同 水平像片能够用来判断各目标的位置关系和量测距离 倾斜角大于3 的 称为倾斜摄影 所获得的像片称为倾斜像片 这种像片可单独使用 也可以与水平像片配合使用 二 按感光材料分类可分为普通黑白摄影 天然彩色摄影 黑白红外摄影 彩色红外摄影 多光谱摄影和机载侧视雷达 1 普通黑白摄影 这是城市航空摄影测量中使用的基本资料 这类像片就有几何形变小 像片倾斜角小 空间分辨率高以及可进行立体观察等特点 其用途极广 2 天然彩色摄影 能较好的现实景物的天然色彩且具有较高的空间分辨率 其信息量比黑白像片丰富得多 但由于蓝光在穿过大气时被严重散射 使彩色航片的色调存在着不饱和度 偏蓝绿色及波谱分辨率下降等缺陷 所以目前航空摄影一般都滤去蓝光波段 增加近红外通道 同时采用彩红外胶片成像 3 黑白红外摄影 是在摄影时加用黑白滤光片 滤去全部可见光 或爆率可见光的部分波长范围 同时使用增感红外胶片而得 4 彩色红外摄影 由于在摄影时滤去了蓝光波段 大气散射的影响减小 色调饱和度高 图像清晰 在航空遥感中得到了广泛应用 5 多光谱摄影 通过加不同滤光片和使用敏感波段不同的黑白胶片摄影 可以同时获取多个波段的黑白航空像片 这种多谱段航片既可分波段使用 以分析对该波段蜜柑的地物类别和现象 也可以进行彩色合成 制成模拟的天然彩色航片或彩色红外航片等 亦可进行光学相关掩膜等处理 以突出显示某些信息 6 机载侧视雷达 是一种主动式微波传感器 由于发射到地表的微波散射情况随物质种类和地表粗糙度的不同而变化 因此较高空间分辨率的雷达图像上包含地物的很多信息 三 按摄影实施方式1 单片摄影 为特点目标或小地块进行的摄影 一般获得一张 一对或数张不练需的像片 2 单航线摄影 沿一条航线对地面上狭长地带或线状地物 如铁路 公路 河流 管道等 进行连续的摄影 为了使相邻两像片之间没有航摄漏洞 也为了做立体观察 应使相邻两像片之间有一部分互相重叠 这重叠的部分叫做航向重叠 航向重叠的面积与一张像片的总面积之比称为航向重叠度 一般为60 不得小于53 3 多航线摄影 这是沿数条平行的直线航向对一个广大区域进行的连续的 布满全区的摄影 它是由几个互相平行的 互相连续并有一定重叠部分的单航线摄影组成的 除了有航向重叠外 在相邻航线的诸相邻像片之间也有一定的重叠 称为旁向重叠 旁向重叠面积与一张像片总面积之比称为旁向重叠度 一般为15 30 为了避免飞行距离太长可能产生较大飞行偏差 一般限制航线的长度为60 120km 航线一般为东西 或南北 方向飞行的航线 四 按摄影比例尺1 大比例尺航空摄影 像片比例尺大于1 1万 2 中比例尺航空摄影 像片比例尺为1 1万 1 3万 3 小比例尺航空摄影 像片比例尺为1 3万 1 10万 4 超小比例尺航空摄影 像片比例尺为1 10万 1 25万 航空遥感的特点 航空遥感是遥感技术的重要组成部分 与其他遥感技术系统相比 具有很多优点 1 航空遥感空间分辨率高 信息容量大 利用航空像片 可以取得较精确的位置 方位 距离 面积 高度 体积和坡度等数据 2 航空遥感灵活 适用于一些专题遥感研究 它可以根据用户的需求 灵活选择具有特定空间分辨率 波谱分辨率 时间分辨率的传感器 设计航空测量飞行的方案和路线等 3 航空遥感作为实验性技术系统 是各种星载遥感仪器的先行检验者 一般来说 检验传感器的功能首先需要遥感飞机作为平台在地面试验场上空收集数据 尅可以认为一切星载遥感仪器都是以机载实验为前提的 4 信息获取方便 航天遥感需要卫星 因此受到时间和空间限制 不能随时对干兴趣的目标进行观测 而航空摄影的平台主要是飞机 受到的限制少 可以随时随地度需要侦察或普查的地区尽心遥感 与其他遥感技术系统一样 航空遥感也有其固有的弱点 主要表现在 