太原理工大学摄影测量学-第二章摄影基本知识课件.ppt

1、第二章第二章 摄影的基本知识摄影的基本知识1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机2. 2. 航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求3. 3. 航摄像片的误差及其处理航摄像片的误差及其处理第二章第二章 摄影的基本知识摄影的基本知识1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 v一、摄影的基本原理一、摄影的基本原理v二、摄影机的基本结构二、摄影机的基本结构v三、摄影机简介三、摄影机简介n非量测用相机n航摄相机 一、摄影的一、摄影的基本原理基本原理1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 一、摄影的一、摄影的基本原理基本原理 根据根据小孔成像原理小孔成像原理，用一个摄

2、影，用一个摄影物镜物镜代替小孔，在像面处代替小孔，在像面处放置放置感光材料感光材料，物体的投射光线经摄影物镜后，物体的投射光线经摄影物镜后聚集聚集于感光材于感光材料上，感光材料受成像光线的光化学作用后生产料上，感光材料受成像光线的光化学作用后生产潜像潜像，再经，再经摄影处理摄影处理得到光学得到光学影像影像，这一过程称为，这一过程称为摄影摄影。 摄影的主要工具是摄影的主要工具是摄影机摄影机。 摄影物体再感光材料上的影像是摄影所获得的成果，此摄影物体再感光材料上的影像是摄影所获得的成果，此成果统称为成果统称为像片像片。1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 一、摄影的一、摄影的基本原

3、理基本原理1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 负片和正片负片和正片负片：对黑白摄影而言，黑白灰度与被摄物的明亮程度负片：对黑白摄影而言，黑白灰度与被摄物的明亮程度相反相反。正片：黑白灰度与被摄物的明亮程度正片：黑白灰度与被摄物的明亮程度一致一致。成像平面（像成像平面（像框平面）框平面）AbaBO摄影物镜摄影物镜二、摄影机的二、摄影机的基本结构基本结构1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 摄影机的基本结构包括摄影机的基本结构包括镜箱镜箱和和暗箱暗箱两个部分。两个部分。二、摄影机的二、摄影机的基本结构基本结构1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 二

4、、摄影机的二、摄影机的基本结构基本结构1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 镜箱镜箱是摄影机的是摄影机的光学部分光学部分，它包括，它包括物镜筒物镜筒、镜箱体镜箱体和和像框平面像框平面。物镜筒物镜筒内嵌有内嵌有摄影物镜摄影物镜、光圈光圈和和快门快门，光线由物镜筒进入摄影，光线由物镜筒进入摄影机内。机内。像框平面像框平面就是光线通过摄影物镜后的就是光线通过摄影物镜后的成像平面成像平面。镜箱体镜箱体是一可以调节摄影物镜与像框平面之间距离的是一可以调节摄影物镜与像框平面之间距离的封闭筒封闭筒。暗箱暗箱是存放感光材料用的，安装在镜箱体的后面，摄影时借助机是存放感光材料用的，安装在镜箱体的

5、后面，摄影时借助机械或其他装置的作用，使感光材料展平并紧贴在像框平面上。械或其他装置的作用，使感光材料展平并紧贴在像框平面上。（一）摄影机（一）摄影机物镜物镜1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 摄影机摄影机物镜物镜是一个复杂的光学系统，它由多个透镜组合而成，在是一个复杂的光学系统，它由多个透镜组合而成，在摄影时起摄影时起成像和聚光成像和聚光作用。作用。单透镜物镜有各种像差，为单透镜物镜有各种像差，为克服像差克服像差的影响，一般摄影机物镜都的影响，一般摄影机物镜都是由是由几个组合透镜几个组合透镜组合而成。组合而成。（一）摄影机（一）摄影机物镜物镜1. 1. 摄影基本原理与摄影机

6、摄影基本原理与摄影机 AB是一平行于主光轴的是一平行于主光轴的光线，经物镜诸透镜界面光线，经物镜诸透镜界面折射后得折射光线折射后得折射光线CD，CD与主光轴相交于主光轴与主光轴相交于主光轴F点，延长点，延长AB和和CD交于交于点点h，过，过h作垂直于主光作垂直于主光轴的轴的主平面主平面Q，发现平行，发现平行于主光轴的诸投射光线的于主光轴的诸投射光线的折射光线，都在平面折射光线，都在平面Q上上发生折射现象。发生折射现象。1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 主平面主平面Q和和Q将空间分为两部分，物将空间分为两部分，物体所处的称为体所处的称为物方空间物方空间，影像所处的，影像所处的

