第三章航空遥感与航空相片
遥感部分3-航空遥感
颜色的组合
红 黄 品红 蓝 青 青 蓝
黄 绿
绿
红 品红
间色光：三原色光两两等量相加得到的色光。 黄、品、青 互补色光：两种相加混合能产生白光(或灰色光)的色光。 复色光：两种间色光相加混合得到的光。
2
彩色航空像片的特点
1) 彩色胶片的结构 天然彩色胶片: 上层 - 感蓝光层 中间 - 感绿光层 下层 - 感红光层 彩色红外像片: 红外光 红色 红光 绿光 绿色 蓝色
f．纹理 — 影像色调变化的频率 – 光滑状、粗糙状、参差状……
g．相关体 h．水体
i．植被 – 植被与岩性的关系 – 植被与地质构造、地下水的关系 j．地貌
2．判释方法 – 直判法 – 邻比法 – 对比法 – 逻辑推理法 – 历史对比法
(二)黑白近红外像片 仅能感0.76-0.9的近红外线，代表地物反射 太阳的红外能。 绿色植物
2.3
黑白航空像片
(一)全色黑白航片 1、判释标志 –直接判释标志：物体本身的有关属性表现 出的影像特征。 –间接判释标志 ：与物体属性有内在联系，通 过相关分析间接推断物体属性的影像特征。
a．形状 b．大小
地物的顶部形态 取决于物体本身尺寸和像片比例 尺。
C ．色调 航片上影像的黑白深浅程度，称 为“灰度”或“灰阶”，是地物反射率高低的 记录。
红外光红色红光绿色绿光蓝色彩色航空像片的特点以真实的色彩反映地物及自然景观对水体具有一定的穿透能力天然彩色像片彩色红外像片能同时提供地物的红外信息与可见光信息以象征性的色彩表现地物的影像与原来地物的颜色不一致是一种假彩色像片反转胶片上再现色彩与景物色彩之间的关系强吸收红外线的物体强反射红外线的物体强吸收红外线的物体强反射红外线的物体彩色红外像片的判释水体像片上呈现兰色浅清水深清水浅混浊水0405060708091011波长m302010水体反射光谱曲线植物对红外线强烈反射806040200405060708091011波长m小麦灌木榆云南松病树叶枯不良地质现象新滩镇滑坡复活前1985年6月12日新滩镇滑坡复活后云南浑水沟泥石流
第3.3章航空遥感数据
三、航空像片的特性
地形的起伏和投影面的倾斜会引起航 片上像点的位置的变化，叫像点位移。 1)位移量与地形高差h成正比； 2)位移量与像主点的距离r成正比； 3)位移量与摄影高度（航高）成反比。 航空像片用亮度系数来表示地物的反 射率。
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四、航空像片的分辨率
是衡量胶片分辨地物细部能力的一种 指标。 用单位距离内能分辨的线宽与间隔相 等的平行细线的数目来表示。 主要取决于航摄相机的镜头分辨率和 感光乳剂的分辨率。但景物的反差、 大气的光学条件、飞机的震动也影响 航片的分辨率。
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感光特性曲线
底片的密度（D）
曝光量（H）的对数
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本节结束
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二、航空像片的感光片性能
感光材料是胶片(…)和印像纸的通称。由感光乳 剂层和片基组成。黑白片有单层感光乳剂，彩色 感光材料的乳剂层上使影像表达出所摄物体 片有三层感光乳剂。 各部分在光量方面差别的能力，称为乳剂的反差， 遥感中常用的胶片是全色片、天然彩色片、 感光特性曲线 感光材料的性能指标： 即黑白差。感光材料特性曲线的直线段斜率为反 彩色红外片等。它们的感光范围各不相同。 （1差系数。 ） 感光度：感光的快慢程度。 （2） 反差(…)：最大光学密度与最小光学密度 之差。 （3） 解像力（分辨率）：对景物细微部分的表 现能力，用线对/毫米(A/mm)表示。 航摄选用感光度高、反差适中、有较高分辨率的 感光材料。
八、光机扫描航空图像
光学机械扫描成像仪是借助于遥感平台沿
航向运动和仪器本身光学机械舷向扫描来 获取地面航向条带图像的一种仪器，简称 光机扫描仪。 目前常用的有红外扫描仪和多光谱段扫描 仪。光机扫描仪的工作波长范围比摄影机 宽得多，可达0.3～14μm (包括近紫外、 可见光、近红外、中红外和远红外)。 高光谱航空遥感成为航空遥感的全新技术。
遥感第3章--遥感成像原理与遥感图像特征
遥感车--地面遥感平台
• 高空平台(5-10km)
航摄飞机
运七 运八
其他：里尔、双水獭、 空中国王等
