航空遥感及其在水土流失与荒漠化PPT学习教案

1、会计学1航空遥感及其在水土流失与荒漠化航空遥感及其在水土流失与荒漠化第1页/共87页主光轴垂直于地面，感光胶片与地平面平行。一般把倾斜角小于3的，均称为垂直摄影，垂直摄影获得的象片称为水平象片。水平象片上目标的影象，与地面物体顶部的形状基本相似，象片各部分的比例尺大致相同。水平象片能够判断各目标的关系位置和量测距离。n倾斜摄影倾斜摄影：倾斜角大于3的称为倾斜摄影，所获得的象片称为倾斜象片。这种象片可以单独使用，也可以与水平象片结合使用。n注：象片倾斜角是航空摄影机主光轴与通过镜头中心的铅垂线之间夹角第2页/共87页第3页/共87页为拍摄特定目标而进行的摄影称为单片摄影，一般只获得一张(或一对)

2、象片；n航线摄影航线摄影：沿一条航线对地面上狭长地区或线状地物(铁路、公路等)进行连续的摄影，称为航线摄影。；为了使相邻象片的地物能互相衔接以及满足立体观察的需要，相邻象片间需要有一定的重叠，称为航向重叠。航向重叠一般为60，至少不小于53n面积摄影面积摄影：沿数条航线对广大区域进行连续摄影称为面积摄影，面积摄影时要求各航线互相平行。在同一条航线上相邻象片间的航向重叠一般为60一53，相邻航线间的象片也要有一定（30一15）的重叠，这种重叠称为旁向重叠。实施面积摄影时，通常要求航线与纬线平行，即按东西方向飞行。但在现有条件下，就是按照预计航线飞行，也难免出现文的偏差。因此需要限制航线的长度，一

3、般为60-120km。第4页/共87页第5页/共87页能感盛受可见光波段内的各种色光。n黑白红外摄影黑白红外摄影：能感受可见光和近红外波段，对水体和绿色植物反应灵敏。象片具有较高的反差和空间分辨率。n天然彩色摄影天然彩色摄影：感受可见光波段内的各种色光，能将物体的自然色度、明暗度以及深浅表现出来信息量与普通黑白象片丰富得多。n彩色红外摄影彩色红外摄影：感受可见光和近红外波段，使绿光感光之后变为蓝色，红光感光之后变为绿色近红外光感光之后变为红色。例如在彩色片上绿色植物呈绿色，在彩色红外片上却呈红色。由于红外线的波长比可见光的波长长，受大气分子的散射影响小，穿透力强，因此，色彩要鲜艳得多。n多光谱

4、摄影多光谱摄影：是利用摄影机镜头与滤光片的组合，同时对一地区进行不同波段的摄影，从而得到与各波段相应的各种象片。例如，通常采用的四波段摄影，可同时得到蓝、绿、红及近红外波段的黑白象片。第6页/共87页第7页/共87页第8页/共87页第9页/共87页n感光材料感光材料： 包括感光片和象纸。由片基和乳剂层组成。n防光晕层防光晕层：可以吸收反射到片基底面的剩余光线，不让其反射回到感光乳剂层造成光晕。n光晕光晕：在拍摄很亮的物体时因剩余光线由片基底面返回片基正面的感光乳剂层中而使感光片上的构象不清晰的现象称为光晕。第10页/共87页感光片的种类色盲片、正色片、分色片、全色片、黑白红外片、黑白紫外片、天

5、然彩色片、彩色红外片等。感光范围不相同。n遥感常用感光片遥感常用感光片：全色片、黑白红外片、天然彩色片、彩色红外片等。 感光范围几乎包括全部可见光。n黑白红外片黑白红外片：感受可见光和近红外线。近红外线对植物和水体的反映较明显，可以调查洪水灾情，区分土壤含水量，区别植物种类以及进行军事侦察等。n黑白紫外片黑白紫外片：可感受近紫外线和一部分光谱段的可见光。紫外摄影主要用于水面油污监测。 n天然彩色片天然彩色片：有3个感光层，分别可感受蓝、绿、红光。n彩色红外片彩色红外片：有感绿层、感红层、感红外层。n感光片的主要性能感光片的主要性能：曝光量、光学密度、感光度、灰雾度、感光特性曲线、反差、反差系数

