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1、1第第2 2章章 航空摄影测量的基本知识航空摄影测量的基本知识2一、摄影技术的起源与发展一、摄影技术的起源与发展n暗箱暗箱摄影机的祖先；摄影机的祖先；“针孔针孔”成像成像n1839年年摄影术诞生，摄影术诞生，达盖尔摄影法达盖尔摄影法n1851年，年，“湿版火棉胶法湿版火棉胶法”出现出现n1891年，年，胶卷胶卷的出现，使得摄影技术进入实的出现，使得摄影技术进入实用化、普及的阶段用化、普及的阶段n20世纪世纪80年代，年代，磁录相机磁录相机现代数字摄影的现代数字摄影的先驱先驱3二、相机二、相机n基本成像原理：基本成像原理：透镜成像和针孔成像透镜成像和针孔成像n镜头的组成：透镜片组、光圈、镜头筒镜
2、头的组成：透镜片组、光圈、镜头筒n焦距：焦距：n光圈和口径光圈和口径45航摄像片的基本知识航摄像片的基本知识Basic Knowledge of aerial photos航摄像片的判读航摄像片的判读The Mapping of Relief Map像片的立体观察像片的立体观察Solid observation of photos航测成图的简要过程航测成图的简要过程The brief process of aerial survey卫星像片简介卫星像片简介Brief introduction of aerial photos6航测成图的简要过程航测成图的简要过程 一、航空摄影一、航空摄影 Ae
3、rophotography 航空摄影就是利用装在飞机底部的航摄机，在空中按一定高度沿预定航空摄影就是利用装在飞机底部的航摄机，在空中按一定高度沿预定的航线，对地面进行连续摄影，如图的航线，对地面进行连续摄影，如图10-110-1。所用感光软片需严格压平，像片。所用感光软片需严格压平，像片的像幅（影像范围的大小）一般的像幅（影像范围的大小）一般为为为为23cm 23cm 23cm23cm，并要求四个边框的四角及，并要求四个边框的四角及四边框的中央各有一框标，左右边框中央框标的连线为像片坐标系的四边框的中央各有一框标，左右边框中央框标的连线为像片坐标系的x x轴、上轴、上下边中央框标的连线为下边中
4、央框标的连线为Y Y轨交点口为坐标系原点，如图（轨交点口为坐标系原点，如图（10-210-2）所示。另外像）所示。另外像幅外有圆水准器，说明摄影时光轴倾斜情况，还有摄影瞬时的时刻，日期及幅外有圆水准器，说明摄影时光轴倾斜情况，还有摄影瞬时的时刻，日期及摄影次序号码等记录。摄影次序号码等记录。7 在像片上选取合乎要求的少数明显地物点作为测图控制点，其实地在像片上选取合乎要求的少数明显地物点作为测图控制点，其实地相应的点用前、后方交会、导线测量、三角测量、水准测量和三角高程相应的点用前、后方交会、导线测量、三角测量、水准测量和三角高程测量的方法，与国家控制点连测，以求得其平面位置及高程测量的方法，
5、与国家控制点连测，以求得其平面位置及高程。三三、像片的调绘、像片的调绘 Painting of photos 利用像片进行判读、调查和绘注等工作的总称。它是持像片到现场利用像片进行判读、调查和绘注等工作的总称。它是持像片到现场进行实地调查，查明像片上地物的名称（如河流名称）及行政区划界线进行实地调查，查明像片上地物的名称（如河流名称）及行政区划界线等，并补测像片上未显示出的地物，描绘和注记在像片上。等，并补测像片上未显示出的地物，描绘和注记在像片上。四四、室内加密控制、室内加密控制 Encrypting domination inside 加密控制点是在野外少量实测控制点的基础上，为了满足每张