遥感飞机
• 中低空(1-8Km)
航摄飞机
运十二 运五
• 其他飞机(500m)
蜜蜂3 无人机
航摄飞机
GT50 0
航天飞机
遥感卫星
遥感卫星
§3.1 遥感平台与遥感器
3.1.2 遥感器与遥感图像特征参数
❖ 按传感器的工作波段分为：可见光传感器、红外传感器 和微波传感器，从可见光到红外区的光学波段的传感器 统称光学传感器，微波领域的传感器统称为微波传感器。
§3.1 遥感平台与遥感器
二、遥感器的分类
❖ 按工作方式分为
（1）主动方式传感器：侧视雷达、激光雷达、 微波辐射计。
（2）被动方式传感器：航空摄影机、多光谱扫 描仪（MSS）、TM、ETM、HRV、红外扫描仪 等。
❖ 热红外像片：8~14μｍ。
热红外像片典型特征：热阴影；
高速运动热物体的“拖迹”；
（参见教材P144 ）
受风的影响较大。
§3.2 摄影成像
3.2.4 摄影像片的种类与特点
摄影像片特点： (1) 投影方式：绝大部分采用中心投影方式成像； (2) 视觉感受：大部分为大中比例尺像片，像片中各种人造地物 的形状特征与图型结构清晰可辨，从航空像片上可看到地物顶 （冠）的形态； (3) 阴影：本影与落影受地物在相片上的方位影响。 详见教材P145
些情2）况利下用，数波理统段计太方多法，，分选辨择率相关太性高小，、接方收差到大的信 息的量图太像大。熵，，形方成差海大量，数信据息量，大反。而会“掩盖”地物
辐射特性，不利于快速探测和识别地物。
遥感3.1
第三章航空遥感与航空像片航空遥感是以飞机、气球等飞行于大气层中的飞行器作为遥感平台的遥感。
航空遥感获取地面信息的方式有摄影方式和扫描方式两种。
目前航空遥感仍以摄影方式为主，它所获取的地面影像称为航空像片。
航空摄影一般有四种类型，即单镜头框幅摄影、多镜头框幅摄影、全景摄影和多波段摄影等。
应用最多的目前仍然是单镜头摄影。
航空扫描近来主要利用的是热红外扫描和侧视雷达。
第一节航空摄影一、航空摄影机航空摄影机简称航摄仪。
它是安装在飞机等飞行器上从空中对地面拍摄像片的航摄机。
它通过光学系统采用感光材料直接记录地物的反射光谱能量。
航空摄影机与普通摄影机在结构上基本相同。
摄影机由镜头、暗盒、镜箱和座架等构成。
它与普通摄影机的主要区别在于：它是在高空，飞机快速飞行的条件下通过连续摄影来完成摄影作业的，因此在作业中必须考虑以下几种主要的因素：（1）天气条件。
（2）被摄目标的光谱特征。
（3）感光片的性能。
（4）镜头的质量。
（5）分辨率。
（6）滤光片。
（7）曝光时间。
（8）摄影时间间隔等诸多因素。
以便获取更高质量的航片。
二、影像的形成1. 成像过程与一般照相机相同。
即通过快门瞬间曝光，将镜头收集到的地物反射光线（波长在 ）直接在感光胶片上感光，形成负像潜影，然后经显影、定影技术处理，得到像0.3~0.9m片底片；再经过底片接触晒印及显影、定影处理，获得与地面地物亮度一致的（正像）像片，即航空像片。
2.感光材料感光材料包括摄影底片（感光片）和像纸（印像片）。
摄影底片主要由感光乳剂层和片基构成。
感光乳剂层由Agcl、明胶和增感染料组成，它涂抹在片基之上构成底片。
曝光时，Agcl产生光化学反应，形成肉眼看不到的潜影，在显影液还原作用下促使产生大量的还原银粒，逐渐显现出明显的影像。
凡是感光越强的地方，银离子还原的越多，颜色越黑。
再经定影，去掉未感光还原的银离子，得到一张与被摄物体亮度成比例变化的负像。
其黑白变化恰好与实际地物亮度的变化相反，即负片上黑的地方是地物最亮的部位，底片再经晒印后，获得与地面地物亮度一致的真实像片。
航空遥感-航空像片的几何特征
c
b a
c
b a
d
C D 中心投影
d
B C D 正射投影
B A
A
投影距离的影响
正射投影:比例尺 和投影距离无关 中心投影:焦距固定，航高改 变，其比例尺也随之改变
f
H2 H1
正射投影
中心投影
2.投影面倾斜的影响。
正射投影:总是水平的， 不存在倾斜问题 中心投影，若投影面倾斜， 航片各部分的比例尺不同
（一）因地形起伏引起的像点位移
在中心投影的像片上， 地形的起伏除引起像片比例尺 变化外，还会引起平面上的点 位在像片上的位置移动，这种 现象称为像点位移。
rh h H h Rh H h
（一）因地形起伏引起的像点位移
1.投影差大小与像点距离像主点的距离成正比， 即距离像主点愈远，投影差愈大。像片中心部分 投影差小，像主点是唯一不因高差而产生投影差 的点。 2.投影差大小与高差成正比，高差愈大，投影差 也愈大。高差为正时，投影差为正即像点离像点 向外移动；高差为负时（即低于起始面），投影 差为负，即像点向着中心点移动。 3.投影差与航高成反比，即航高愈高，投影差愈 小。