6、、宽容度、分辨率、清晰度、感色性和保存性等。 第11页/共87页n象纸种类印象纸和放大纸两种。n象纸的性能指标：象纸按其反差系数的大小可分为0、1、2、3、4号5种象纸，它们分别是特软性、软性、中性、硬性、特硬性象纸。n从0号到4号，反差系数逐渐增大。n0号象纸适于用反差极强的底片来印象或放大；n4号象纸适于用反差很弱的底片来印象或放大。第12页/共87页n滤光片：是可以改变光的光谱成分、光通量或偏振状态的透明镜片。有滤色镜、偏振镜、灰色镜、变密镜等。最常用的有：n1、原色滤光片：n2、间色滤光片：n3、选择滤光片：它可以改变光的光谱成分。窄带滤光片只允许狭窄光谱段内的某色光通过；宽带滤光片允

7、许某一波长以上的所有光通过。n4、中和灰色滤光片：它不改变光的光谱成分，只起阻碍光线通过的作用。n加有滤光片摄影时曝光时间比不使用滤光片时间要长。第13页/共87页天然彩色摄影n2、彩色红外摄影第14页/共87页天然彩色感光片片基上的感光乳剂从上到下顺序天然彩色感光片片基上的感光乳剂从上到下顺序：n感蓝层(黄成色层)：感光片上蓝光成分会使感蓝层感光，摄影处理后将呈现黄色，感蓝层又称为黄成色层。n黄滤光层：剩余的蓝光被黄滤光层所吸收，不会达下面的感绿层和感红层(这两层也能感受蓝光)；绿光和红光均能通过黄滤光层，分别到绿层和感红层使之感光。n感绿层(品红成色)：感绿层感受绿光后经摄影处理会呈现品红

8、色，所以这层又叫做品红成色层；n感红层(青成色层)：感红层感受红光并经摄影处理后呈现青色，这层又叫做青成色层。n摄影及放印的还原过程摄影及放印的还原过程：由于每个感光层感光后经摄影处理会呈现出它所感受的光的补色，所以天然彩色负片的颜色是所摄景物的颜色的补色。而彩色象纸的结构除片基不同外，均与天然彩色感光片相同。故用天然彩色底片印放大并经摄影处理后，在彩色象纸上得到的是底片的补色，即所摄景物的原来颜色。 第15页/共87页n彩色红外摄影要用彩色红外感光片，还要在摄影机物镜上加一个黄滤色镜以吸收蓝紫光。n彩色红外感光片有感绿层、感红层，另加一个感红外层。这3个感光层分别可以感受绿、红、近红外光，感

9、光并冲洗后呈现黄、品红、青色，n感光层感光及处理后所呈现的颜色都不是它所感受的光的补色，但经印象或放大后在象，呈现的是负片颜色的补色，而不是原来景物的颜色。这样，在象纸片上得到的是假彩色象片，由彩色红外感光底片印出的象纸片称为彩红外象片。n植被：彩红外象片上表现为不同程度的品红到红色，易于识别。n水：在彩红外象片上表现为蓝到青色(清水呈蓝色，浊水呈青色)，也易识别。n城市：呈现内部有纵横纹理的青色。n公园、绿化带呈品红到红色，湿地呈青色，干旱裸地和沙漠都呈黄色。n雪和云都呈白色。第16页/共87页黄滤光片(吸收蓝、紫光) n感绿层(黄成色层) n感红层(品红成色层)n感红外层(青成色层) n片

10、 基 n防光晕层感蓝层(黄成色层) n黄滤光层(吸收蓝、紫光) n 感绿层(品红成色层) n感红层(青成色层) n片 基 n防光晕层第17页/共87页一些基本概念n（二）地物反射特性对象片影象的影响n（三）感光材料性能对象片影象的影响n（四）象片分辨率 第18页/共87页n色调：黑白象片上某一部分的黑白深浅的程度称为色调色调和由各种色调组成的形态特征反映地物反射或发射的辐射信息。反映物体反射或发射的辐射光谱特性。它以各种不同的色彩和色彩组成的形态特征反映地物反射或发射的辐射信息。n灰度：是定量地表示黑白象片上某一部分黑白深浅程度的物理量。一般以灰度等于0表示全黑，灰度等于1表示全白，0灰度10

