航空摄影测量基础及应用

航空摄影测量基础及应用1航空摄影测量基础及应用5/9/2024主要内容2航空摄影测量基础及应用5/9/2024国际摄影测量与遥感学会（ISPRS）在1988年对摄影测量与遥感下的定义为：“摄影测量与遥感乃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、量测和解译的过程获得自然物体和环境的可靠信息的一门工艺、科学和技术”摄影测量分类：可从不同角度对摄影测量学进行分类；按距离远近分为：航天摄影测量、航空摄影测量、低空摄影测量、近景摄影测量航天航空低空近景1摄影测量简介3航空摄影测量基础及应用5/9/2024应用从飞机上对地表面所摄得的像片为基础，根据几何特征和物理特征进行量测和分析，从而确定地面上物体的形状，大小，空间位置及相互关系。航空摄影测量定义：航空摄影测量的任务：4D产品：DOM（数字正射影像图）、DEM（数字高程模型）、DRG（数字栅格地图）、DLG（数字线划地图）三维模型4航空摄影测量基础及应用5/9/2024

2测量基础理论1地球坐标系：用于研究地球上物体的定位与运动，是以旋转椭球为参照体建立的坐标系统定义坐标系的要素：原点位置、尺度与坐标轴指向，还包括一些天文，物理，地球等参数，若采用大地坐标形式，还需要椭球元素。坐标系分为两大类：地心坐标系和参心坐标系参心坐标系：1954年北京坐标系，1980年国家大地坐标系，地心坐标系：WGS84世界大地坐标系，CGCS2000国家大地坐标系。坐标系名称长半轴m短半轴m扁率备注WGS1984637813763567521:298.257563美国GPS采用的地心坐标系，wgs84椭球Xian1980637814063567551:298.2571975国际椭球，参心坐标系Beijing1954637824563568631:298.3克拉索夫斯基椭球，参心坐标系CGC2000637813763567521/298.257222101地球质量中心5航空摄影测量基础及应用5/9/2024坐标系的表达形式：1空间大地坐标系：BLH2空间直角坐标系:XYZ3投影平面直角坐标系:xyh1）高斯克吕格投影：等角横切圆柱投影3度分带、6度分带一般以中央经线投影为纵轴ｘ，赤道投影为横轴Ｙ，两轴交点即为各带的坐标原点。为避免出现负值，在投影中将坐标轴西移５００公里当起始轴。为区别某一坐标高斯平面直角坐标系系统属于那一带，通常在横轴坐标前加上带号。如(4231898,21689666)，其中21即为带号6航空摄影测量基础及应用5/9/20242）UTM:等角横轴割圆柱投影将北纬84度至南纬80度之间按经度分为60个带,每带6度.从西经180度起算，带号：对于中国，在高斯6度带号的基础上加30.3）地方独立坐标系：基于限制变形，以及方便实用科学的目的，在许多城市和工程测量中，常常会建立适合本地区的地方独立坐标系。4）坐标系转换：同一椭球下的坐标转换是严密的。不同椭球下的坐标转换是不严密的。坐标转换方法：七参数（三维，ｘｙｚ平移，ｘｙｚ旋转，尺度变化ｋ），需要在一个地区需要三个以上的已知点。7参数是根据3个或以上控制点在2个空间直角坐标系中的坐标计算得到。四参数（只考虑平面）：X平移，Y平移，旋转角度a，尺度变化K。4参数是根据3个或以上控制点在2个空间直角坐标系中的坐标计算得到

高斯投影带号计算公式：7航空摄影测量基础及应用5/9/20242高程参照系统常用的高程系统有大地高系统、正高系统和正常高系统大地高系统H：以参考椭球面为基准面的高程系统，也称为椭球高。正高系统Hg：以大地水准面为基准面的高程系统正常高系统Hr：是以似大地水准面为基准的高程系统。我国采用的是正常高系统，主要有1956年黄海高程系统和1985国家高程基准工程建设主要采用的是1985高程基准高程异常（ζ）：大地高与正常高的差异叫做高程异常。

8航空摄影测量基础及应用5/9/20243共线方程：在摄影测量学中，按照投影中心、像点和相应的地面点的理想共线关系建立的数学模型，称为共线条件方程内方位元素:X0Y0f外方位元素:XSYSZSΨ

ωҡ9航空摄影测量基础及应用5/9/2024航测生产流程3航测生产流程10航空摄影测量基础及应用5/9/2024航向重叠度＞65%，旁向重叠度＞35%无航摄漏洞航片倾角一般不大于5度，最大不超过12度选取目视特征点位外业控制点的采集原则均匀分布于测区内位于重叠区内1）

数据获取11航空摄影测量基础及应用5/9/2024利用少量地面控制点来计算一个测区中所有影像的外方位元素和所有加密点的地面坐标。恢复原始影像的位置（和姿态）高精度差分POS:辅助光束法区域网平差技术，可大幅减少像控点的使用量，从而实现无人机的高精度测绘。2）

空三12航空摄影测量基础及应用5/9/2024采用密集、逐点匹配算法特征匹配多视匹配多视立体匹配，获取不同角度匹配点云效果，提高匹配效果与质量。3）DSM匹配13航空摄影测量基础及应用5/9/2024传统正射：经过数字高程模型(DEM)采用数字微分纠正、镶嵌得到正射影像。4）DOM制作影像资料高程模型空三成果正射纠正影像匀色影像镶嵌DOM质量检查14航空摄影测量基础及应用5/9/2024真正射影像：是利用数字表面模型DSM，采用数字微分纠正技术，改正原始影像的几何变形，保证影像上每点都是完全垂直视角。下图反映了传统正射影像与真正射影像之间的主要区别。(a)传统正射影像中有建筑物倾斜效果(b)真正射影像中没有任何建筑物倾斜效果传统正射影像真正射15航空摄影测量基础及应用5/9/2024航摄资料空三成果立体模型地物采集DEM编辑质量检查DLG成果否正射影像数据更新调绘成果精度要求不高时，还可基于正射影像直接进行DLG采集,并由DEM获取等高线。外业调绘：属性调查，屋檐改正，遮挡补绘5）DLG制作基于空三恢复的立体模型进行地物地貌的采集16航空摄影测量基础及应用5/9/20244基于倾斜摄影测量的应用通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息。目前常见的倾斜摄影：五相机镜头：一次获取五个视角影像双相机镜头：通过往返航线实现多角度影像获取四相机镜头：同时获取四个视角影像17航空摄影测量基础及应用5/9/2024成果满足精度要求真正射对象化操作简单自动化倾斜摄影处理流程：18航空摄影测量基础及应用5/9/2024F200三维成果19航空摄影测量基础及应用5/9/2024无人机航测优势：1机动性、灵活性和安全性2低空作业，获取高分辨率影像3精度高，满足大比例尺测图精度4成本相对较低，操作简单5