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航空攝影(yǐng)測量的(de)基礎知識

發布日期:2018-03-22 00:00 浏覽量:15140

  一、航空攝影(yǐng)

  定義:空中攝影(yǐng)是利用(yòng)飛(fēi)機或其它飛(fēi)行器(如氣球、人(rén)造衛星和(hé)宇宙飛(fēi)船等),在其上裝載專門的(de)攝影(yǐng)機對(duì)地面進行攝影(yǐng)而獲得(de)像片,其中用(yòng)飛(fēi)機進行空中攝影(yǐng)的(de)叫航空攝影(yǐng)航空攝影(yǐng)具有以下(xià)優點:
  (1)可(kě)以居高(gāo)臨下(xià)地觀察;
  (2)航片能把觀察到的(de)各種地面特征在同一時(shí)間裏客觀地記錄下(xià)來(lái);
  (3)記錄動态現象;
  (4)航片是現狀的(de)永久性記錄,且有充裕時(shí)間來(lái)仔細研究,可(kě)将外業現場(chǎng)搬至室内探討(tǎo);
  (5)提高(gāo)空間分(fēn)辨率。

  1、攝影(yǐng)方式

  按攝影(yǐng)機鏡頭主光(guāng)軸的(de)方位不同,攝影(yǐng)方式分(fēn)爲垂直攝影(yǐng)和(hé)傾斜攝影(yǐng)兩種。鏡頭主光(guāng)軸處于鉛垂位置的(de)攝影(yǐng)稱爲垂直攝影(yǐng),實際上,很難控制攝影(yǐng)機主光(guāng)軸的(de)鉛垂,常含有微小的(de)傾斜角,隻要傾角小于2度都稱之爲垂直攝影(yǐng)。鏡頭主光(guāng)軸偏離鉛垂直位置的(de)傾斜角大(dà)于2度時(shí)就稱之爲傾斜攝影(yǐng)

  2、對(duì)航空像片的(de)要求

  (1)影(yǐng)像呈像清晰、色調一緻、反差适中。
  (2)一條航線上相鄰兩張像片應有一定的(de)重疊影(yǐng)像,一般要求55%-65%的(de)重疊度。相鄰航線之間的(de)影(yǐng)像重疊,稱爲旁向重疊,要求有30%左右的(de)重疊度。
  (3)航攝像片傾斜角應越小越好,一般不應大(dà)于2度,個(gè)别最大(dà)傾斜角不應超過3度。
  (4)航線彎曲最大(dà)偏離值與航線全長(cháng)之比不大(dà)于3%。
  3、像片比例尺
  像片上某兩點間的(de)距離與地面上相應兩點的(de)水(shuǐ)平距離之比,叫像片比例尺。通(tōng)常用(yòng)表示:
  1.gif攝影(yǐng)鏡頭的(de)焦距; *2.gif鏡頭中心相對(duì)于地面的(de)高(gāo)度,稱爲相對(duì)航高(gāo)。
  由于各種因素的(de)綜合影(yǐng)響,蛇形時(shí)飛(fēi)機不可(kě)能始終保持同樣的(de)高(gāo)度,地面也(yě)總有起伏,航高(gāo)并不一緻,因而像片上各部分(fēn)的(de)比例尺亦是不一緻的(de)。

  二、航空攝影(yǐng)的(de)投影(yǐng)方式

  1、中心投影(yǐng):空間任意一點M 與一固定點S的(de)連線(或其延長(cháng)線)被一給定的(de)平面P所截時(shí),則此直線與平面的(de)交點m,就叫做(zuò)M點的(de)中心投影(yǐng)。M 點稱物(wù)點,S點稱投影(yǐng)中心,m點爲點M的(de)像。MS爲投影(yǐng)光(guāng)線,P爲投影(yǐng)面。按中心投影(yǐng)定義知:物(wù)點M、像點m和(hé)投影(yǐng)中心S這(zhè)三點是共線的(de)。位置關系如圖:


5.gif

  m點位于M點和(hé)S點之間          M點位于m點和(hé)S點之間          S點位于M點和(hé)m點之間。
  前兩種情況得(de)到的(de)影(yǐng)像叫陽位像,第三種情況叫陰位像。攝影(yǐng)時(shí)物(wù)鏡中心就是投影(yǐng)中心;攝影(yǐng)底片就是投影(yǐng)面,攝影(yǐng)影(yǐng)像就是被攝地面的(de)中心投影(yǐng)。
  2、中心投影(yǐng)成像規律