航空遥感受天气等条件限制大 航空遥感的观测范围受到限制 航空遥感数据的周期性和连续性不如航天遥感 航空像片的几何特性与物理特性 航摄像片是空中用航摄仪对地面摄影取得的 它是地面的中心投影 因为航摄时 各地物点的光线都通过航摄仪物镜中心 投影中心 后与底片 投影面 相交 底片感光 产生地物点的影像 中心投影构成的像有正负之分 根据透镜成像原理 如果物体和投影面位于投影中心两侧 其投影像为负像 物体和投影面位于同一侧时 得到正像 因此 航片是地面的中心投影正像 航空像片的比例尺 像片比例尺 航空像片上某线段长度 ab 与地面相应线段长度之比 AB 用1 M表示1 M f H ab ABf 物镜的焦距 H 飞行器的相对航高F可在像片的边缘获相应的影像资料 航摄报告 设计 中找到 H由摄影部门提供 航高 地形起伏会影响比例尺主比例尺 用航高仪记录的像主点航高计算的像片比例尺 平坦地区 在平坦地区 当像片倾角小于1 时 由于地形起伏和像片倾斜所引起的误差很小 像片上各部分比例尺变化也很小 故可用像片的平均比例尺作为像片的比例尺 丘陵地区 丘陵地区由于地形起伏引起投影差 使像片各处的比例尺不一致 所以不能采用上述像片平均比例尺的方法 而必须按测站求各点的平均比例尺 航空像片上特殊的点线 1 像主点 主光轴OS与像平面垂直的焦点o称为像主点 地面上的响应点称为地主点O 2 像底点 通过镜头中心S的铅垂线 即主垂线NSn 与像面的交点n称为像底点 地面上的相应点称为像底点N 地面上的铅垂线投影通过像底点 3 等角点 主光轴SO与主垂线NSn夹角a 即像片倾角 的二等分线与像平面及地面的交点 都称为等角点 用c 像片上的等角点 及C 地面上等角点 表示 4 主纵线 包括主光轴与铅垂线的平面 主垂面W 与像平面的交线vv 为主纵线 它在地面上相应线为摄影方向线VV 5 主横线 在像片上凡与主纵线垂直的线 称为像水平线hh 通过像主点的像水平线为主横线hoh o 6 等比线 像平面上通过等角点c的像水平线 称为等比线hch c 在此线上的像片比例尺与同一航高的水平像片的比例尺相等 7 真水平线 通过镜头中心S所做的水平面与像片面的交线hih i 8 主合点 主纵点与真水平线的交点i 9 透视轴 延长像片面与地平面相交的直线为透视轴TT 航空像片的物理特性 一 基本概念1 色调 是地物电磁辐射能量在像片上的模拟记录 在黑白像片上表现为不同的明暗程度 灰度 在彩色像片上表现为不同的颜色 色彩 2 色彩 彩色像片上某一部分的颜色称为色彩 它能反映物体辐射或发射的辐射光谱特性 3 灰阶 灰度是定量地表示黑白像片上某一部分黑白深浅程度的特征量 一般以灰度等于0表示全黑 灰度等于1表示全白 0 灰度 1 灰阶的总数只能取整数 不能取小数或负数 4 亮度系数 在航空像片中 常常使用亮度系数这个量来表示地物反射 或发射 光的能力 亮度系数P的定义是 在相同照度下 某物体表面亮度与绝对白色的理想物体表面亮度之比 一般以垂直于物体表面方向上的亮度系数作为该物体的亮度系数 连读系数的基本特点 1 物体的亮度系数的范围很大 不同类物体之间的亮度系数的差别可能相当大 2 同类物体 由于干湿程度不同 其亮度系数也不同 干燥物体的P值大 潮湿物体的P值小 3 表面光滑的物体的亮度系数比表面粗糙物体的亮度系数大 4 物体的亮度系数与其颜色有关 像片的立体观测 用光学仪器或肉眼对一定重叠率的像对进行观察 获得地物和地形的光学立体模型 称为像片的立体观察 它的原理是根据人对物体的双眼观察 像对的立体观察条件必须是由不同的摄影站对同一地区所摄影的两张像片 两张像片的比例尺相差不得超过16 两眼必须分别各看两张像片上的相应影像 即左眼看左像 右眼看右像 像片所安放的位置 必须能使相