7、称为称为像方空间像方空间。Q和和Q也相应称为也相应称为物物方方主主平面平面和和像方像方主主平面平面。平面。平面Q和和Q与物镜主光轴的交点与物镜主光轴的交点S和和S相应称为相应称为物物方方主点主点和和像方像方主点主点。与主光轴斜交的诸投射光线折射后交于主光轴的与主光轴斜交的诸投射光线折射后交于主光轴的F点，称为点，称为物方焦点物方焦点；由物方平；由物方平行于主光轴的诸投射光线折射后交于主光轴的行于主光轴的诸投射光线折射后交于主光轴的F点，称为点，称为像方焦点像方焦点。S到到F的距离的距离称为称为物方焦距物方焦距，用，用f表示，表示，S到到F的距离称为的距离称为像方焦距像方焦距，用，用f表示。表示

8、。过像方焦点作垂直主光轴的平面称为过像方焦点作垂直主光轴的平面称为焦平面焦平面。ff（一）摄影机（一）摄影机物镜物镜1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 在由物点发射的诸入射光线和经物镜出射的诸成像光线中，有在由物点发射的诸入射光线和经物镜出射的诸成像光线中，有一对共轭一对共轭光线光线，其入射光线与主光轴的夹角，其入射光线与主光轴的夹角和出射成像光线与主光轴的夹角和出射成像光线与主光轴的夹角恰恰好相等好相等。共轭光线与主光轴的交点分别为共轭光线与主光轴的交点分别为k和和k，称点，称点k为为前方节点前方节点，又称，又称物方节物方节点点；点；点k为为后方节点后方节点，又称，又称像方

9、节点像方节点。ABabQQFFSSPP kk（一）摄影机（一）摄影机物镜物镜1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 一个物镜有一对主点、一对焦点和一对节点一个物镜有一对主点、一对焦点和一对节点。当物方空间和。当物方空间和像方空间介质相同时，像方空间介质相同时，理想的物镜理想的物镜，一对节点正好与一对主一对节点正好与一对主点重合点重合。这时物镜的主点就具有节点的特性，即。这时物镜的主点就具有节点的特性，即 ，像方焦距等于物方焦距。，像方焦距等于物方焦距。 假定物镜的两个主平面重合，则共轭光线重合为假定物镜的两个主平面重合，则共轭光线重合为一条直线一条直线，此时，投射光线和折射光线为

10、一条直线，此时，投射光线和折射光线为一条直线，称为称为主光线主光线，主光主光线在摄影测量中有很重要的意义线在摄影测量中有很重要的意义。（二）（二）成像公式成像公式1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 物点物点A到物方主平面到物方主平面H的距离的距离D，称为，称为物距物距；像点；像点a到像方主平面到像方主平面H 的距离的距离d，称为，称为像距像距。物镜的。物镜的焦距为焦距为f。由光学成像公式可知：。由光学成像公式可知：f1d1D1（二）（二）成像公式成像公式1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 构像公式构像公式:表示一个物点发出的所有投射光线，经表示一个物点发出的

11、所有投射光线，经理想物镜理想物镜后所有对应的后所有对应的折射光线仍然会聚于一个像点上，则这个像点折射光线仍然会聚于一个像点上，则这个像点是清晰的。是清晰的。若物距和像距分别取焦点若物距和像距分别取焦点f和和f为起算点，相应的为起算点，相应的物距和像距用物距和像距用x和和x表示，则得构像公式的另一种形式：表示，则得构像公式的另一种形式：2x xff1d1D1（三）（三）光圈和光圈号数光圈和光圈号数1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 实际使用的物镜都不是理想的，通过物镜实际使用的物镜都不是理想的，通过物镜边缘部分的投射光线都会引起较大的影像边缘部分的投射光线都会引起较大的影像模糊

12、和变形模糊和变形。为限制物镜边缘部分的使。为限制物镜边缘部分的使用，并用，并控制和调节进入物镜的光量控制和调节进入物镜的光量，通，通常在物镜筒中间设置一个常在物镜筒中间设置一个光圈光圈。有效孔径有效孔径(光束直径光束直径)与物镜焦距与物镜焦距f之比称之比称相相对孔径对孔径( /f)。相对孔径的倒数相对孔径的倒数 F f/ ，称为光圈号数。，称为光圈号数。（三）（三）光圈和光圈号数光圈和光圈号数1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 平行光线经物镜成像于焦面上，单位面积平行光线经物镜成像于焦面上，单位面积影像的亮度与影像的亮度与有效孔径的有效孔径的平方平方成正比，而成正比，而与与物

