摄影测量与遥感-卢老师

摄影测量与遥感,卢战伟2011.02,测绘综合能力考试目的：考察测绘专业人员运行测绘专业技术理论，分析、判断和解决测绘项目实施过场中专业技术问题的能力，以及处理测绘专业之间综合性问题的能力。,考试目的,测绘案例分析考试目的：考察测绘专业人员运用测绘管理和法律法规、测绘综合能力科目在实务应用时提现的综合分析能力及实际执业能力。,1、确定的成图方法选择坐标系统和高程基准，确定分幅及编号方法，确定基本等高距，确定成图的平面和高程精度。2、确定的测区，进行摄区划分，提出满足成图要求的摄影质量要求及摄影比例尺，获取影像资料；确定对影像资料进行辐射分辨率调整和整体匀色的技术要求，确定影像资料的处理方法。3、实施航空摄影测量的航区划分、像控点选刺及测量和外业调绘等工作。4、对数字线划图、数字高程模型、数字正射影像图和数字栅格地图的生产提出成图技术要求，实施解析空中三角测量、内业测图和编辑等工作，并进行质量管理。,摄影测量与遥感考试基本要求,5、确定在航空摄影测量中采用机载激光扫描、定位定向系统等技术的实施方案。6、选择合适的卫星传感影像和影像波段、分辨率、覆盖范围。7、确定卫星影像的处理方法，确定影像融合及几何校正策略，确定控制点和检查点的精度指标，确定卫星影像的重采样、影像镶嵌和整体匀色方法，确定分幅裁切规则。8、确定各种产品的数量格式。,摄影测量与遥感考试基本要求,1、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。2、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；确定航摄比例尺、焦距、像幅以及需要配备的航摄附属仪器。3、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。4、根据航摄仪器的具体情况组织试飞或者试摄，确定和调整有关参数。5、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，对影像进行验收。,测绘航空摄影考试基本要求,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4D生产技术流程和规定。数据获取：测绘航空摄影、卫星影像、LiDAR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DLG、DEM、DOM测绘产品：4D测绘产品（技术要求与标准）,摄影测量与遥感要点,1.绪论2.航空摄影3.摄影测量基础4.遥感基础5.处理系统6.航测外业7.4D产品生产,讲解内容,绪论,1,摄影测量,A,先摄影后测量,摄影测量学（Photogrammetry）是利用光学或数码摄影机获取的影像，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、性质和相互关系的一门学科。,摄影测量的定义,利用摄影手段获取目标物的影像数据，研究影像的成像规律，对所获取影像进行量测、处理、判读，从中提取目标物的几何的或物理的信息，并用图形、图像和数字形式表达测绘成果的学科。它的主要研究内容有：获取目标物的影像，对影像进行处理，将所测得的成果用图形、图像或数字表示。摄影测量主要的摄影对象是地球表面，用来测绘国家各种基本比例尺的地形图，为各种地理信息系统与土地信息系统提供基础数据。,摄影测量的定义,航天摄影测量航空摄影测量地面摄影测量,地形摄影测量非地形摄影测量,模拟摄影测量解析摄影测量数字摄影测量,摄影测量的分类,地形测量领域,各种比例尺图件（地形图、专题图、特种地图、正射影像地图、景观图）建立各种数据库提供基础数据（地理信息系统和土地信息系统）,摄影测量的任务,主要任务包括：定量的（几何处理）：解决是多少的问题定性的（解译处理）：解决是什么的问题,非地形测量领域生物医学、公安侦破、古文物、古建筑、变形监测、军事侦察、矿山工程,从1851年法国陆军上校劳赛达提出并进行交会摄影测量算起，摄影测量学已经走过了160年的历程：,摄影测量的发展历程,模拟摄影测量(1851-1960s)解析摄影测量(1950s-1980s)数字摄影测量(1970s-现在）,摄影测量三个发展阶段的特点,摄影测量的发展历程,逐步由计算机视觉代替人眼的立体观测。