第7章航空遥感及其航测知识

1、遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS内容提要：内容提要： 航空遥感是指载体为飞机或气球所进行航空遥感是指载体为飞机或气球所进行的遥感，它是遥感技术的重要组成部分。的遥感，它是遥感技术的重要组成部分。 本章是该课程的核心之一，内容包括航本章是该课程的核心之一，内容包括航空摄影及其资料，航摄影像的几何特征，航空摄影及其资料，航摄影像的几何特征，航摄影像的立体观测与纠正。摄影像的立体观测与纠正。讲授重点：讲授重点： 航空摄影像片的质量评价，投影性质，航空摄影像片的质量评价，投影性质，航摄影像的特征点线，像点位移；立体观察航摄影像的特征点线，像点位移；立体观察原理与方法，立体量测。原理与方法，

2、立体量测。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影航空摄影 定义定义：航空摄影是将航摄仪安装在飞机上，：航空摄影是将航摄仪安装在飞机上，按照一定的要求对目标物摄影，获取影像资料按照一定的要求对目标物摄影，获取影像资料的过程目的是得到符合质量要求的像片产品。的过程目的是得到符合质量要求的像片产品。 分类分类：1）根据摄影的地区和范围，分为单站）根据摄影的地区和范围，分为单站摄影、路线摄影和区域摄影；摄影、路线摄影和区域摄影； 2）根据摄影机的主光轴在摄影瞬间的位）根据摄影机的主光轴在摄影瞬间

3、的位置，分为垂直航空摄影和倾斜航空摄影。现在置，分为垂直航空摄影和倾斜航空摄影。现在主要应用的是区域垂直航空摄影。主要应用的是区域垂直航空摄影。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影航空摄影航空摄影过程航空摄影过程 u航摄准备工作航摄准备工作u空中摄影空中摄影u地面摄影处理地面摄影处理和航摄质量评价和航摄质量评价遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影航空摄影航空摄影过程航空摄影过程航摄的准备工作航摄的准备工作 1）划分摄影分区）划分摄影分区 2）确定摄影比例尺）确定摄

4、影比例尺 3）选择航空摄影机）选择航空摄影机 4）计算航高、摄影基线和航线间距）计算航高、摄影基线和航线间距 5）准备航摄软片，编制领航图，确定曝光时）准备航摄软片，编制领航图，确定曝光时间和曝光间隔，以及飞机航行速度。间和曝光间隔，以及飞机航行速度。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影航空摄影航空摄影过程航空摄影过程 空中摄影空中摄影 选择天气晴朗、能见度好，气流平稳的条件选择天气晴朗、能见度好，气流平稳的条件进行空中摄影。摄影时间一般在上午九时至下午进行空中摄影。摄影时间一般在上午九时至下午四时之间。飞机在进入测区航摄以前，

5、应先试飞四时之间。飞机在进入测区航摄以前，应先试飞一段距离，利用飞机上的仪表和地面方位标准校一段距离，利用飞机上的仪表和地面方位标准校正好方向和位置后，飞入测区正式摄影。正好方向和位置后，飞入测区正式摄影。 遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影航空摄影航空摄影过程航空摄影过程 空中摄影空中摄影 遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影航空摄影航空摄影过程航空摄影过程 空中摄影空中摄影 遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影

6、及其资料 航空摄影航空摄影航空摄影过程航空摄影过程摄影处理摄影处理 空中摄影后即时进行摄影处理，就是对空中空中摄影后即时进行摄影处理，就是对空中曝光后的胶片进行冲洗，得到影像稳定的航摄底曝光后的胶片进行冲洗，得到影像稳定的航摄底片。待底片晾干后，在底片的药膜上写明测区代片。待底片晾干后，在底片的药膜上写明测区代号、图号、摄影日期、航摄仪类型、航摄仪主距、号、图号、摄影日期、航摄仪类型、航摄仪主距、像片编号等。最后进行航摄质量评定。像片编号等。最后进行航摄质量评定。 遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影航空摄影航摄质量评定航摄质量

7、评定 评定航摄质量包括底片的影像质量和飞行评定航摄质量包括底片的影像质量和飞行质量两方面。质量两方面。 影像质量要求：影像清晰，色调一致，反影像质量要求：影像清晰，色调一致，反差适中；反差系数差适中；反差系数0.51.3，最大密度，最大密度1.8max1.0，灰雾度，灰雾度D00.3；阴影云影不过大；阴影云影不过大；底片无损伤、斑痕、霉点及虚模影像等。底片无损伤、斑痕、霉点及虚模影像等。 遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影航空摄影航摄质量评定航摄质量评定 飞行质量评定项目和标准如下：飞行质量评定项目和标准如下： 像片重叠度像片