6、航摄加密控制点是在野外少量实测控制点的基础上，为了满足每张航摄像片上必须有一定数量的控制点（一般要求有像片上必须有一定数量的控制点（一般要求有4 4一一6 6个点），而进行的，个点），而进行的，目前都采用电算加密的方法。目前都采用电算加密的方法。五、测制成图五、测制成图 Measuring and painting 航测成图的方法，通常有：航测成图的方法，通常有：二、外业控制测量二、外业控制测量 Dominating scale outside81.1.综合法综合法 是摄影测量与地形测量相结合的一种方法。它是由单张像片或像片平是摄影测量与地形测量相结合的一种方法。它是由单张像片或像片平面图确定
7、地物的平面位置，在野外用一般地形测量方法在像片上测绘等高面图确定地物的平面位置，在野外用一般地形测量方法在像片上测绘等高线，并进行调绘，最后制作成地形图。它适用于平坦地区。线，并进行调绘，最后制作成地形图。它适用于平坦地区。2.2.全能法全能法 目前常用的内业测图方法。它是将航摄像对（互有重叠的两相邻像片）目前常用的内业测图方法。它是将航摄像对（互有重叠的两相邻像片）装在立体测图仪上，建立与地面相似而缩小的立体地面模型，而后对模型装在立体测图仪上，建立与地面相似而缩小的立体地面模型，而后对模型进行量测，同时确定地面点的平面位置和高程，测绘地形图进行量测，同时确定地面点的平面位置和高程，测绘地形
8、图。2 航摄像片的基本知识航摄像片的基本知识一、航摄像片是地面的中心投影一、航摄像片是地面的中心投影 航摄像片是航摄仪在空中对地面根据中心投影原理摄成的像片。所谓航摄像片是航摄仪在空中对地面根据中心投影原理摄成的像片。所谓中心投影就是空间任一点（物点）与一固定点（投影中心）联成一直线，中心投影就是空间任一点（物点）与一固定点（投影中心）联成一直线，被一平面（投影面）所截。被一平面（投影面）所截。9 二、航摄像片与地形图的差别二、航摄像片与地形图的差别 航摄像片是地面的中心投影，地形图则是地面在航摄像片是地面的中心投影，地形图则是地面在水平面上的垂直投影，因而两者产生了差异。航水平面上的垂直投影
9、，因而两者产生了差异。航空摄影测量测制地形图的主要任务就是将中心投空摄影测量测制地形图的主要任务就是将中心投影的航摄像片转化为垂直投影的地形图。了解中影的航摄像片转化为垂直投影的地形图。了解中心投影的特征和两种投影造成的差异，是学习航心投影的特征和两种投影造成的差异，是学习航测原理的基础。测原理的基础。三、像点位移三、像点位移 Displacement of dots（一）投影误差（一）投影误差由于地面起伏引起像点在像片上的位移所产生的误差，称为投影误差。由于地面起伏引起像点在像片上的位移所产生的误差，称为投影误差。10如图如图10-5,10-5,MMMM水平面为所选择的某一高程基准面（也作为
10、垂直投影的水平面）水平面为所选择的某一高程基准面（也作为垂直投影的水平面）11地面点地面点A A、B B在水平像片上的中心投影为在水平像片上的中心投影为a,ba,b，而，而A A、B B的垂直投影的垂直投影AoAo、BoBo在像片在像片上的中心投影则为上的中心投影则为a a。、。、b b。，其差值口。，其差值口aaaa。、。、bbbb。即为地面起伏引起的像点。即为地面起伏引起的像点位移，也即投影误差，可由下式求得：位移，也即投影误差，可由下式求得：h hrhrhH H （10-110-1）（二）倾料误差（二）倾料误差 由于像片倾斜引起像点位移所产生的误差，称为倾斜误差。由于像片倾斜引起像点位移
11、所产生的误差，称为倾斜误差。如图如图10-610-6，设在同一摄影站对同一地面摄取一张水平像片，设在同一摄影站对同一地面摄取一张水平像片P1P1及一张倾斜及一张倾斜像片像片P2P2，倾斜像片的倾角，倾斜像片的倾角a a是主垂线是主垂线SnSn与主光轴与主光轴SOSO2 2的夹角，的夹角，SCSC为为a a的角等分线，的角等分线，它与像平面的交点它与像平面的交点C C称为等比点；过主光轴称为等比点；过主光轴SOSO2 2与主垂线与主垂线S Sn n的垂直面与像片的的垂直面与像片的交线。交线。V V1 1v v1 1 、v v2 2v v 2 2 称为主纵线，过称为主纵线，过c c点垂直于主纵线的