,摄影测量的发展历程,模拟摄影测量解析摄影测量数字摄影测量,前方交会解算地面点坐标,航空摄影,航测外业,内业加密,4D产品生产,摄影测量的作业过程,遥感是指通过非接触传感器遥测物体的几何与物理特性的一门学科。,遥感的定义,遥感的产生,1957年第一颗人造卫星发射升空,1962年“遥感(RemoteSensing)”名词诞生,1972年美国陆地资源卫星（Landsat）发射成功，星上搭载了多光谱扫描仪（MSS）等新型传感器，获得了大量的地球表面数字影像,可见光遥感红外遥感微波遥感多光谱遥感,航天遥感航空遥感地面遥感,主动式遥感被动式遥感,遥感的分类,遥感技术是建立在物体反射或发射电磁波的原理基础之上的，主要由遥感图像获取技术和遥感信息处理组成。,摄影测量与遥感的关系,遥感技术为摄影测量提供了多种数据来源，从而扩大了摄影测量的应用领域。,框幅式光学摄影机：黑白（传统）框幅式光学摄影机：彩色、彩红外条带式光学摄影机：缝隙、全景光机扫描仪：红外、多光谱、高光谱CCD扫描仪：线阵列、面阵列合成孔径雷达：SAR、InSAR,提供：多时相、多光谱、多分辨率的影像信息。,摄影测量与遥感的关系,摄影测量成熟的理论与方法对遥感技术起推动作用：,解析摄影测量理论可以用于遥感图像的高精度几何定位和几何纠正；数字影像匹配理论可以用于多源、多时相、多分辨率遥感影像的融合和几何配准；DEM、地形测量和专题图等数据库是支持和改善遥感图像分类的有效信息；像片判读和遥感图像分类的自动化和智能化是摄影测量与遥感技术的共同研究课题。,摄影测量学的发展历史就是遥感的发展历史，而遥感技术则是传统摄影测量学发展的必然趋势，两者的有机结合已成为对地观测的重要手段，是地理信息系统技术中数据采集和更新的重要手段！,摄影测量与遥感的结合,1988年ISPRS在日本京都第16届大会上定义：摄影测量与遥感（PhotogrammetryandRemoteSensing）是对非接触传感器系统获得的影像及其数字表达进行记录、量测和解译，从而获得自然物体和环境的可靠信息的一门工艺、科学和技术。,摄影测量与遥感的结合,摄影测量与遥感的特点,定位：在何处？,定量：有多少？,定性：是什么？,无需接触物体本身获得被摄物体信息；由二维影象重建三维目标；面采集数据方式；同时提取物体的几何与物理特性。,摄影测量与遥感的特点,航空摄影,2,航空摄影基本概念,航空摄影基本概念,航空摄影基本概念,像片存在倾斜位移和投影差，而地图则没有。,投影方式：地图为正射投影，航片为中心投影比例尺：地图有统一比例尺，航片无统一比例尺表示方法：地图为线划图，航片为影像图表示内容：地图需要综合取舍几何差异：航摄像片可组成像对立体观察,摄影测量的主要任务之一：把地面按中心投影规律获取的摄影比例尺航摄像片转换成以测图比例尺表示的正射投影地形图,航摄像片与地形图的区别,胶片航摄仪,座架,暗箱,镜筒,操纵器,我国目前使用的有RC型RMK型,镜头质量要求分解力高、畸变小、透光力强、焦面照度分布均匀、光学影像反差能力大。快门具有较宽的曝光时间变更范围和曝光系数。具有良好的减震，以防止震动而引起影像模糊。要有精密的压平装置。要有精密的内方位元素和框标标志。要有完整的自动控制装置。应有足够的附加记录，为测量处理提供必要的技术参数。