8、重叠度 像片重叠是指相邻像片相同影像的重复现像片重叠是指相邻像片相同影像的重复现象，其中同一航线上两相邻像片的重叠称航向重象，其中同一航线上两相邻像片的重叠称航向重叠，相邻航线之间两相邻像片的重叠称旁向重叠，相邻航线之间两相邻像片的重叠称旁向重叠。像片重叠的程度常用重叠度来表示，为重叠叠。像片重叠的程度常用重叠度来表示，为重叠长度与像片边长之比。长度与像片边长之比。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影航空摄影航摄质量评定航摄质量评定像片重叠度像片重叠度 航向重叠度航向重叠度： p%100 lx/Lx 旁向重叠度旁向重叠度： q%

9、100 ly/Ly 为了保证像片的连续性，满足立体观测和制为了保证像片的连续性，满足立体观测和制图精度的需要，航空摄影一般规定：航向重叠度图精度的需要，航空摄影一般规定：航向重叠度为为60，不得小于，不得小于53；旁向重叠度为；旁向重叠度为30，不，不得小于得小于15。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影航空摄影航摄质量评定航摄质量评定像片倾斜角像片倾斜角 在空中摄影曝光的一瞬间，像平面与水平面在空中摄影曝光的一瞬间，像平面与水平面的夹角称影片的倾斜角。为满足精度要求，像片的夹角称影片的倾斜角。为满足精度要求，像片的倾斜角一般应

10、小于的倾斜角一般应小于，最大不得超过，最大不得超过。 倾斜角的大小可根据像片上的圆形水准器倾斜角的大小可根据像片上的圆形水准器影像中气泡所处的位置来确定，气泡偏离中心几影像中气泡所处的位置来确定，气泡偏离中心几圈就表示倾斜角为几度。圈就表示倾斜角为几度。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影航空摄影航摄质量评定航摄质量评定航线弯曲度航线弯曲度 航线弯曲程度用弯曲度来表示，它等于整条航线弯曲程度用弯曲度来表示，它等于整条航线的长度与最大弯曲的矢距航线的长度与最大弯曲的矢距之比之比 航线弯曲度航线弯曲度100 /L一般要求航线弯曲度不

11、超过。一般要求航线弯曲度不超过。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影航空摄影航摄质量评定航摄质量评定 像片旋角像片旋角(航偏角航偏角) 相邻像片两像主点的连线与航线方向两框标相邻像片两像主点的连线与航线方向两框标连线之间的夹角，称像片旋角或航偏角。一般要连线之间的夹角，称像片旋角或航偏角。一般要求它不超过求它不超过5，最大不超过，最大不超过8。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影航空摄影航摄质量评定航摄质量评定 像片旋角像片旋角(航偏角航偏角) 像片旋角检查方法：

12、先标出两张同航线相像片旋角检查方法：先标出两张同航线相邻像片的像主点邻像片的像主点O1和和O2，然后将两像主点相互，然后将两像主点相互转刺得转刺得O2和和O1，连结，连结O1O2，O2O1和航片航和航片航向框标线。量测同一张航片上两条线之间的夹向框标线。量测同一张航片上两条线之间的夹角即为航片的旋角。角即为航片的旋角。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影航空摄影航摄质量评定航摄质量评定底片压平质量底片压平质量 压平程度由压平线进行检查。压平线是航压平程度由压平线进行检查。压平线是航摄仪承影框前，离四周摄仪承影框前，离四周22.5

13、cm处拉的四条金处拉的四条金属线。摄影后，底片上留有该四条线的影像。属线。摄影后，底片上留有该四条线的影像。如果压平线直，则说明底片是压平的，反之则如果压平线直，则说明底片是压平的，反之则为没有压平。一般要求压平线弯曲不得大于为没有压平。一般要求压平线弯曲不得大于0.050.1mm。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影航空摄影航摄仪航摄仪 航摄仪是专供航空摄影的传感器，在很大程航摄仪是专供航空摄影的传感器，在很大程度上决定着航摄像片的质量。它的基本构造和度上决定着航摄像片的质量。它的基本构造和普通摄影机相同。由镜头、镜箱、暗盒三

14、部分普通摄影机相同。由镜头、镜箱、暗盒三部分和附加装置组成。和附加装置组成。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS 航摄仪结构示意图 遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影航空摄影航摄仪航摄仪按像幅大小分按像幅大小分 小像幅航摄仪：像幅小像幅航摄仪：像幅1818cm2；标准像幅航摄仪：像幅；标准像幅航摄仪：像幅1818cm2；大像幅航摄仪：像幅大像幅航摄仪：像幅1818cm2。按镜头焦距按镜头焦距(f)分分 长焦距航摄仪：长焦距航摄仪：f300mm；中焦距航摄仪：中焦距航摄仪：300f150mm；短焦距航摄仪：；短焦距航摄仪

15、：150f70mm；超短焦距航摄仪：；超短焦距航摄仪：f70mm。 遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影航空摄影航摄仪航摄仪按镜箱结构分按镜箱结构分 普通单镜头航摄仪、单镜头多普通单镜头航摄仪、单镜头多波段航摄仪、多镜头航摄仪、多镜箱航摄仪。波段航摄仪、多镜头航摄仪、多镜箱航摄仪。 按镜头像场角按镜头像场角(2)分分 狭角航摄仪：狭角航摄仪：230；常角航摄仪：常角航摄仪：30270；宽角航摄仪：；宽角航摄仪：702100；特宽角航摄仪：；特宽角航摄仪：2100。 遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空