思考题
1 中心投影的概念，并说明中心投影与垂直投影 的区别。 2 简要的介绍航空像片上主要的点和线。 3 什么是航空像片的比例尺，并介绍其计算方式。 4 什么是像点位移，简要的介绍投影差的规律与 倾斜误差的规律。
（四）航空像片的主要点和线
二、航空像片比例尺及其测定
（一）像片比例尺
（二）像片比例尺测定
三、像点位移
（一）因地形起伏引起的像点位移（又称投影差）
（二）因像片倾斜引起的像点位移（又称倾斜误差）
《遥感导论》第3章 航空遥感与航空相片
第三章航空遥感与航空相片aerial photograph第一节航空摄影一、传感器概述1、定义：探测和记录地物电磁波辐射信息的仪器。
2、组成：收集系统、探测系统、信息处理、信息输出3、分类：主动式、被动式（摄影方式、扫描方式）4、传感器的性能：镜头分辨率、波谱分辨率二、航空摄影机1、摄影机的成相原理：透镜成相原理（倒象）2(1)分幅式摄影机(2)全景摄影机：扫描摄影机，分：缝隙式摄影机、镜头转动式(3)多光谱摄影机：多相机组合、多镜头组合、光束分离型二、影象的形成1、感光—负像；接触印晒—正像：2、感光材料：(1)组成：感光乳剂（photographic emulsion）层、片基(2)分类：黑白、彩色；负片、正片(3)感光材料性能：曝光（exposure）量：H=E.t光学密度：D=lgQ 阻光率：Q=E入/E透感光度：感光时间的快慢反差contrast：感光材料的乳剂层上使影象表达出所摄物体各部分在光量方面有差别的能力，称为反差。
D=D max-D min软性片、中性片、硬性片乳剂分辨率：感光材料区分景物细微部分的能力，通常以1mm 宽度内能够清楚分辨出的平行线对数表示。
三、1、(1)(2)2(1)像对(2)、航线摄影：沿一条航线进行的连续摄影航向重叠（longitudinal overlap）：为了使同一条航线上相邻相片的地物能相互衔接以及满足立体观察的需要，相邻相片间需要有一定的重叠，称为….。
53-60%(3)、面积摄影：沿数条航线进行的连续摄影旁向重叠（lateral overlap）：为了使相邻两条航线上相邻相片的地物能相互衔接，相邻相片间需要有一定的重叠，称为….。
15-30%面积摄影条件：方向、长度3、感光材料的类型和探测波段分类(1)、全色黑白摄影：0.40-0.76；黑白胶片(2)、红外(infrared)黑白摄影：0.40-0.9；黑白胶片(3)、彩色摄影：0.40-0.76；彩色胶片(4)、彩色红外摄影：0.5-0.9；彩色胶片(5)、多波段（光谱）摄影：0.5-0.6，0.6-0.7，0.7-0.8四、航空相片的标志1、规格：2、框标：O3、时表4、水准器5、压平线6、相片编号:第二节航空相片的几何特性一、航空相片属于中心投影高斯-克吕格投影: Gauss-Kruger projection: 简称“高斯投影”。
航空照片,卫星遥感
一、航空像片目视判读航空像片目视判读是凭借人眼观察或借助简单仪器对航片进行分析和量测，以获取所需要的地面各种信息的过程。
在航空像片上，不同地物有其不同的影像特征，这些特征是判断地物的依据，我们称作判读标志。
判读标志是地物自身性质、形态等特征在像片上的反映。
因而根据判读标志可以直接从像片上辨认出地物的属性及其空间分布等特征。
一般地，把影像形状、大小、色调与阴影作为常用的航片判读标志。
1、形状任何地物都具有一定的几何形状。
由于地物各部分反射光线的强弱不同，所以在像片上反映出相应的形状，依据影像的形状特征，就可以辨认出其相应的地物。
例如：居民地的房屋影像一般均表现为规则的方块形状，河流常呈弯曲的条带状，公路常呈笔直的线状且灰度浅亮，湖泊常呈不规则的封闭区间，等等。
2、大小地物影像的（尺寸）大小，不仅能反映地物的一些数量特征，而且还能据此判断地物的性质。
例如单轨铁路和双轨铁路从形状上往往不易区分，但量算它们的宽度，则容易区分。
由于地形和像面倾斜影响，同一航片上，同样尺寸的地物，位于高处者影像尺寸大些；像面倾斜时，不同部位的地物大小也不一样。
3、色调色调在黑白航片上指影像的黑白深浅程度。
它是地物对入射光线反射率高低的客观记录，像片上的色调从白到黑逐渐变化，一般可划分为级：白、灰白、浅灰、灰、深灰、浅黑、黑。
例如：居民地的色调和周围山地或植被的色调、铁路和公路的色调与形状、河流深浅的色调，等等。
4、阴影地物的阴影可分为本身阴影和投落阴影两部分。