,总的要求：成像清晰、分解力高、透光力强、几何精度好、操作简便特别是：,胶片航摄仪,框幅式航空摄影机,航空摄影,航摄仪焦距：物镜节点到焦点的距离,像片主距,长焦距：(主距：255mm)中焦距：(主距：102255mm)短焦距：(主距：102mm),F,S,f,像片主距：物镜后节点到像平面的距离,胶片航摄仪,像场：物镜焦面上中央成像清晰的范围,像场角,常角：(视场角：100),像场角：像场直径对物镜后节点的夹角,胶片航摄仪,航摄像片为量测像片，有光学框标和机械框标航摄像片的大小为23cm23cm,航摄像片,胶片航摄仪,感光材料,胶片航摄仪,盲色片：只能感受波长500nm以下的蓝紫光正色片：只能感受波长580nm以下的绿光分色片：只能感受波长640nm以下的可见光全色片：只能感受波长700nm以下的可见光全色红外片：可感受波长750nm的红外光,日光型：适用于R/G/B光谱成分且色温在5500K左右灯光型：适用于B光谱成分较少且色温在3200K左右日灯光两用型：适用于色温在4000K左右,彩色负片：记录原景物颜色的补色影像彩色正片：将彩色负片拷贝或放大成透明正片彩色反转片：记录原景物颜色的影像,感光特性,胶片航摄仪,感光度：感光材料对光的敏感程度反差系数：景物反差与影像反差的比值宽容度：能按比例记录景物亮度的曝光量最大范围灰雾密度：未曝光试片显影后所产生的密度显影动力学曲线：感光特性随显影时间而改变的特性曲线,胶片冲洗,显影：将已曝光的卤化银变成可见的由银粒组成的影像定影：固定显出的影像水洗：用水洗掉乳剂层中残留的可溶性银络合物干燥：使膨胀了的明胶层中水分蒸发,胶片航摄仪,辅助设备,滤光片：消除空中蒙雾亮度的影响像移补偿装置：减少影像的模糊自动曝光系统：自动调整光圈或曝光时间,胶片航摄仪,当代航空摄影相机,数字航摄仪,SWDC面阵数字航摄仪,DMC面阵数字航摄仪,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,数字航摄仪,ADS40数字航摄仪,数字航摄仪,基于线阵传感器,全色、RGB和近红外,三线阵推扫式扫描,POS系统集成了GPS和IMU,（前视下视后视）近红外红绿兰全色多光谱,LeicaADS40,线阵推扫式数字航空影像,数字航摄仪,影像分辨率,航摄影像,胶片影像分辨率：用“线对/mm”表示。反映了线条及其背景间的特定反差比数字影像分辨率：用“地面采样间隔GSD（GroundSampleDistance）”表示。,航摄仪的检定,检校方法,实验室检校法:试验场检校法:自检校法:,航摄仪的检定,航空摄影概念,摄影瞬间摄影机的主光轴近似与地面垂直，偏离铅垂线的夹角小于3，夹角为像片倾角,航空摄影基本要求,像片倾斜角,f为摄影机主距，H为航高,视摄影像片水平、地面取平均高程时，像片上的线段l与地面上相应的水平距L之比为摄影比例尺,摄影比例尺,航空摄影基本要求,航摄比例尺分母,测图比例尺分母,航空摄影基本要求,航向重叠度,航空摄影基本要求,应达到60%65%，最小应有56%,h=h基-h,旁向重叠度,航空摄影基本要求,h=h基-h,应达到30%35%，最小应有13%,把一条航线的航摄像片根据地物影像拼接起来，各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，称航线弯曲,航线弯曲度：航线最大弯曲矢量与航线长度之比的百分数。要求航线弯曲度3%,航线弯曲,航空摄影基本要求,一张像片上相邻主点连线与同方向框标连线间的夹角。要求像片旋角6,像片旋角过大会减少立体像对的有效范围,像片旋角,航空摄影基本要求,竖直航空摄影：像片倾角1/10000中比例尺航空摄影：1/100001/50000小比例尺航空摄影：1/50000,航空摄影分类,非常规航空摄影,轻型机小像幅航空摄影（像幅小于70mm70mm）无人机小像幅航空摄影多光谱航空摄影机载SAR成像（侧视雷达、全景雷达）航天摄影GPS辅助航空摄影POS辅助航空摄影,航空摄影流程,航摄准备航摄设计空中摄影摄影处理质量检查成果提交,摄区基本情况分析确定航摄设计用图航摄空域申请航空摄影技术设计