13、镜焦距的物镜焦距的平方平方成反比，也就是与成反比，也就是与相对相对孔径的平方孔径的平方成正比，与成正比，与光圈号数的平方光圈号数的平方成成反比。反比。光圈号数越小，光圈就越大，能通过的光光圈号数越小，光圈就越大，能通过的光线越多，聚焦在感光物上的亮度就越高线越多，聚焦在感光物上的亮度就越高（越亮）；反之，使用的光圈号数越大，（越亮）；反之，使用的光圈号数越大，影像亮度就越小。影像亮度就越小。（三）（三）光圈和光圈号数光圈和光圈号数1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 F系数衡量镜头孔径大小的量：系数衡量镜头孔径大小的量：F/1.4、F/2、F/2.8、F/4、F/5.6、F/8

14、、F/11、F/16、F/22、F/32。 F越大，镜头孔径越小，越大，镜头孔径越小，小光小光圈圈；反之，；反之， F越小，孔径越越小，孔径越大，大，大光圈大光圈。向某一方向变化一级向某一方向变化一级F系数就意系数就意味着进入镜头的光通量加倍或味着进入镜头的光通量加倍或者减半。者减半。（四）（四）景深和超焦点距离景深和超焦点距离1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 景深景深是指照片上可以认为是指照片上可以认为清晰的区域里最近点到最远点间的距离。清晰的区域里最近点到最远点间的距离。把摄影对光调焦于把摄影对光调焦于D距离时距离时远景点远景点B和远景点和远景点C之间的纵深间距之间的纵

15、深间距，称为景，称为景深。深。2222(/):BCD kDDDfDkfk光圈号数模糊圈直径（四）（四）景深和超焦点距离景深和超焦点距离1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 超焦点距离：当物镜对光调焦某一距离超焦点距离：当物镜对光调焦某一距离D，能刚好使，能刚好使无穷远处的景物构无穷远处的景物构像清晰，像清晰，这一调焦距离称为这一调焦距离称为超焦点距离超焦点距离，也是对光于无穷远时景深的，也是对光于无穷远时景深的近近景点距离景点距离。（五）（五）快门快门曝光量曝光量HEt（其中（其中E为照度，为照度，t为曝光时间）为曝光时间）如果保持原光圈号数不变，而曝光时间改变一档，或者保持原

16、曝光时间如果保持原光圈号数不变，而曝光时间改变一档，或者保持原曝光时间不变，而光圈号数改一档，则曝光量将改变一倍。不变，而光圈号数改一档，则曝光量将改变一倍。快门快门是一个是一个使胶片不曝光的挡板使胶片不曝光的挡板，只有当快门按钮按下时它才打开让光，只有当快门按钮按下时它才打开让光线通过。线通过。B 1 2 4 8 15 30 60 125 300 这些数值均是以秒为单位的这些数值均是以秒为单位的曝光时间倒数曝光时间倒数。例如。例如4代表代表1/4s。1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 三、摄影机三、摄影机简介简介1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 摄影机按

17、使用目的可分为摄影机按使用目的可分为专业摄影机专业摄影机和和普通摄普通摄影机影机两大类。两大类。 量测用的摄影机属专业摄影机，它能摄取适合量测用的摄影机属专业摄影机，它能摄取适合摄影测量用的像片，普通摄影机指日常生活中摄影测量用的像片，普通摄影机指日常生活中用来摄取生活照片或其他用的摄影机。用来摄取生活照片或其他用的摄影机。（一）（一）普通摄影机普通摄影机 非量测用摄影机指不是专为摄影测量目的而设计的摄影机。非量测用摄影机指不是专为摄影测量目的而设计的摄影机。1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 （二）（二）量测用摄影机量测用摄影机量测用摄影机摄影机指的是航空摄影机、地面摄影测

18、量用的摄影经量测用摄影机摄影机指的是航空摄影机、地面摄影测量用的摄影经纬仪，以及近景摄影测量用的摄影机。纬仪，以及近景摄影测量用的摄影机。这类摄影机的对这类摄影机的对物镜物镜要求较高，且要求较高，且机械结构机械结构要稳定。对航空摄影机要稳定。对航空摄影机而言，还要求整个摄影系统应具备摄影过程的而言，还要求整个摄影系统应具备摄影过程的自动化装置自动化装置。安装在飞机上对地面能安装在飞机上对地面能自动地进行连续摄影自动地进行连续摄影的摄影机称为的摄影机称为航摄仪航摄仪。1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 （二）（二）量测用摄影机量测用摄影机特点特点量测用摄影机的像距是一个固定的已