11、。灰度分成若干个等级，每一等级称为一级灰阶，灰阶的总数只能取正整数，不能取小数或负数。一般灰阶总数取2n(n是正整数)，灰阶序号取0，1，2，(2n 1)。第19页/共87页第20页/共87页n航片上物体的色调，主要取决于物体对入射光线的反射率。反射率用亮度系数表示。n亮度系数P：是指在相同照度条件下，某物体表面的亮度B与绝对白体理想表面的亮度B0之比n绝对白体的亮度系数为1，绝对黑体的亮度系数为0。n各种地物亮度系数的几个特点：n物体的亮度系数变化范围很大。如，针叶林的0.04，白色石灰石0.40，新雪1.00。n相同的物体，干、湿程度不同时，亮度系数也不同。干燥物体的亮度系数大，潮湿物体亮

12、度系数小，如干沙土0.13，湿沙土0.20。n物体的亮度系数与颜色有关。当颜色从白黄红、蓝绿、紫黑时，亮度系数从 1逐渐下降到0。n表面粗糙的物体比表面光滑的物体亮度系数要小。n许多性质完全不同的物体具有相同的亮度系数。也就是说，性质不同的物体在象片上可能具有相同的色调。在进行象片判读时，应与考虑第21页/共87页第22页/共87页n光谱反射率：物体对于不同波长太阳光的反射能力称为光谱反射率。n不同颜色的物体，在黑白象片上反映为色调不同。在彩色象片上则表现为色别、明亮度、饱和度不同的颜色差异。第23页/共87页n感光度感光度就是感光材料感光快慢程度的数值，它是确定曝光时间的一个主要因素感光度高

13、，曝光时间短，感光度低，曝光时间应当长，否则则不能得到具有足够黑度的象片。n反差反差：是指黑白差，一般均指其全片(或全景)的最大黑度与最小黑度(最暗与最亮)之差，即其最大的反差。性能不同的感光片，同样条件下，摄取同一景物相应部分的反差会不一样。n反差大的感光片叫硬性片；反差小的感光片叫软性片。n分辨率分辨率：感光乳剂对景物细微部分的表现能力。分辨率的大小通常是用一毫米的宽度内能够清楚地识别出来最细的平行“线对”数目来表示。例如分辨率为25线对毫米，表示在一毫米的宽度内构成25对清晰线条(25线对就是黑色线25条和白色线25条)。乳剂分辨率的高低，决定于感光乳剂银盐颗粒的粗细，银盐颗粒细的分辨率

14、高。n航空摄影时需要选择感光度高、反差适中、有较高分辨率的感光材料第24页/共87页影响航空象片分辨率的因素影响航空象片分辨率的因素n主要因素航空摄影机镜头分辨率和感光乳剂的分辨率；航空摄影机镜头分辨率和感光乳剂分辨率组合的系统分辨率，其变化范围一般在25100线对毫米之间n其它因素如景物的反差大，曝光正常和微粒显影可使影象具有较高的分辨率；而大气的光学条件、飞机的震动会使影象的分辨率降低。n分辨率的效用分辨率的效用：分辨率高的航空象片，影象清晰而且细致，反映的地物也丰富。分辨率低的象片，在相同比例尺条件下，很多细小地物不能分清，降低了象片质量。在同一张象片上，中心部分比边缘部分的分辨率高，因

15、此中心部分的影象比边缘部分清晰第25页/共87页第26页/共87页（一）垂直投影成象特征投影成象特征第27页/共87页n(一)中心投影的概念 n(二)中心投影成象特征n(三)中心投影和垂直投影的区别第28页/共87页n中心投影空间任意直线均通过一固定点(投影中心)投射到一平面(投影平面)上而形成的透视关系。n航空象片为什么属于中心投影？航空摄影时地面上每一物点所反射的光线，通过镜头中心后，都会聚在焦平面上面产生该物点的象，故航空象片属于中心投影第29页/共87页n中心投影，物体的反射光通过摄影机的物镜中心，在底片上构成的像为负像，经过接触晒印得到的像片，其影像才与地面物体一致，才是正片。第30