16、摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影航空摄影航摄飞机航摄飞机 一般利用现有各种型号飞机，也有专门的航一般利用现有各种型号飞机，也有专门的航空遥感飞机。航摄飞机应具备航速均匀，航高不空遥感飞机。航摄飞机应具备航速均匀，航高不变，飞行平稳，视野良好，续航时间长，飞行距变，飞行平稳，视野良好，续航时间长，飞行距离远等性能。目前，由于镜头分辨率和胶片性能离远等性能。目前，由于镜头分辨率和胶片性能的提高，多向高空航摄方向发展。的提高，多向高空航摄方向发展。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影资料航空摄影资料 航空摄影得到的最后资料是各种

17、航空摄影得到的最后资料是各种像片像片。其。其中有黑白像片中有黑白像片(包括分波段片、红外片、全色片包括分波段片、红外片、全色片)和彩色像片和彩色像片(包括真彩色片、彩红外片包括真彩色片、彩红外片)。目前我。目前我们应用最多的是全色黑白航空摄影像片，简称们应用最多的是全色黑白航空摄影像片，简称黑白航摄像片或航片。黑白航摄像片或航片。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影资料航空摄影资料航摄像片航摄像片 1)水平像片水平像片：以垂直摄影和近似垂直摄影：以垂直摄影和近似垂直摄影获得的航空像片称水平像片。因技术水平限制，获得的航空像片称水

18、平像片。因技术水平限制，很难达到航摄仪主轴垂直于地平面，因此，把很难达到航摄仪主轴垂直于地平面，因此，把主光轴偏离铅垂线主光轴偏离铅垂线以内的摄影称作近似垂以内的摄影称作近似垂直摄影，只要像片倾角在直摄影，只要像片倾角在以内的都可看作以内的都可看作是水平像片。水平像片是各种测图工作的最基是水平像片。水平像片是各种测图工作的最基本资料，也是应用最广泛的遥感资料。本资料，也是应用最广泛的遥感资料。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影资料航空摄影资料航摄像片航摄像片 2)倾斜像片倾斜像片：以倾斜摄影方式获得的像片：以倾斜摄影方式获得的

19、像片称倾斜像片。称倾斜像片。 优点优点：拍摄的地面范围比同航高的水平像：拍摄的地面范围比同航高的水平像片大，像片影像符合透视规律，易于分析使用；片大，像片影像符合透视规律，易于分析使用； 缺点缺点：影像变形大，不适宜用来进行测量：影像变形大，不适宜用来进行测量工作。工作。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影资料航空摄影资料镶嵌图和镶嵌复照图镶嵌图和镶嵌复照图 将航片按航带编号，在航向和旁向上使其将航片按航带编号，在航向和旁向上使其相邻的像片按相同影像重叠，并一律留出右上相邻的像片按相同影像重叠，并一律留出右上角编号在外，然后用图

20、钉或松紧带固定在平面角编号在外，然后用图钉或松紧带固定在平面板上，此种整幅影像图称镶嵌图。板上，此种整幅影像图称镶嵌图。 镶嵌图经复照缩小，再按一定比例尺晒印镶嵌图经复照缩小，再按一定比例尺晒印的像片叫镶嵌复照图。的像片叫镶嵌复照图。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影资料航空摄影资料镶嵌图和镶嵌复照图镶嵌图和镶嵌复照图 镶嵌复照图主要用于检查和评定航空像片镶嵌复照图主要用于检查和评定航空像片的质量，了解地区全貌，起到索引图的作用，的质量，了解地区全貌，起到索引图的作用，便于我们了解像片编号和查找所需要的航片。便于我们了解像片编

21、号和查找所需要的航片。同时还可作为编制工作计划的参考。同时还可作为编制工作计划的参考。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影资料航空摄影资料像片略图和像片平面图像片略图和像片平面图 1)像片略图像片略图：用未经纠正的，保持原航摄比例：用未经纠正的，保持原航摄比例尺的航片按相同的地形地物顺序重叠，切去重叠尺的航片按相同的地形地物顺序重叠，切去重叠的多余边缘，然后拼贴在硬纸板上的像片图。的多余边缘，然后拼贴在硬纸板上的像片图。 切割像片时，切割线应尽量避开重要地物，切割像片时，切割线应尽量避开重要地物，选择在地物较少，相邻相片色调相差

22、不大的地选择在地物较少，相邻相片色调相差不大的地方。所以切割线多为曲线。方。所以切割线多为曲线。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.1 7.1 航空摄影及其资料航空摄影及其资料 航空摄影资料航空摄影资料像片略图和像片平面图像片略图和像片平面图 2)像片平面图像片平面图：像片平面图是用经过纠正处：像片平面图是用经过纠正处理、消除误差、归化为统一比例尺的航片制作的理、消除误差、归化为统一比例尺的航片制作的像片略图。所以它的精度高，相当于一幅没有等像片略图。所以它的精度高，相当于一幅没有等高线的地形图，可直接在上面做测量工作。高线的地形图，可直接在上面做测量工作。 如果像片平面图再配以地