本身阴影（简称本影）是地物本身未被阳光直接照射到的阴暗部分的影像；投落阴影（简称落影）是在地物背光方向上地物投射到地面的阴影在像片上的构像。
在像片判读中，本影有助于获得地物的立体感；在利用落影长度判断地物高度时，应注意太阳高度角的变化，以及该地物所处的地形位置。
5、组合图案当地物较小或像片比例尺较小时，像片上往往不易观察到单个地物的影像，但当这些细小的地物群体影像构成一种特殊纹理的组合图案时，根据图案花纹可以判断不同的群体。
遥感技术导论-3-航空遥感
航空遥感特点: 航空遥感特点
优点： 优点： 1 航空遥感空间分辨率高、信息量大 航空遥感空间分辨率高、 2 航空遥感灵活，可用于一些专题遥感研究 航空遥感灵活， 3 航空遥感作为实验性技术系统，是各种星载遥感仪 航空遥感作为实验性技术系统， 器的检验者 4 信息获取方便 缺点： 缺点： 受天气等条件限制大，观测范围受限制， 受天气等条件限制大，观测范围受限制，数据的周期 性和连续性不如航天遥感
五、 航空摄影的分类 垂直航空摄影 按照航摄倾角分类( ) 按照航摄倾角分类(…) 倾斜航空摄影 按摄影实施方式分类(…) 按摄影实施方式分类( ) 按感光片和所用波段分类( ) 按感光片和所用波段分类(…) 按比例尺分类( ) 按比例尺分类(…) 单片摄影(独立地块摄影) 单片摄影(独立地块摄影) 普通黑白摄影 黑白红外摄影 天然彩色摄影 彩色红外摄影 单航线摄影 多航线摄影) 面积摄影 (多航线摄影)
垂直投影与中心投影的区别
条件 当投影距离发生改变 时 当投影角倾斜时
垂直投影 比例尺保持不变
中心投影 比例尺发生改变
同一张照片内比 例尺保持不变
同一张照片内比例 尺发生改变，且发 生像点位移 同一张照片内比例 尺发生改变，且发 生像点位移
当地形起伏不平时
同一张照片内比 例尺保持不变且 不发生像点位移
第二章 遥感物理基础
彩色原理
（二）色彩三要素 1 色调（Hue,色相或色别）决定于彩色光的光谱成分，反映色 光在“质”方面的差异 2 饱和度（Saturation） 决定于色光中混入白光的数量， “类似与溶液的稀释效应”，混入白光越多则饱和度越低， 它是色光“纯度”的表达 3 亮度（Intensity）决定于色光的能量，反映色光在“量” 方面的特征
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3.1 航空摄影及其资料
① 航空摄影----航空摄影过程
空 中 摄 影
3.1 航空摄影及其资料
① 航空摄影----航空摄影过程
空 中 摄 影
3.1 航空摄影及其资料
① 航空摄影----航空摄影过程
摄影处理
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、像片编号等。
3.1 航空摄影及其资料 ① 航空摄影----航摄质量评定
航线弯曲度
航线弯曲程度用弯曲度来表示，它等于整条航线的长度 Ｌ与最大弯曲的矢距δ之比。
航线弯曲度％＝100 ×δ/L 一般要求航线弯曲度不超过３％。
3.1 航空摄影及其资料
① 航空摄影----航摄质量评定
像片旋角(航偏角)
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。一般要求它不超过5°，最大不超过8°。
－0.1mm。
3.1 航空摄影及其资料 ① 航空摄影
航摄仪 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 造和普通摄影机相同。由镜头、 镜箱、暗盒三部分和附加装置 组成。
3.1 航空摄影及其资料
① 航空摄影---航摄仪
按像幅大小分
小像幅航摄仪：像幅＜18×18cm2； 标准像幅航摄仪：像幅18×18cm2； 大像幅航摄仪：像幅＞18×18cm2。
3.1 航空摄影及其资料 ① 航空摄影----航空摄影过程
航摄的准备工作
1）划分摄影分区(航线不宜太长、同一摄影区内地形要大致类同) 2）确定摄影比例尺（精度要求、经济性） 3）选择航空摄影机（平坦地区长焦距摄影机、丘陵地区用短焦距） 4）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
定曝光时间和曝光间隔，以及飞 机航行速度。
3.1 航空摄影及其资料 ① 航空摄影----航空摄影过程
空中摄影
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 方位标准校正好方向和位
置后，飞入测区正式摄影。