16、页/共87页第31页/共87页第32页/共87页第33页/共87页n两者的差别有三n1、投影距离影响：n垂直投影的图像的缩小和放大和投影距离无关，并有统一比例尺；中心投影与投影距离（航高）有关。象片的比例尺取决于航高 和焦距。第34页/共87页2、投影面倾斜的影响： 当投影面倾斜时，垂直投影的影像仅表现为比例尺有所放大，像点相对位置保持不变，但比例有所夸大。中心投影的像片，比例关系有显著的变化，各点的相对位置和形状有所变化。(三) 中心投影和垂直投影的区别第35页/共87页3、地形起伏的影响： 垂直投影时，随地面起伏变化，投影点之间的距离与地面实际水平距离成比例缩小，相对位置不变。中心投影时，

17、地面起伏越大，像上投影点水平位置的位移量就越大，产生投影误差。(三) 中心投影和垂直投影的区别第36页/共87页在中心投影的相片上，地形的起伏会引起平面上点位在相片上相对位置的移动，这种现象就是象点位移象主点是唯一不因高差而引起投影差的点；投影差大小与象点距离主点的距离成正比；距象主点愈远，投影差愈大n象片中心部分投影差小；象主点处为0.投影差与高差成正比，高差愈大，投影差也愈大；高差为正时，投影差为正，像点位移是背离像点方向外移动；高差为负时，投影差为负，像点向主点方向移动。投影差与航高成反比，即航高愈高，投影差愈小第37页/共87页第38页/共87页象片上影像长度与该影像在地面的实际长度之

18、比称为航空象片的比例尺1/M= f/Hf-物镜的焦距 H-飞行器的相对高度第39页/共87页n在平坦地区的象片上，象片的比例尺等于摄像机焦距与航高之比。n 在图312中，AB是地面T上的线段，ab是它在象片P上的影象长度，f为摄影机焦距，H为航高。由图可得象片的比例尺为： n 1M = fHab/AB。n 式中； M 象片比例尺分母。 n 航空摄影机的焦距是个常数，所以航空象片的比例尺决定于飞机距所摄地面的高度相对航高(简称航高)。第40页/共87页图313 地形起伏地区象片的比例尺n在丘陵和山区以平均高程面上的比例尺作为象片的平均比例尺： 1/m=lab/LAB 。nLAB 平均高程面距离n

19、lab 象片上的距离n丘陵地区因航高的差异，象点位移较大，各部分比例尺相差较大，不能在1张象片上用同一个比例尺。可以将一张象片对应的地区按高度分为几个小区。每个小区内的高差较小，可用一个比例尺。在每个小区内，选一测站i，再确定测站i附近的这个小区内的象片比例尺: 1M = 1/2(d1/D1+ d2/D2)第41页/共87页利用航片进行人造立体观察的条件：（）必须是有不同的摄影站像同一地区摄取的两张照片；（）两眼必须分别各看两张相片上相应影像，及左眼看左像，右眼看有右象；（）像片安放时，必须能是相应视线成对相交，相应点的连线与眼基线平行（）两张像片的比例尺尽可能一致，最大差值不超过16第42页

20、/共87页（二）用立体镜进行象对主体观察步骤（） 取一对航片像对，分别找出像主点；（）将像片按左右放置，使影像的重叠部分向内，使像对像主 点连线置于平行于眼基线的直线上。移动立体镜，使立体镜的基线平行于像主点连线；（）在立体镜下移动像片间的距离，直到观测到相应的像点融合为一体而获得立体感觉，且观察时没有不适的感觉；（）当立体像对范围内高差太大时，在某一部分不易同时看出山顶及山谷的立体模型，需调整基线长度，才能实现立体观察。第43页/共87页n1、正立体：进行立体观察时，象片必须按照摄影时的相应位置放置，即重叠部分在中央，此时产生的是正立体。n2、反立体：如果左右两张象片对调。则产生反立体。即观