23、图符号注记，便形如果像片平面图再配以地图符号注记，便形成了影像地图。成了影像地图。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 投影性质投影性质 遥感影像的几何特征取决于成像方式的投遥感影像的几何特征取决于成像方式的投影性质。影性质。 投影投影：投影就是将空间物体的形状、大小：投影就是将空间物体的形状、大小在平面上表示出来的方法。在平面上表示出来的方法。 遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 投影性质投影性质投影类型投影类型正射正射(垂直垂直)投影投影 定义定义：当一束通过空间点的平

24、行光线垂直相：当一束通过空间点的平行光线垂直相交于一平面时，其交点称为空间点的正射投影，交于一平面时，其交点称为空间点的正射投影，或者垂直投影，该平面称投影面。或者垂直投影，该平面称投影面。 特点特点：正射投影构成的图形与实物形状完全：正射投影构成的图形与实物形状完全相似，不受投影距离的影响，有统一的比例尺，相似，不受投影距离的影响，有统一的比例尺，并且比例尺放大或缩小不改变图形的形状。并且比例尺放大或缩小不改变图形的形状。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 投影性质投影性质投影类型投影类型正射投影 中心投影遥遥 感感 原原 理理

25、与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 投影性质投影性质投影类型投影类型中心投影中心投影 定义定义：空间任意点与某一固定点连成的直线：空间任意点与某一固定点连成的直线或其延长线被一平面所截，则直线与平面的交点或其延长线被一平面所截，则直线与平面的交点称为空间点的中心投影。固定点称为空间点的中心投影。固定点S称为投影中心，称为投影中心，直线称为投影线，平面称投影面或像平面。直线称为投影线，平面称投影面或像平面。 特点特点：中心投影构成的影像与地面形状不完：中心投影构成的影像与地面形状不完全相似，没有统一的比例尺，比例尺的大小取决全相似，没有统一的比例尺，比例尺的

26、大小取决于投影中心于投影中心S、空间点、空间点M与投影面与投影面P之间的关系。之间的关系。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 投影性质投影性质航摄像片的投影航摄像片的投影 航摄像片是空中用航摄仪对地面摄影取得，航摄像片是空中用航摄仪对地面摄影取得，它是地面的中心投影。因为航摄时，各地物点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的光线都通过航摄仪物镜中心(投影中心投影中心)后与底后与底片片(投影面投影面)相交相交(底片感光底片感光)，产生地物点的影像，产生地物点的影像，与中心投影的性质完全一致。与中心投影的性

27、质完全一致。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 投影性质投影性质航摄像片的投影航摄像片的投影 根据透镜成像原根据透镜成像原理如果物体和投影面理如果物体和投影面位于投影中心两侧，位于投影中心两侧，其投影像为负像；物其投影像为负像；物体和投影面位于同一体和投影面位于同一侧时，得到正像。因侧时，得到正像。因此，航片是地面的中此，航片是地面的中心投影正像。心投影正像。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 投影性质投影性质中心投影的中心投影的构像规律构像规律 中心投影中心投影构成的影

28、像服构成的影像服从透视成像规从透视成像规律，是一种物律，是一种物体的透视图。体的透视图。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 投影性质投影性质中心投影的构像规律中心投影的构像规律 1）点的像点的像 点的像仍然是点。因为一个点点的像仍然是点。因为一个点只有一条投影光线，与像平面只能有一个交点。只有一条投影光线，与像平面只能有一个交点。如果在通过投影中心同一方向上有数个空间点，如果在通过投影中心同一方向上有数个空间点，它们的像仍然是一个点。它们的像仍然是一个点。 遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特

29、征航摄像片的几何特征 投影性质投影性质中心投影的构像规律中心投影的构像规律 2）直线的像直线的像 直线的像一般是直线，因为空直线的像一般是直线，因为空间直线与投影中心只能组成一个平面，此平面间直线与投影中心只能组成一个平面，此平面与像平面相交只能是一条直线；如果空间直线延与像平面相交只能是一条直线；如果空间直线延长后通过投影中心时，它的像则是一个点。长后通过投影中心时，它的像则是一个点。 空间相交直线的像仍然是相交直线，且交点空间相交直线的像仍然是相交直线，且交点就是空间直线相交点的像；当两直线相交构成的就是空间直线相交点的像；当两直线相交构成的平面延伸通过投影中心时，它的像是一条直线。平面延

30、伸通过投影中心时，它的像是一条直线。 遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 投影性质投影性质中心投影的构像规律中心投影的构像规律 3）曲线的像曲线的像 平面曲线的像一般为曲线，平面曲线的像一般为曲线，当包含曲线的平面通过投影中心时，则该曲线当包含曲线的平面通过投影中心时，则该曲线的像为一直线，不在同一平面内的空间曲线的的像为一直线，不在同一平面内的空间曲线的像在任何情况下都是曲线。像在任何情况下都是曲线。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 投影性质投影性质中心投影的构像规律