12、直线点垂直于主纵线的直线hc hchc hc称为等比线，称为等比线，即两像片的交线。显然，在等比线上的像点既在倾斜像片上又在水平像片上，即两像片的交线。显然，在等比线上的像点既在倾斜像片上又在水平像片上，不产生位移。不产生位移。地面上地面上A A点在水平像片点在水平像片PlPl及倾斜像片及倾斜像片P P2 2上的像点分别为上的像点分别为a a1 1及及a a2 2，即像点由即像点由a a1 1,位移到位移到a a2 2,可以用它们到等比点可以用它们到等比点c c的距离来计量倾斜误差。令的距离来计量倾斜误差。令a a1 1 c crcrc，a a2 2c=rc=r，则倾斜误差，则倾斜误差a a。
13、为。为 a a r-rc r-rc （10-2)10-2)由图由图10-610-6，可知倾斜误差的规律。，可知倾斜误差的规律。（1 1）等比线上的像点，没有倾斜误差。）等比线上的像点，没有倾斜误差。（2 2）倾斜误差产生在以等角点为辐）倾斜误差产生在以等角点为辐射中心的辐射线上，离等角点愈远误射中心的辐射线上，离等角点愈远误差愈大。差愈大。12 （3 3）倾斜像片在水平像片上面部分）倾斜像片在水平像片上面部分,a,a为负（因为为负（因为rcrcr r），即像点向辐），即像点向辐射中心位移，反之，在水平像片下面部分，射中心位移，反之，在水平像片下面部分，aa为正为正(rc(rcr r），像点向边
14、缘位），像点向边缘位移对称于等角点的像点，其倾斜误差的大小相等，符号相反。移对称于等角点的像点，其倾斜误差的大小相等，符号相反。（4 4）地面上的图形在水平像片上所得的影像与地面图形完全相似，而在倾）地面上的图形在水平像片上所得的影像与地面图形完全相似，而在倾斜像片上则会变形。如图斜像片上则会变形。如图10-7,a10-7,a1 1b b1 1c c1 1d d1 1为地面正方形为地面正方形ABCDABCD在水平像片上的图像，在水平像片上的图像，是一缩小了的正方形。若将倾斜像片（参见图是一缩小了的正方形。若将倾斜像片（参见图10-6)10-6)绕绕hchchchc转转a a角使与水平像片角使与
15、水平像片迭置，则在倾斜像片上的图形迭置，则在倾斜像片上的图形a a2 2b b2 2C C2 2d d2 2变为梯形。因此，即使在同一张倾斜像片变为梯形。因此，即使在同一张倾斜像片上各处比例尺都不一致。上各处比例尺都不一致。13 倾斜误差可以通过纠正的方法予以消除，而投影误差不会因像片纠倾斜误差可以通过纠正的方法予以消除，而投影误差不会因像片纠正而消除，只能采取限制的办法，即规定投影误差不超过某一限值，如超正而消除，只能采取限制的办法，即规定投影误差不超过某一限值，如超过限值则需采取分带投影的办法，以保证整个地区所有点在图上的投影误过限值则需采取分带投影的办法，以保证整个地区所有点在图上的投影
16、误差不超过限值。差不超过限值。将某一区域内的纠正像片，切去航向和旁向重叠，依次拼接在一图将某一区域内的纠正像片，切去航向和旁向重叠，依次拼接在一图板上得到整幅的平面图，就是像片平面图。图上均为地面的影像，也称为板上得到整幅的平面图，就是像片平面图。图上均为地面的影像，也称为影像图。影像图。3 3 航摄像片的判读航摄像片的判读航摄像片的判读就是识别像片上的影像在实地上究竟属于何种地物、地貌。航摄像片的判读就是识别像片上的影像在实地上究竟属于何种地物、地貌。判读是根据地面物体的成像规律和判读特征进行的，因此，要做到准确迅判读是根据地面物体的成像规律和判读特征进行的，因此，要做到准确迅速地进行像片判读，就要了解地物、地貌的成像规律和判读特征。速地进行像片判读，就要了解地物、地貌的成像规律和判读特征。一、地面物体的成像规律一、地面物体的成像规律 Imaging rule of ground objections 由于航测像片是地面的中心投影，所以由于航测像片是地面的中心投影，所以 地地面物体和影像之间的关系是透视关系。即面物体和影像之间的关系是透视关系。即14 即使同一地物，由于所处地面的高低