21、察得到的立体感与实际情况相反，高山看起来变成深谷。第44页/共87页（）像点坐标：通常采用以方位线为轴的直角坐标系（图2.1）。像主点为坐标原点，像片的方位线为轴，以右方向为正，轴是通过像主点且垂直于轴的直线，以上方向为正。图中，像点a1和a2。的坐标分别为（a1，ya1）和（xa2, ya2 ）。第45页/共87页 （）像点视差：像点的左右视差又称横视差，是指像对同名像点坐标之差，即左像片像点的横坐标减去右像片像点的横坐标，以P表示。如点的左右视差为Pa= Xa1一a2 。像点的视差与航片的比例尺和摄影基线有关，即P=BH，其中B为摄影基线的长度，为焦距，为像点的航高。 （）地面高差的计算：

22、在航片上测量像点C相对已知点A的高差: 式中，为像点C相对像点的高差；H为像点的高程；为A点的左右视差，可由基线与比例尺相乘计算出，为像点C对的左右视差之差，称为左右视差较。第46页/共87页第47页/共87页n判读的概念判读的概念：n通过遥感信息资料进行观察、分析，判断、识别其所表示的地物和现象的种类、性质和数量，并掌握其分布、发生和发展的规律的过程，叫做遥感信息的判读，或判释、解译。n判读的意义判读的意义：n通过判读，可以识别遥感图象所记录的各种物体的内容，并对它进行分析评价，为规划、决策和开发管理提供依据。n判读的判读的3种方法种方法：n目视判读、光学图象处理判读、数字图象处理判读。n目

23、视判读：用肉眼直接或借助于放大镜、立体镜等简单仪器来观察、分析遥感图象，称为遥感图象目视判读，简称目视判读。第48页/共87页n1、判读标志（判读要素）：能帮助人们识别遥感图象上某些目标(地物或现象)的那些影象特征称为影象的判读标志，又称判读要素。n2、直接判读标志：在影象上直接看到的影象特征称为影象的直接判读标志。它包括形状、大小、色调、阴影、纹理、图型等要素。n3、间接判读标志：如果由甲目标的直接判读标志可以推断出乙目标来，那么甲的直接判读标志就叫做乙的间接判读标志。第49页/共87页第50页/共87页第51页/共87页n地物都有一定的几何形态，根据影象的几何形态可以判断、识别地物。地物顶

24、部轮廓或鸟瞰平面形状，是识别地物的最直观的判读标志；n例如：居民房屋在象片上是规则的方块状图型，河流呈弯曲的带状。n对于航空象片（中心投影），在象片中部的物体(如树、楼房)呈现其顶部形状；而在象片边缘部分，物体呈现其侧面和顶面的斜视影象，树和楼房好似向外倾倒。第52页/共87页第53页/共87页n指物体的长、宽、高、面积和体积，按比例缩小后在象片上的尺寸。n根据影象大小，按照象片比例尺，算出目标的大小。 公式为：Ld .M n 式中 L为地物实际大小；d为该地物在象片上的影象的大小；M为象片比例尺分母。第54页/共87页n色调：色调：指像片上物体的色彩或相对亮度。是地物反射或发射电磁波的强弱程

25、度在像片上的表现。采用不同波段和使用不同感光胶片，其色调反映的意义是不同的。黑白像片上，影像色调一般划分为级至级灰阶。级灰阶分别为白、灰白、淡灰、浅灰、灰、暗灰、深灰、淡黑、浅黑、黑。彩色像片的信息量高于黑白像片。在彩色像片上，不同地物可以表现出不同颜色的差异，也可以表现出色彩深浅（纯度）的差异。 。n物体真实颜色或色调与黑白片上的影象色调的对应关系如表：第55页/共87页n白n浅黄、灰白n黄、褐黄、浅黄n深黄、橙、浅红、浅蓝、浅灰n红、蓝、灰n深红、紫红、浅绿、深蓝、暗灰n绿、紫、深灰n深绿、淡黑n墨绿、浅黑n黑n白n灰白n淡灰n浅n灰灰n暗灰n深灰n淡黑n浅黑n黑第56页/共87页n光滑表