31、中心投影的构像规律 4）平面的像平面的像 平面的像一般为平面，只有平面的像一般为平面，只有当平面通过投影中心时，像为一直线。当平面通过投影中心时，像为一直线。 5）射线束的像射线束的像 射线束的像一般为射线束，射线束的像一般为射线束，当射线束顶点的投影光线与像平面平行时，射当射线束顶点的投影光线与像平面平行时，射线束的像是一组平行线。一组平行线的像一般线束的像是一组平行线。一组平行线的像一般不平行，只有当它们又平行于像平面时，其构不平行，只有当它们又平行于像平面时，其构像为平行线。像为平行线。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 投影

32、性质投影性质中心投影的构像规律中心投影的构像规律 射线束的像遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的特征点线航摄像片的特征点线 航摄像片上有一系列处于特殊位置的点和航摄像片上有一系列处于特殊位置的点和线，它们反映了中心投影的几何性质，研究它线，它们反映了中心投影的几何性质，研究它们对于了解航片的性质和确定其在空间的位置们对于了解航片的性质和确定其在空间的位置具有重要的意义。具有重要的意义。 航片上的特征点线，以及它们相互间的关航片上的特征点线，以及它们相互间的关系如下图表示。图中系如下图表示。图中P为像平面，为像平面，S为投影

33、中心，为投影中心，T为地平面。为地平面。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS航摄像片的特征点线航摄像片的特征点线 bIvVP0VShioanHOCNThcBAhifchohovhcP遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的特征点线航摄像片的特征点线特征点线特征点线 1）像主点像主点 通过投影中心通过投影中心S，垂直于像平面，垂直于像平面的直线的直线SO叫做航摄仪的主光轴叫做航摄仪的主光轴(主光线主光线)，它与，它与像平面的交点像平面的交点o叫做像主点，像主点在地面上的叫做像主点，像主点在地面上的相应点相应点O叫地主点。

34、叫地主点。 2）像底点像底点 通过投影中心通过投影中心S的铅垂直线的铅垂直线SN称为主垂线，它与像平面的交点称为像底点，称为主垂线，它与像平面的交点称为像底点，像底点在地面上的相应点叫地底点。像底点在地面上的相应点叫地底点。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的特征点线航摄像片的特征点线特征点线特征点线 3）等角点等角点 主光轴与主垂线所夹的角主光轴与主垂线所夹的角称为称为像片倾角。平分倾角的直线与像平面的交点像片倾角。平分倾角的直线与像平面的交点称等角点，在地面上的相应点也称等角点。称等角点，在地面上的相应点也称等角点。

35、4）主纵线主纵线 包含主光轴和主垂线的平面称包含主光轴和主垂线的平面称主垂面，它与像平面的交线主垂面，它与像平面的交线vv叫主纵线，也即通叫主纵线，也即通过像主点和像底点的直线，其在地面上相应的过像主点和像底点的直线，其在地面上相应的线线VV叫基本方向线。叫基本方向线。 遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的特征点线航摄像片的特征点线特征点线特征点线 5）主横线主横线 在像平面上，与主纵线相垂直的在像平面上，与主纵线相垂直的直线都叫像水平线。其中通过像主点的像水平直线都叫像水平线。其中通过像主点的像水平线叫主横线，以线叫主横

36、线，以hoho表示。表示。 6）等比线等比线 在像平面上，通过等角点的像在像平面上，通过等角点的像水平线称等比线，以水平线称等比线，以hchc表示。表示。 7）主合点和主合线主合点和主合线 过投影中心的水平面过投影中心的水平面与像平面的交线叫主合线，用与像平面的交线叫主合线，用hihi表示。主纵线表示。主纵线与主合线的交点称主合点与主合线的交点称主合点i，它是平行于基本方，它是平行于基本方向线的各水平线在倾斜像片上影像相交的点。向线的各水平线在倾斜像片上影像相交的点。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的特征点线航摄像片的特

37、征点线特征点线之间的关系特征点线之间的关系 像主点、像底点、等角点和主合点都在主像主点、像底点、等角点和主合点都在主垂面内，因此对一定的像片只要知道像主点和垂面内，因此对一定的像片只要知道像主点和主纵线的位置，就可以在像平面上确定一系列主纵线的位置，就可以在像平面上确定一系列点的位置。点的位置。 在水平像片上，在水平像片上，像主点、像底点、等角点像主点、像底点、等角点三点重合。三点重合。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的像点位移航摄像片的像点位移 定义定义：航摄像片上地物的像点位置相对于：航摄像片上地物的像点位置相对于其