书,航空摄影流程,航摄准备航摄设计空中摄影摄影处理质量检查成果提交,摄影比例尺的确定航摄分区的划分基准面高度的确定航线的敷设航摄基本参数的计算航摄季节和时间的选择航摄仪的选择与检定航摄胶片的选择与测定,航空摄影流程,摄影比例尺的确定,航空摄影流程,航空摄影流程,航空摄影流程,航空摄影流程,航空摄影流程,航摄准备航摄设计空中摄影摄影处理质量检查成果提交,设备的检测航摄试片航空摄影填写飞行日志,配置冲洗药液胶片冲洗像片印制,像片重叠度像片倾斜角像片旋偏角航线弯曲度摄站航高差航摄漏洞航线偏差影像质量,航摄分区略图航片索引图航摄底片、像片航摄仪检定表航摄底片压平质量检测数据表航摄底片密度抽样测定数据表航摄飞行报告附属仪器记录数据成果质量检查报告技术总结航摄资料移交书合同规定的其他资料,摄影测量基础,3,地形起伏引起的像点位移,像片倾斜引起的像点位移,当像片倾斜、地面起伏时，地面点在航摄像片上构像相对于理想情况下的构像所产生的位置差异称像点位移,像点位移,等比线上的像点没有倾斜误差,像底点没有投影误差,描述摄影中心与像片之间相互位置关系的参数,内方位元素（x0,y0,f）可恢复摄影光束,f,x0,y0,像片的内方位元素,Zs,Xs,Ys,外方位线元素：描述摄影中心在地面空间直角坐标系中的位置(Xs、Ys、Zs),外方位角元素：描述像片在摄影瞬间的空间姿态,像片的外方位元素,确定摄影光束在摄影瞬间的空间位置（在地面空间坐标系中）和姿态的参数,共线条件方程,表示摄影中心、像点及其对应物点位于一条直线的几何方程,共线条件方程的应用,单像空间后方交会和多像空间前方交会摄影测量中的数字投影基础光束法平差的基本数学模型利用DEM制作数字正射影像图利用DEM进行单张像片测图,像点坐标量测,像平面坐标系,像点坐标量测,摄影材料变形摄影物镜畸变大气折光地球弯曲,单像坐标量测仪立体坐标量测仪人工屏幕量测自动匹配量测,系统误差改正,像点坐标量测,立体测图原理,立体像对分像条件两像片上相同景物（同名像点）的连线与眼基线应大致平行两像片的比例尺应相近（差别2倍高程中误差时，视为粗差点，需重建立体模型并修测和重新接边,数字正射影像图DOM（DigitalOrthophotoMaps）是利用航空/卫星遥感影像，经像元纠正（数字微分纠正技术），按图幅裁切成的影像图,DOM的概念,正射参数设置正射纠正正射影像镶嵌图幅影像裁切,航空摄影测量法,波段选择正射纠正,航天遥感测量法,DOM的制作,野外检测：检查正射影像的绝对精度与等高线图或线划地图套合后进行目视检查利用左右影像制作两幅正射影像，构成零立体，通过量测影像上同名点的视差进行检测,DOM的质量控制,DOM基本要求,航摄比例尺技术指标（影像分辨率、灰阶、波段）精度（平面精度）DEM精度影像色彩（色彩、反差、色调）影像数据文件格式（GeoTIFF、TIFF+TFW）,DOM生产流程,资料准备色彩调整DEM采集影像纠正影像镶嵌图幅裁切质量检查成果整理与提交,数字/数字化航摄影像解析空中三角测量成果DEM成果技术设计书,影像匀光（影像内光照均匀）影像匀色（色调一致，色彩均匀）,空间参考坐标系像点坐标精度相邻影像的镶嵌误差相邻影像的接边误差DOM质量逻辑一致性附件质量,DOM数据文件DOM镶嵌线数据文件元数据文件DOM数据文件结合表质量检查记录质量检查报告技术总结报告,按图幅范围选取待镶嵌DOM相邻DOM间选编镶嵌线按镶嵌线裁切单幅DOM,数字线划图DLG（DigitalLineGraphs）是现有地形图上基础地理要素分层存储的矢量数据集,DLG的概念,航空摄影测量法先外后内测图方式先内后外测图方式内外采编一体化测图方式航天遥感测量法地形图扫描矢量化法数字线化图缩编法,DLG的生产方法,DLG基本要求,航摄比例尺平面精度高程精度（高程点和等高线）高程注记点位置和数量,DLG生产流程,资料准备像对定向外业调绘与补测立体测图图形编辑与接边质量检查成果整理与