26、面：由于产生镜面反射，故在反射角方向摄影时，象片的色调为白色。其它方向上摄影，色调为黑色。n粗糙表面，无光泽表面，（由于投射到它上面光线被均匀散射光线到各个方向）。影象色调均一。例：耕地，割草地n起伏不平的表面：摄影方向和阳光照射方向一致时，色调浅；摄影与光照方向相反时，色调深；摄影偏离光照方向，一半深一半浅，有立体感。n反光能力：地物反光能力越强，象片上的色调就越浅；反之越深。n湿度：湿度大色调深。例如土路雨后呈暗色调。n摄影季节：摄影季节不同，象片色调也不同。春季较浅；夏季深一些。所以判读象片前要了解摄影时间。第57页/共87页n阳光被地物遮挡而产生的影子。影子在像片上表现为高大地物背光面

27、形成的深色或黑色的色调。在航空像片上阴影分为本影和落影。本影是地物末被阳光直接照射到的部分在像片的构像，本影有助于获得地物的立体感。落影是物体投影在地面上的影子在像片上的构像，落影的形状和长度，有助于判读地物的性质及高度。但在阴影内的地物，也会因地物反射光较少，而掩盖或削弱了信息。第58页/共87页n纹理：指通过色调或颜色变化表现出的细纹或细小的图案，这种细纹或细小图案在某一确定的图像区域中以一定的规律重复出现，即表现为影像上色调变化的频率。 n纹理的描述：可用点状、线状、斑状、条状、格状等术语，并加粗、中、细等形容词来加以描述。第59页/共87页n图型图型：指目标地物以一定规律排列而成的图形

28、结构，是物体的空间排列。是一个综合性解译标志，它由形状、大小、色调、纹理等影像特征组合而成的。n人工地物往往具有某种特殊的模式。例如由教室、操场和跑道构成的学校，它们都具有一定的整体图型。n自然界中，一些地物也具有特定的图型，如水系有树枝状、羽毛状和格网状等多种图型，它们综合地反映出流域内地质构造和水文特征。地物的模式揭示了不同地物之间的内在联系，也为解译者识别这些地物提供了依据。 。第60页/共87页如果由甲目标的直接判读标志可以推断出乙目标来，那么甲的直接判读标志就叫做乙的间接判读标志。n掌握某地物或目标与其周围环境的关系，可以分析它们所处的背景条件或位置。n例如，通过判读地形来粗略推断植

29、被类型；偏僻荒野的铁路、公路的终点，往往是重要的军事设施和工矿；一条河流两岸各有一条道路，两路终端互相正对，这里可能有渡口。第61页/共87页一些判读标志常随环境的变化而变化。2.色调、阴影、图型、纹理等标志会随摄影时的自然条件和技术条件的改变而改变。3.不能生搬硬套外地的判读标志，也不能只使用一两项判读标志。4.必须尽可能运用直接、间接的判读标志进行综合分析。第62页/共87页第63页/共87页n近红外胶片对0.4一0.9的电磁波(包括几乎全部可见光和近红外短波部分)敏感。这一波长范围内，植物、土壤、水体的反射率差别大，影象色调差别也大，有利于判读。n例如： A、不同树种对近红外的反射率是不

30、同的。发生了病虫害的植物在红外片上色调变暗，能预报农作物病虫害。 B、水对近红外有强烈吸收作用，水体在黑白红外片上常呈深灰色甚至黑色。水越清、越深，反射率越低，则在黑白红外片上的色调越深。黑白红外片对水资源调查提供了有利条件。第64页/共87页n普通彩红外胶片的感光波长范围是0.4一0.9 。注意：摄影时，镜头上要套一个黄滤色镜用来吸收蓝光，这样，彩红外胶片便不接收o.5以下的蓝光，从而消除了大气中蓝光的散射作用，提高了象片的反差。n彩红外片的主要特点是：综合显示可见光和近红外构成的影象，并能将可见光象片和近红外黑白片不易显示的某些目标，以某种色彩清晰地反映出来；以象征性的假彩色显示各种物体的属性。第65页/共87页n地物颜色 地物对近红外的作用n红 强吸收强反射n绿 强吸收强反射n蓝 强吸收强反射n青 强吸收强反射n品红 强吸收强反射n黄 强吸收强反射n灰 强吸收强反射n在彩红外片(指正片)上呈现的颜色n绿黄n蓝品红n灰至黑红n蓝品n红 绿黄n青白或灰n青灰 第