38、在地形图上的位置产生了变化，这种变化称其在地形图上的位置产生了变化，这种变化称为像点位移，也就是误差。位移的结果使得地为像点位移，也就是误差。位移的结果使得地物在像片上的影像形状发生变形。物在像片上的影像形状发生变形。 像点位移的原因像点位移的原因：引起像点位移的原因有：引起像点位移的原因有像片倾斜、地面起伏、感光片变形、镜头畸变、像片倾斜、地面起伏、感光片变形、镜头畸变、大气折射以及地球曲率等，其中最主要的是像大气折射以及地球曲率等，其中最主要的是像片倾斜和地面起伏。片倾斜和地面起伏。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的

39、像点位移航摄像片的像点位移像片倾斜引起的像点位移像片倾斜引起的像点位移倾斜误差倾斜误差 定义定义：地物点在倾斜像片上的像点位置与：地物点在倾斜像片上的像点位置与同一摄影站摄得的水平像片上的像点位置相比，同一摄影站摄得的水平像片上的像点位置相比，产生的一段位移称倾斜误差。产生的一段位移称倾斜误差。 位移路线位移路线：航摄像片因倾斜而引起的像点：航摄像片因倾斜而引起的像点位移路线是在像点与等角点的连线上。位移路线是在像点与等角点的连线上。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS 像片倾斜引起的像点位移像片倾斜引起的像点位移倾斜误差倾斜误差 遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS倾斜误差倾

40、斜误差 计算公式：计算公式：caaaa0Ihcvhc倾斜误差公式推导图示遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的像点位移航摄像片的像点位移像片倾斜引起的像点位移像片倾斜引起的像点位移倾斜误差倾斜误差 计算公式：计算公式： =rr0， - - 式中：式中：-倾斜误差，倾斜误差，-像片上像点与等角像片上像点与等角点之间的距离，点之间的距离，为像片倾角，为像片倾角， 为像点和等角为像点和等角点连线与主纵线的夹角点连线与主纵线的夹角(方向角方向角)，为航摄仪焦，为航摄仪焦距。距。 sincossincos2rfrfr2sincos遥遥

41、 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的像点位移航摄像片的像点位移倾斜误差倾斜误差倾斜误差规律倾斜误差规律： 1)倾斜误差的大小与像片倾角成正比，倾倾斜误差的大小与像片倾角成正比，倾角越大，误差越大，倾角为角越大，误差越大，倾角为0，倾斜误差为，倾斜误差为0，即，即像片水平时，不存在倾斜误差。像片水平时，不存在倾斜误差。 2)倾斜误差大小与像点的辐射距平方成正倾斜误差大小与像点的辐射距平方成正比，而与航摄仪焦距成反比，幅射距越大，比，而与航摄仪焦距成反比，幅射距越大，即越位于像片边缘的像点，倾斜误差也愈大；即越位于像片边缘的像点，

42、倾斜误差也愈大；焦距越小，则倾斜误差越大。反之，则倾斜误焦距越小，则倾斜误差越大。反之，则倾斜误差越小。差越小。 遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的像点位移航摄像片的像点位移倾斜误差倾斜误差倾斜误差规律倾斜误差规律： 3)当当90、270时，时，即等比线，即等比线上各像点不存在倾斜误差。上各像点不存在倾斜误差。 4)当当0、180时，时，达最大值，即位达最大值，即位于主纵线上的像点，倾斜误差最大。于主纵线上的像点，倾斜误差最大。 5)的值可正可负，当的值可正可负，当角在角在090和和270360内时，内时，为负值，即像点

43、朝向等角为负值，即像点朝向等角点方向位移，当点方向位移，当角在角在90270时，时，为正值，为正值，即像点背离等角点方向位移。即像点背离等角点方向位移。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的像点位移航摄像片的像点位移倾斜误差倾斜误差倾斜误差规律倾斜误差规律： 等比线等比线hchc把像片分把像片分成两部分，包含像主点的成两部分，包含像主点的部分像点向着等角点方向部分像点向着等角点方向移动，使图形收缩；包含移动，使图形收缩；包含像底点的部分，像点背离像底点的部分，像点背离等角点方向移动，使图形等角点方向移动，使图形放大，不同部位

44、的位移量放大，不同部位的位移量不等，最后正方形变成了不等，最后正方形变成了梯形。梯形。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的像点位移航摄像片的像点位移地面起伏引起的像点位移地面起伏引起的像点位移投影误差投影误差 定义定义：由于地面起伏，高于或低于基准面：由于地面起伏，高于或低于基准面的地面点，在像片上的像点相对于它在基准面的地面点，在像片上的像点相对于它在基准面上的垂直投影点的像点所产生的直线位移，叫上的垂直投影点的像点所产生的直线位移，叫做投影误差。做投影误差。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航

45、摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的像点位移航摄像片的像点位移地面起伏引起的像点位移地面起伏引起的像点位移投影误差投影误差 位移路线与方向位移路线与方向：由地面起伏引起的像点：由地面起伏引起的像点位移是在像点与像底点的连线上。当位移是在像点与像底点的连线上。当h为正值为正值时时(即地面点高于基准面即地面点高于基准面)，像点由原位置背离像，像点由原位置背离像底点方向移动底点方向移动(即即0)，当，当h为负值时为负值时(即地即地面点低于基准面面点低于基准面)，像点则由原位置向着像底点，像点则由原位置向着像底点方向移动方向移动(即即0)。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2