19、知值量测用摄影机的像距是一个固定的已知值；1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 主距？主距？ABabQQFFSSPP kko像距？像距？焦距？焦距？f1d1D1像主点(o)与物镜后节点之间的距离称为摄影机主距，也叫像片主距（像距）。（二）（二）量测用摄影机量测用摄影机特点特点1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 ABabQQFFSSPP kko像距像距=主距主距 焦距焦距长焦距长焦距 （f 255 mm） 常角常角中焦距（中焦距（f : 102255 mm） 宽角宽角短焦距（短焦距（f 102 mm） 特宽角特宽角像场角像场角01052001052750752（

20、二）（二）量测用摄影机量测用摄影机特点特点1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 主距主距(f)像场角像场角(2)短焦距短焦距 102 mm特宽角特宽角 105o中焦距中焦距 102255 mm宽角宽角 75o105o长焦距长焦距 255 mm常角常角 75ou 像场角大，主距短，摄得的面积大，摄影的比例尺较小像场角大，主距短，摄得的面积大，摄影的比例尺较小u 像场角小，主距长，摄得的面积小，摄影的比例尺较大像场角小，主距长，摄得的面积小，摄影的比例尺较大（二）（二）量测用摄影机量测用摄影机特点特点量测用摄影机的量测用摄影机的像距是一个固定的已知值像距是一个固定的已知值，几乎等于

21、摄影机物镜的焦距。，几乎等于摄影机物镜的焦距。量测用摄影机承片框上具有量测用摄影机承片框上具有框标框标；量测用摄影机的量测用摄影机的内方位元素内方位元素（x0, y0, f）值是己知的。）值是己知的。1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 机械框标机械框标光学框标光学框标(x0, y0)数字航摄仪不再需要框标！数字航摄仪不再需要框标！（三）航摄相机的分类与发展（三）航摄相机的分类与发展航摄相机因装载平台不同，分为航天测绘相机、航空测绘相机。航摄相机因装载平台不同，分为航天测绘相机、航空测绘相机。航天、航空测绘相机由回收型向传输型、由模拟向数字化转变。航天、航空测绘相机由回收型向传

22、输型、由模拟向数字化转变。1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 （四）胶片型（四）胶片型航摄仪航摄仪1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 航摄像片的大小为航摄像片的大小为18 cm*18 cm, 23 cm*23 cm, 30 cm*30 cm。（四）胶片型（四）胶片型航摄仪航摄仪总的要求是成像清晰、分解力高、透光力强、几何精度好、操作简便。总的要求是成像清晰、分解力高、透光力强、几何精度好、操作简便。v镜头质量要求分解力高、畸变小、透光力强、焦面照度分布均匀、光学镜头质量要求分解力高、畸变小、透光力强、焦面照度分布均匀、光学影像反差能力强；影像反差能力强；v快

23、门具有较宽的曝光时间变更范围和曝光系数；快门具有较宽的曝光时间变更范围和曝光系数；v安放在飞机上的航摄仪应具有良好的减震作用，以防止由于飞机震动而安放在飞机上的航摄仪应具有良好的减震作用，以防止由于飞机震动而引起影模糊；引起影模糊；v要有精密的压平装置；要有精密的压平装置；v要有精密的内方位元素和框标标志；要有精密的内方位元素和框标标志；v要有完整的自动控制装置；要有完整的自动控制装置；v应有足够的附加记录，如框标标志、压平标志、片号、时钟、摄影机内应有足够的附加记录，如框标标志、压平标志、片号、时钟、摄影机内方位测定值、水气泡等，为测量处理提供必要的技术参数。方位测定值、水气泡等，为测量处理

24、提供必要的技术参数。1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 （五）（五）CCD数字数字航摄仪航摄仪目前数码相机的核心成像部件有两种：一种是广泛目前数码相机的核心成像部件有两种：一种是广泛使用的使用的CCD（ Charge Coupled Device，电荷藕合），电荷藕合）元件；另一种是元件；另一种是CMOS（ Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互补金属氧化物导体）器件，互补金属氧化物导体）器件1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 模数转换器 图象处理器 存储器光线光线模拟图象信号数字图象信号压缩图象信号v 数字成图相

