2011注册测绘师资格考试辅导-航测.ppt
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1、摄影测量与遥感,卢战伟 2010.12,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
2、。 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. 绪论
3、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,A(X、Y、Z),1,2,普通测量,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,航天摄影测量 航空摄影测量 地面摄影测量 近景摄影测量 显微摄影测量,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,各种比例尺的地形图、专题图、特种地图 正射影像地图、景观图,建立各种
4、数据库,提供地理信息系统和土地信息系统所需要的基础数据,摄影测量的任务,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,摄影测量的任务,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,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,
5、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(Remote Sensing)”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,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
6、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。,包括像片判读在内的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
7、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(GIS) 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(Photogrammetry and Remote Sensing)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,摄影测量与遥感的平台,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
8、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。,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,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
9、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:
10、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
11、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,Leica ADS40,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 (Ground Sample Distance)”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
12、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,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%,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
13、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 2 3 倾斜航空摄影:,面积航空摄影 线状航空摄影 独立地块航空摄影,大比例尺航空摄影: 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,航空摄影种类,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 航天摄影 GPS辅助航空摄影 POS辅助航空摄影,航空摄影案例,航摄准备 航摄设计 空中
14、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,航空摄影案例,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,航空摄影案例,摄影比例尺的确定,航空摄影案例,航空摄影案例,航空摄影案例,航空摄影案例,航空摄影案例,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
15、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,投影方式:地图为正投影,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,地形起伏引起的像点位移,
16、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,确定摄影物镜后节点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,确定摄影瞬间像片在地面直角坐标系中空间位置和姿态的参数,像片的外方位元素,确定摄影瞬间像片在地面直角坐标系中空间位置和姿态的参数,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,共线条件方程,表示投影中心、像点及其对应物点位于一条直线的
17、几何方程,共线条件方程的应用,求像底点坐标 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,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15),人造立体观察条件,立体镜观察 反光立体镜 扩大眼基距,可对大像幅进行立体观察,立体观察方法,叠映影像立体观察 互补色法 在投影器中插入互补色滤光片 (品红色
18、、蓝绿色) 观测者双眼分别带上同色镜片,立体观察方法,叠映影像立体观察 光闸法(闪闭法) 在两投影光路中各安装一光闸 (一个打开、一个关闭) 观测者双眼分别带上与投影器 光闸同步的光闸眼镜 光闸起闭频率10Hz,立体观察方法,叠映影像立体观察 偏振光法 在两投影光路中安装两块偏振 平面互成90的起偏镜 观测者带上一副检偏镜 镜片与起偏镜相同 左右偏振平面相互垂直,立体观察方法,双目镜观测光路的立体观察 通过双筒望远镜观察 每个望远镜像面有一固定的测标 像片可在两个相互垂直方向共同移动,也可一张像片相对于另一张像片移动 可以分别对左右像片进行调焦、亮度调节及必要旋转,观测系统放大倍率可调节,立体
19、观察方法,摄影测量的解析计算,单像空间后方交会 立体像对的空间前方交会 立体像对的相对定向 立体像对的绝对定向,单张像片空间后方交会,单像空间后方交会是解析空中三角测量的基本内容,单张像片空间后方交会,立体像对的前方交会,立体像对的空间前方交会是摄影测量点位测定和生成DEM的基础,立体像对的前方交会,立体像对的相对定向,共面条件是解求相对定向元素的基本关系式,立体像对的相对定向,立体模型的绝对定向,立体模型的绝对定向,数字摄影测量基础,影像数字化与影像重采样 影像的内定向 基于灰度的影像匹配 基于核线的一维影像匹配 基于特征的影像匹配,影像数字化,影像重采样,影像内定向,二维影像相关,基于核线
20、的一维影像相关,特征匹配,遥感基础,4,电磁波,卫星遥感中常用的波谱,交变的电场和磁场相互激发所形成的连续不断的电磁振荡现象,大气窗口,卫星遥感中的大气窗口,在通过大气窗口时较少被散射、吸收和反射的电磁波谱,辐射定标与大气校正,系统辐射定标:死像元(散粒噪声)、暗条带 大气校正:辐射传输模型、实测光谱数据、影像特征 太阳位置引起的辐射误差校正:阴影遮盖地物 地形坡度、坡向校正:地形起伏引起的光照变化,遥感图像特征,空间分辨率: 遥感影像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小。空间分辨率越高,识别物体的能力越强 光谱分辨率: 传感器所能记录的电磁波谱中某一特定波长的范围值。光谱分辨率越高,波长范围
21、越窄 时间分辨率: 对同一目标进行重复探测时相邻两次探测的时间间隔。时间分辨率越高,识别物体的精度越高,常用遥感卫星影像,主要用于测绘/修测地形图、制作正射影像图或各种专题图,常用遥感卫星影像,遥感图像解译的任务,目标地物的几何信息 目标地物的属性信息 目标地物的变化动态,通过对卫星遥感影像的解译,主要获取三方面信息:,遥感图像解译方法:目视解译,计算机数字图像处理,遥感图像解译的方法,卫星遥感影像解译的关键是遥感影像识别,实质是图像的分类过程,即根据遥感图像的光谱特征、时间特征、时间特征,按照解译者的认知程度进行目标的探测、识别和鉴定。 目视解译 计算机数字图像处理,形状 大小 阴影 色调(
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