3.1 航空摄影及其资料
① 航空摄影----航摄质量评定
像片倾斜角
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，像片的倾 斜角一般应小于2°，最 大不得超过3°。
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， 气泡偏离中心几圈就表示 倾斜角为几度。
3.1 航空摄影及其资料 ① 航空摄影----航摄质量评定
像片重叠度
航向重叠度： p%＝100 × lx/Lx 旁向重叠度： q%＝100 × ly/Ly
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：航向重叠度为60％，不得小于53％； 旁向重叠度为30％，不得小于15％。
按镜箱结构分
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。
3.1 航空摄影及其资料 ① 航空摄影---航摄仪
航摄飞机
要求：航速均匀，航高不变，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 和胶片性能的提高，多向高空航摄方 向发展。
像片旋角检查方法：先标出两张同航线相邻像片的像主点O1 和O2，然后将两像主点 相互转刺得O2′和O1′， 连结O1O2′，O2O1′和航 片航向框标线。量测同 一张航片上两条线之间 的夹角即为航片的旋角。
av
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f
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V
NC
O
A
B
V T
1）像主点 通过投影中心S，垂直于像平面的直线So叫做航摄 仪的主光轴(主光线)，它与像平面的交点o叫做像主点，像主点 在地面上的相应点O叫地主点。
3.1 航空摄影及其资料
① 航空摄影
分类： 1）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； 2）根据摄影机的主光轴在摄影瞬间的位置，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。
3.1 航空摄影及其资料 ① 航空摄影
航空摄影过程
航摄准备工作 空中摄影 地面摄影处理 航摄质量评价
3.1 航空摄影及其资料
① 航空摄影----航摄质量评定
航
飞行质量评定项目和标准如下：
向
重
像片重叠度
叠
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，为重叠长度与像片 旁
边长之比。
向 重
叠
按镜头焦距(f)分
长焦距航摄仪：f＞300mm； 中焦距航摄仪：300≥f＞150mm； 短焦距航摄仪：150≥f＞70mm； 超短焦距航摄仪：f≤70mm。
按镜头像场角(2β)分
狭角航摄仪：2β＜30°；
常角航摄仪：30°≤ 2β ＜70°； 宽角航摄仪：70°≥ 2β ＜100°； 特宽角航摄仪： 2β ≥100°。
遥感技术导论
第三章 航空遥感与航空相片
第一节 航空摄影 第二节 航空像片的几何特性 第三节 航空像片的立体观察与测量
1
航空遥感是指平台为飞机或气球所进行的遥感，主要 是应用各种摄影方法获取影像资料，进行专业分析应用。
2
Hale Waihona Puke 3.1 航空摄影及其资料① 航空摄影
定义：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，获取影像资料的过程，目的是得到符合质量 要求的像片产品。
3.1 航空摄影及其资料 ① 航空摄影----航摄质量评定
评定航摄质量包括底片的影像质量和飞行质量两方面。 影像质量要求：影像清晰，色调一致，反差适中；反差系数 0.5＜γ＜1.3，最大密度1.8＞Dmax＞1.0，灰雾度D0＜0.3； 阴影云影不过大；底片无损伤、斑痕、霉点及虚模影像等。
灰雾度
阴影云影
3.1 航空摄影及其资料 ① 航空摄影---航摄质量评定
底片压平质量
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 2 － 2.5cm 处 拉 的 四 条 金 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 为没有压平。一般要求压平线 弯曲不得大于0.05