25、机数字成图相机(Digital Mapping Camera，简称，简称DMC)系统是一个专系统是一个专门用于光谱摄影的门用于光谱摄影的高分辨率和高精高分辨率和高精度数字摄影系统度数字摄影系统，DMC技术上突破技术上突破的标志在于从完成小比例尺摄影项的标志在于从完成小比例尺摄影项目到能够完成高精度、高分辨率的目到能够完成高精度、高分辨率的大比例尺航摄工程项目大比例尺航摄工程项目。（五）（五）CCD数字数字航摄仪航摄仪1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 v传统胶片式航摄仪与数字航摄仪的对比传统胶片式航摄仪与数字航摄仪的对比1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 特

26、性比较特性比较子特性比较子特性比较数字航摄仪数字航摄仪胶片式航摄仪胶片式航摄仪备注备注感光原理感光原理比较比较感光原理差异感光原理差异平面分布结构平面分布结构信息存储方式信息存储方式光电转换信号光电转换信号颗粒均一规则排列颗粒均一规则排列信息损失信息损失颗粒噪声不确定性颗粒噪声不确定性颗粒大小不均不规则颗粒大小不均不规则无损记录无损记录数字航摄仪量化级明显数字航摄仪量化级明显优于胶片，数字航摄平优于胶片，数字航摄平面量测精度好，数字比面量测精度好，数字比胶片利于存储胶片利于存储分辨率分辨率像空间分辨率像空间分辨率胶片扫描分辨率胶片扫描分辨率120光学线对光学线对/mm48 bit80-140光

27、学线对光学线对/mm最多最多24 bitCCD成像后比常规扫描成像后比常规扫描成像分辨率高成像分辨率高数字航摄仪高数字航摄仪高感光特性感光特性敏感普谱段敏感普谱段宽容度宽容度0.2-14 m直线直线0.25-0.78 m含趾部和肩部含趾部和肩部数字航摄仪光谱有害吸数字航摄仪光谱有害吸收比胶片式大，对天气收比胶片式大，对天气及光线等适应性强及光线等适应性强1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 总体而言，数字航空摄影较胶片航空摄影的优势，主要表现在：总体而言，数字航空摄影较胶片航空摄影的优势，主要表现在：直接以直接以数字形式进行影像记录和后续处理数字形式进行影像记录和后续处理，不需

28、暗室及扫描操作，有利，不需暗室及扫描操作，有利于全数字化流程处理；于全数字化流程处理；可以以可以以12位或位或16位的辐射量进行影像记录位的辐射量进行影像记录，影像信息量更加丰富，可以，影像信息量更加丰富，可以更好地识别阴影中的更好地识别阴影中的地物特征和区别有微小颜色变化差异地物特征和区别有微小颜色变化差异的区域；的区域；能够一次飞行获取能够一次飞行获取多光谱影像多光谱影像，而光学胶片相机则需要多次飞行；，而光学胶片相机则需要多次飞行；与与POS的集成设计，有利于测图过程中的集成设计，有利于测图过程中减少对地面控制点的要求减少对地面控制点的要求，具有，具有更好的几何精度；更好的几何精度；提高

29、像片重叠度；提高像片重叠度；像移补偿更为有利。像移补偿更为有利。1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机 在现阶段，它还不能完全取代普通摄影机。在现阶段，它还不能完全取代普通摄影机。v像幅较小像幅较小，使得其只能适用于对较小面积范围的摄影测量；，使得其只能适用于对较小面积范围的摄影测量；v空间分辨率有限；空间分辨率有限；v存在存在电子误差，快门时滞电子误差，快门时滞相对于传统相机来讲比较长；相对于传统相机来讲比较长；v透视变形和影像畸变较大透视变形和影像畸变较大。1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机2. 2. 航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求3. 3. 航摄像片

30、的误差及其处理航摄像片的误差及其处理第二章第二章 摄影的基本知识摄影的基本知识2. 2. 航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求 飞机飞行稳定性好、保持一定的飞机飞行稳定性好、保持一定的高度、航行路线直、飞行速度适高度、航行路线直、飞行速度适宜、续航时间长。宜、续航时间长。 航空摄影就是将航空摄影就是将航摄仪航摄仪安放在安放在飞机或其他航空飞行器飞机或其他航空飞行器上，从空中对地上，从空中对地面景物的摄影，也叫面景物的摄影，也叫空中摄影空中摄影。一、竖直一、竖直摄影摄影2. 2. 航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求 以测绘地形为目的的空中摄影多以测绘地形为目的的空中摄影多采用竖直摄影采用竖直摄