46、7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的像点位移航摄像片的像点位移投影误差投影误差计算公式：计算公式： hhr/H式中：式中：h投影误投影误差像点至像底差像点至像底点的辐射距，点的辐射距，h地物点相对基准面地物点相对基准面的高差，的高差，H基准基准面航高。面航高。P0遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的像点位移航摄像片的像点位移投影误差投影误差投影误差规律投影误差规律： 1)投影误差与辐射距成正比，即像点离像底投影误差与辐射距成正比，即像点离像底点越远，投影误差越大，像片中心部位投影误点越远，投影误差越大，

47、像片中心部位投影误差小，像底点处不存在投影误差。差小，像底点处不存在投影误差。 2)投影误差与航高成反比，航高愈大，引起投影误差与航高成反比，航高愈大，引起的像点位移愈小。的像点位移愈小。 遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的像点位移航摄像片的像点位移投影误差投影误差投影误差规律投影误差规律： 3)投影误差与高差成正比，高差越大，投投影误差与高差成正比，高差越大，投影差越大，反之就小。并且地物点高于基准面影差越大，反之就小。并且地物点高于基准面时，投影误差为正值，像点背离像底点方向移时，投影误差为正值，像点背离像底点方向移

48、动；地物点低于基准面时，投影误差为负值，动；地物点低于基准面时，投影误差为负值，像点向着像底点方向移动。像点向着像底点方向移动。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的像点位移航摄像片的像点位移投影误差投影误差倾斜像片的投影误差：倾斜像片的投影误差： h 在近似垂直摄影时：在近似垂直摄影时： h)cossincos1cossincos1(HhrfrHhr)2sincos21 (frHhr遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的方向偏差航摄像片的方向偏差 由于像

49、点位移的大小和方向在航片的各个由于像点位移的大小和方向在航片的各个部分是不一致的，所以像片上的方向就不等于部分是不一致的，所以像片上的方向就不等于地面的相应方向，即方向发生了偏差。地面的相应方向，即方向发生了偏差。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的方向偏差航摄像片的方向偏差 像片倾斜引起的方向偏差像片倾斜引起的方向偏差 在倾斜像片上，以在倾斜像片上，以等角点为辐射中心的方等角点为辐射中心的方向线不发生方向偏差，向线不发生方向偏差，任何其它像点发出的方任何其它像点发出的方向线都要产生方向偏差向线都要产生方向偏差。如图所示。

50、如图所示。abab线段由线段由于像片倾斜引起的方向于像片倾斜引起的方向偏差偏差0 0 遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的方向偏差航摄像片的方向偏差 像片倾斜引起的方向偏差像片倾斜引起的方向偏差 方向偏差的大小与辐射中心离等角点的距方向偏差的大小与辐射中心离等角点的距离有关，离等角点越远，方向偏差越大；反之离有关，离等角点越远，方向偏差越大；反之则小，最大方向偏差公式为：则小，最大方向偏差公式为： maxr sin/f 式中字母意义同前，式中字母意义同前，为一弧度代表的度数，为一弧度代表的度数，206265秒秒 遥遥 感感

51、 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的方向偏差航摄像片的方向偏差 地面起伏引起的方向偏差地面起伏引起的方向偏差 地面起伏时，只有以像底点为中心发出的地面起伏时，只有以像底点为中心发出的方向线不发生偏差，而像片上其它任何点发出方向线不发生偏差，而像片上其它任何点发出的方向线均会产生方向偏差。如图所示，像片的方向线均会产生方向偏差。如图所示，像片上点为方向线上点为方向线ab的起始点，的起始点，ab的方向角为的方向角为、0为的正确位置，为的正确位置，ab0的方向角为的方向角为0。由图可。由图可见，像点见，像点b对像点对像点a的方向偏差为的方

52、向偏差为bab00。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的方向偏差航摄像片的方向偏差 地面起伏引起的方向偏差地面起伏引起的方向偏差 地面起伏引起的方向偏差地面起伏引起的方向偏差近似计算公式：近似计算公式： dHRh sin(sin() ) 遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的方向偏差航摄像片的方向偏差 辐射中心范围辐射中心范围 从等角点或像底点发出的方向线不发生偏从等角点或像底点发出的方向线不发生偏差，但是这两个点在像片上不易找到；像主点虽差，但是这两个

53、点在像片上不易找到；像主点虽容易求出，但也不一定是一个明显地物点。容易求出，但也不一定是一个明显地物点。 选取像主点附近一定范围的易于辨认的点作选取像主点附近一定范围的易于辨认的点作为辐射中心来代替特征点。使由此发出的方向线为辐射中心来代替特征点。使由此发出的方向线偏差不大，符合精度要求（偏差不大，符合精度要求（）。辐射中心的）。辐射中心的范围一般是以像主点为圆心，范围一般是以像主点为圆心，f/40(约约mm左右左右)为半径的圆，这可由上面公式导出。为半径的圆，这可由上面公式导出。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的比例尺