31、影方方式，要求航摄机在曝光的瞬间物镜主光轴保持垂直式，要求航摄机在曝光的瞬间物镜主光轴保持垂直于地面。当然，完全垂直并不可能，按规定像片倾于地面。当然，完全垂直并不可能，按规定像片倾角应角应小于小于2-3。二、摄影二、摄影比例尺比例尺2. 2. 航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求 摄影比例尺是航摄计划摄影比例尺是航摄计划设计时设计时的像片比例尺。的像片比例尺。Hfm1m为像片比例尺分母，为像片比例尺分母，f为摄影机主为摄影机主距，距，H为摄影高度或称航高。为摄影高度或称航高。比例尺的选取与比例尺的选取与成图比例尺成图比例尺、摄影测量摄影测量内业成图方法内业成图方法和和成图精度成图精度等因素有

32、关。等因素有关。aASEPfH二、摄影二、摄影比例尺比例尺2. 2. 航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求 当测绘中、小等比例尺地形图，摄影比例尺略大于或接近于测图比例尺。当测绘大比例尺地形图时，摄影比例尺一般小于测图比例尺，为测图比例尺的35倍。mb : 航摄比例尺分母mk : 测图比例尺分母二、摄影二、摄影比例尺比例尺2. 2. 航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求 GSD即为数码相机CCD一个像元对应的地面尺寸,或理解为数字影像对地面的采样间隔。 地面采样间隔(GSD): Ground Sample Distance瞬时视场(IFOV): Instantaneous Field of V

33、iew 二、摄影二、摄影比例尺比例尺2. 2. 航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求 比例尺类型比例尺类型航摄比例尺航摄比例尺成图比例尺成图比例尺数字影像数字影像GSD（cm）大比例尺大比例尺1:20001:30001:5004-71:40001:60001:1 0007-141:80001:120001:2 00014-28中比例尺中比例尺1:100001:200001:5 00020-401:200001:400001:10 00040-80小比例尺小比例尺1:250001:600001:25 00050-1201:350001:800001:50 00070-160航摄比例尺与成图比例尺

34、之间的关系航摄比例尺与成图比例尺之间的关系二、摄影二、摄影比例尺比例尺2. 2. 航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求 航高是指摄影飞机在摄影瞬间航高是指摄影飞机在摄影瞬间相对某相对某一一基准面基准面的高度的高度，从该水准面起算向，从该水准面起算向上为正号。上为正号。根据所取根据所取基准面基准面的不同，航高可分为的不同，航高可分为相对航高相对航高和和绝对航高绝对航高。（1）相对航高相对航高：指摄影机物镜：指摄影机物镜相对于相对于某一基准面某一基准面的高度，常称为摄影航的高度，常称为摄影航高。按高。按H=mf计算得到。计算得到。（2）绝对航高绝对航高：相对于：相对于平均海平面平均海平面的的航高，

35、指摄影物镜在摄影瞬间的真实航高，指摄影物镜在摄影瞬间的真实海拔高度。通过海拔高度。通过H绝绝=H+A地地计算得到。计算得到。二、摄影二、摄影比例尺比例尺2. 2. 航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求 如果相邻两像片的如果相邻两像片的比例尺相差太大比例尺相差太大，则会，则会影响像对的立体观察影响像对的立体观察，甚至，甚至无法在仪器上进行作业。为此，摄影比例尺的变化应控制在一定的限无法在仪器上进行作业。为此，摄影比例尺的变化应控制在一定的限制范围内。制范围内。Hfm1HHmm二、摄影二、摄影比例尺比例尺2. 航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求 按照摄影测量要求，像片比例尺分母的相对误差一般按照

36、摄影测量要求，像片比例尺分母的相对误差一般不应超过不应超过5的规定。因此，空中摄影时飞行航高的规定。因此，空中摄影时飞行航高H的变化量的变化量H（也称航高（也称航高差）差）应限制为应限制为 H 5 H另外，测量规范还规定另外，测量规范还规定同一航带内同一航带内最大航高与最小航高之差最大航高与最小航高之差不得不得大于大于30 m；摄影区域内摄影区域内实际航高与设计航高之差实际航高与设计航高之差不得大于不得大于50 m。三、像片三、像片重叠度重叠度2. 航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求 摄影测量使用的航摄像片，要求沿航线飞行方向两相邻像片上对所摄地面有一定的重叠度，称为航向重叠度。对于区域摄影

37、两相邻航带像片之间也要有一定的影像重叠，称为旁向重叠度。航向重叠度航向重叠度 Px% Px / lx 100%旁向重叠度旁向重叠度 Py% Py / ly 100% lx ， ly表示像幅的边长；表示像幅的边长； Px ， Py表示航向和旁向重叠影像部分的边长。表示航向和旁向重叠影像部分的边长。在航向方向必须要三张相邻像片有公共重叠影像，这一公共重叠部分称之为三度重叠部分。我国规范，要求航向重叠度保持在5665，最小不能小于50；旁向重叠度保持在3035，最小不能小于15。v 18x18cm的像片，航向重叠度要求的像片，航向重叠度要求60%以上，不得小以上，不得小于于53%,旁向重叠要求有旁向

38、重叠要求有30%，最少不得小于，最少不得小于15%；v 对于对于23x23cm像幅的像片，航向重叠度要求在像幅的像片，航向重叠度要求在58%以以上，不得小于上，不得小于53%,旁向重叠度要求有旁向重叠度要求有24%,最小不得小最小不得小于于12%。v 像片能覆盖测区像片能覆盖测区，能进行立体测图，能进行立体测图四、航带四、航带弯曲弯曲2. 2. 航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求 航带弯曲度是指航带航带弯曲度是指航带两端像片两端像片主点主点之间的直线距离之间的直线距离L与偏离该直与偏离该直线线最远最远的的像主点像主点到该直线垂距到该直线垂距的比，一般采用百分数表示：的比，一般采用百分数表示：

39、%100%RL四、航带四、航带弯曲弯曲2. 航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求 航带弯曲度一般规定不得超过3。航向航向五、像片五、像片旋偏角旋偏角2. 2. 航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求 相邻相邻两像片的两像片的主点连线主点连线与像幅沿航带飞行方向的与像幅沿航带飞行方向的两框标连两框标连线线之间的夹角称为之间的夹角称为像片的旋偏角像片的旋偏角。 对像片的旋偏角，一般要求小于对像片的旋偏角，一般要求小于6，（数字航摄仪可以放宽到（数字航摄仪可以放宽到8-11），），而且不能连续三片有超过而且不能连续三片有超过6的情况。的情况。五、像片五、像片旋偏角旋偏角2. 2. 航空摄影的基本要求航

40、空摄影的基本要求 六、六、空中摄影质量的评定空中摄影质量的评定2. 2. 航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求 v负片上影像是否清晰、框标影像是否齐全、像幅四周指示器件的负片上影像是否清晰、框标影像是否齐全、像幅四周指示器件的影像是否清晰可辩；影像是否清晰可辩；v地物阴影的长度是否超过规定，地物阴暗和明亮部分的细部能否地物阴影的长度是否超过规定，地物阴暗和明亮部分的细部能否辨认清楚辨认清楚 ；v航摄负片上是否存在云影、划痕、折伤和乳剂脱落；航摄负片上是否存在云影、划痕、折伤和乳剂脱落；v负片上的黑度、影像反差是否符合规定；负片上的黑度、影像反差是否符合规定；v航带的直线性、航带间的平行性、相片

41、影像的重叠度、航高差和航带的直线性、航带间的平行性、相片影像的重叠度、航高差和摄影比例尺是否符合规定。摄影比例尺是否符合规定。1. 1. 摄影基本原理与摄影机摄影基本原理与摄影机2. 2. 航空摄影的基本要求航空摄影的基本要求3. 3. 航摄像片的误差及其处理航摄像片的误差及其处理第二章第二章 摄影的基本知识摄影的基本知识3. 3. 航摄像片的误差及其处理航摄像片的误差及其处理摄影得到的影像由于受到摄影机摄影得到的影像由于受到摄影机物镜畸变差物镜畸变差、摄影处理、大气摄影处理、大气折光、底片压平以及地球弯曲折光、底片压平以及地球弯曲等因素的影响，造成像片上影像等因素的影响，造成像片上影像产生误