54、航摄像片的比例尺水平像片的比例尺水平像片的比例尺 遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的比例尺航摄像片的比例尺水平像片的比例尺水平像片的比例尺 )当地面平坦而水平，像片水平时，像片当地面平坦而水平，像片水平时，像片的比例尺各处相等。的比例尺各处相等。 1/m = f/H 2)当地面起伏较大时，只有在同一高度上的当地面起伏较大时，只有在同一高度上的影像才具有相同的比例尺，不同高度的比例尺为：影像才具有相同的比例尺，不同高度的比例尺为：HifMi1遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄

55、像片的几何特征 航摄像片的比例尺航摄像片的比例尺倾斜像片的比例尺倾斜像片的比例尺 倾斜像片比例尺计算公式：倾斜像片比例尺计算公式：式中式中xa为像点在像片上的横坐标为像点在像片上的横坐标(坐标系原点是坐标系原点是像主点，横轴是主纵线像主点，横轴是主纵线)。222sincos1)sin(cos1fxHfM遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的比例尺航摄像片的比例尺倾斜像片的比例尺倾斜像片的比例尺 hchce1e2e3e4e5e6c1cc2on遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片

56、的几何特征 航摄像片的比例尺航摄像片的比例尺倾斜像片的比例尺倾斜像片的比例尺 1)等比线将像片分成两部分，包含像主点的等比线将像片分成两部分，包含像主点的部分，比例尺较同一航高水平像片的比例尺小；部分，比例尺较同一航高水平像片的比例尺小；包含像底点的部分，比例尺较同一航高水平像片包含像底点的部分，比例尺较同一航高水平像片的比例尺大。的比例尺大。 2)同一条像水平上比例尺一致，等比线上的同一条像水平上比例尺一致，等比线上的比例尺等于同一航高水平像片的比例尺。比例尺等于同一航高水平像片的比例尺。 )同一像点纵向和横向比例尺不同。同一像点纵向和横向比例尺不同。 )比例尺的变化与像片倾角成正比，倾角比

57、例尺的变化与像片倾角成正比，倾角越大，比例尺变化越剧烈。越大，比例尺变化越剧烈。遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的比例尺航摄像片的比例尺倾斜像片的比例尺倾斜像片的比例尺像片比例尺的测定像片比例尺的测定 1)平坦地区比例尺测定平坦地区比例尺测定：在平坦地区近似垂：在平坦地区近似垂直摄影情况下，可用像片的平均比例尺来代替整直摄影情况下，可用像片的平均比例尺来代替整张像片的比例尺，计算方法如下：张像片的比例尺，计算方法如下：)(21142423131LLIILLIIM)(41144332211LILILILIM遥遥 感感 原原

58、 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的比例尺航摄像片的比例尺倾斜像片的比例尺倾斜像片的比例尺像片比例尺的测定像片比例尺的测定 adbckl1l3l4l2遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的比例尺航摄像片的比例尺倾斜像片的比例尺倾斜像片的比例尺像片比例尺的测定像片比例尺的测定 2)丘陵山区比例尺测定丘陵山区比例尺测定：丘陵山区投影误差：丘陵山区投影误差大，不能用一个平均比例尺来代表整张像片的比大，不能用一个平均比例尺来代表整张像片的比例尺，而是测定某一点的比例尺，作为该点

59、周围例尺，而是测定某一点的比例尺，作为该点周围某个局部范围的近似比例尺。任意点的比例尺计某个局部范围的近似比例尺。任意点的比例尺计算公式为：算公式为：式中：式中：f为焦距，为焦距，Hi为任意点相对航高。为任意点相对航高。HifMi1遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.2 7.2 航摄像片的几何特征航摄像片的几何特征 航摄像片的比例尺航摄像片的比例尺倾斜像片的比例尺倾斜像片的比例尺像片比例尺的测定像片比例尺的测定 3)绝对航高测定绝对航高测定：任意点相对航高：任意点相对航高Hi HiH0hi其中其中hi可由地形图查出，可由地形图查出，H0由像片上的由像片上的2个平高个平高点点(已知平

60、面位置和高程的地物点已知平面位置和高程的地物点)计算：计算： H0ha(Lf/l+hrb/l)式中：式中：LA、B两点间的地面水平距离，两点间的地面水平距离，h两点间的高差，两点间的高差，l两点的影像距离，两点的影像距离，rb像主点像主点至至b点的距离，点的距离， haA点的高程点的高程遥遥 感感 原原 理理 与与 方方 法法RS7.3 7.3 航摄像片的立体观测与纠正转绘航摄像片的立体观测与纠正转绘 航摄像片的立体观察航摄像片的立体观察立体观察原理立体观察原理 人的双眼具有观察事物远近和产生立体感觉的人的双眼具有观察事物远近和产生立体感觉的能力，航摄像片的立体观察就是模仿人眼观察立能力，航摄