42、差，直接影响摄影测量的精度。为了改善和提高摄影测产生误差，直接影响摄影测量的精度。为了改善和提高摄影测量成果的精度，需对上述各种因素对像片影像影响的规律进行量成果的精度，需对上述各种因素对像片影像影响的规律进行研究和处理。研究和处理。一、底片一、底片变形变形3. 航摄像片的误差及其处理航摄像片的误差及其处理获取摄影测量中所需的航摄像片，需经过摄影、摄影处理以及负片获取摄影测量中所需的航摄像片，需经过摄影、摄影处理以及负片晒印正片等工作流程，在各个工作流程环节中均存在一些外界因晒印正片等工作流程，在各个工作流程环节中均存在一些外界因素，导致素，导致像幅发生变形像幅发生变形，使得，使得像点偏离像点

43、偏离了航空摄影时的投影位置。了航空摄影时的投影位置。 感光材料在摄影、摄影处理、负片保存以及由负片晒印正感光材料在摄影、摄影处理、负片保存以及由负片晒印正片的过程中，都会产生不同程度的感光材料变形。这类变片的过程中，都会产生不同程度的感光材料变形。这类变形影响的改正可根据对像片上框标位置的量测，采用以下形影响的改正可根据对像片上框标位置的量测，采用以下方法进行改正：方法进行改正： 1、四个框标位于像幅四边的中央、四个框标位于像幅四边的中央XxYyLxxlLyylLX，LY为框标之间距为框标之间距离的正确值离的正确值(理论值理论值)；lx，ly为框标之间为框标之间在像片上的量测在像片上的量测距离

44、距离；x，y为像点坐标为像点坐标的量测值；的量测值；x，y为经为经变形改正后的像点坐变形改正后的像点坐标。标。3. 航摄像片的误差及其处理航摄像片的误差及其处理43214321yxbybxbbyyxayaxaax2、四个框标位于像幅的四个角隅、四个框标位于像幅的四个角隅 x，y为量测的像点坐标值；为量测的像点坐标值；x，y为正确的像点坐标值；为正确的像点坐标值；ai，bi为变换的待定参数。为变换的待定参数。双线性函数精确进行底片变形改正，同时顾及均匀和不均匀变形的改正3. 航摄像片的误差及其处理航摄像片的误差及其处理二、航摄仪二、航摄仪物镜畸变差物镜畸变差物镜的畸变差有两种，一是物镜的畸变差有

45、两种，一是径向畸变径向畸变差，差，另一是另一是切向畸变切向畸变差。由于后者比前者小得差。由于后者比前者小得多，因此，生产中一般只测定径向畸变，多，因此，生产中一般只测定径向畸变，并对其影响进行改正。并对其影响进行改正。 7352310rrrrr r为像点的径向半径，即像片上像点到像主点的距离；为像点的径向半径，即像片上像点到像主点的距离；r为畸变差；为畸变差； 0、1 、2、 3 为径向畸变差系数。为径向畸变差系数。对称的均匀畸变差可用一多项式来表达：对称的均匀畸变差可用一多项式来表达：3. 航摄像片的误差及其处理航摄像片的误差及其处理二、航摄仪二、航摄仪物镜畸变差物镜畸变差3. 3. 航摄像

46、片的误差及其处理航摄像片的误差及其处理)(6342210rrryy)(6342210 rrrxx 在改正像点畸变差影响时，常规作法是分别在在改正像点畸变差影响时，常规作法是分别在X、Y方向进行方向进行改正的。因此，像点坐标的改正公式可写为：改正的。因此，像点坐标的改正公式可写为：x，y为经底片变形改正后的像点在像平面坐标系中的坐标值；为经底片变形改正后的像点在像平面坐标系中的坐标值；x，y为像为像点坐标改正值；点坐标改正值； 0、1 、2、 3 为物镜畸变改正系数。为物镜畸变改正系数。三、三、大气折光的影响大气折光的影响3. 3. 航摄像片的误差及其处理航摄像片的误差及其处理大气折光引起像点在辐射方向大气折光引起像点在辐射方向的改正可用下式表达：的改正可用下式表达：fr )fr(fr221rrydyrrxdx由此式可求得像点坐标的改正值为：由此式可求得像点坐标的改正值为：四、四、地球曲率的影响地球曲率的影响3. 3. 航摄像片的误差及其处理航摄像片的误差及其处理由于地球弯曲对像点位移的影由于地球弯曲对像点位移的影响可由下式计算得出：响可由下式计算得出：像点坐标像点坐标x x，y y的改正值分别为：的改正值分别为：322rRfHr)2()()2()(22RHfryrryRHfrxrrxyx