  三、航空像片上的(de)特征點和(hé)線

6.jpg

  P爲傾斜像面,S爲鏡頭中心,P0爲過S的(de)水(shuǐ)平面,P0與P所夾的(de)二面角α是像片傾斜角。
  像主點(o):航空攝影(yǐng)機主光(guāng)軸SO與像面的(de)交點,稱爲像主點。
  像底點(n):通(tōng)過鏡頭中心S的(de)地面鉛垂線(主垂線)與像面的(de)交點,稱爲像底點。
  等角點(c):主光(guāng)軸與主垂線的(de)夾角是像片傾斜角α,像片傾角的(de)平分(fēn)線與像面的(de)交點稱爲等角點。當地面平坦時(shí),隻有以等角點爲頂點的(de)方向角,才是地面與像片上對(duì)應相等的(de)角度。
  主縱線與主橫線:包括主垂線與主光(guāng)軸的(de)平面稱爲主垂面,主垂面與像面的(de)交線VV稱爲主縱線,它在像片上是通(tōng)過像主點和(hé)像底點的(de)直線。與主縱線垂直且通(tōng)過像主點的(de)h0h0稱爲主橫線。主縱線與主橫線構成像片上的(de)直角坐(zuò)标軸。
  等比線:通(tōng)過等角點且垂直于主縱線的(de)直線hch0稱爲等比線。在等比線上比例尺不變。在水(shuǐ)平像片上,像主點、像底點和(hé)等角點重合,主橫線和(hé)等比線重合于交點o上。

  四、像片傾斜引起的(de)像點位移

  若航空攝影(yǐng)時(shí),像面未能保持水(shuǐ)平,将因投影(yǐng)面傾斜,而使像的(de)位置發生變化(huà),這(zhè)就是因像片傾斜引起的(de)像點位移。當傾斜角很小時(shí),這(zhè)種誤差是不易觀察出來(lái)的(de)。
  P0與P爲同一攝影(yǐng)站的(de)水(shuǐ)平像片和(hé)傾斜像片,地面上任意點A在水(shuǐ)平像片和(hé)傾斜像片的(de)像點分(fēn)别爲a0和(hé)a,c爲等角點,hchc爲等比線。爲研究像點a的(de)位移,假設将像面P0以等比線爲軸旋轉α角,使之與P重合,便可(kě)看出a與a0不重合,設αa0=δa,ca=rc,因像片傾斜所産生的(de)像點位移δα,可(kě)用(yòng)下(xià)式表示:


7.gif

  式中:rc(向徑)爲傾斜像片上像點到等角點的(de)距離,φ爲等比線與像點向徑之間夾角;α爲像片傾斜角;f爲航攝機焦距。
  根據上述,可(kě)得(de)出傾斜誤差的(de)幾點規律:
  (1)斜誤差的(de)方向是在像點與等角點的(de)連線上。
  (2)傾斜誤差與像點距等角點距離的(de)平方成正比。
  (3)當φ=0°或φ=180°,δα=0,即在等比線上的(de)像點不因像片傾斜而産生位移。
  (4)當φ=90°或φ=270°時(shí),|sinφ|=1,即在主縱線上像點傾斜誤差最大(dà)。
  (5)當φ角在0—180°之間,像點向著(zhe)等角方向移動;當φ角在180—360°之間,像點背著(zhe)等角點方向外移動。因此,水(shuǐ)平像片上的(de)矩形圖形,在傾斜像片上則變爲梯形。它以等比線爲界,包含像主點部分(fēn),圖形變小;包含像底點部分(fēn),圖形變大(dà)。

  五、地面起伏引起的(de)像點位移

  高(gāo)于地面的(de)煙(yān)囪、水(shuǐ)塔、電杆等豎直物(wù)體,在地形圖上的(de)位置爲一點,但在航片上的(de)影(yǐng)像則往往不是一點,而是一條小線段。同理(lǐ),當地面點高(gāo)于或低于基準面時(shí),在像片上,其影(yǐng)像雖是一點,但與其在基準面上垂直投影(yǐng)的(de)點的(de)影(yǐng)像相比,卻産生了(le)一段直線位移,這(zhè)種像點爲一稱爲投影(yǐng)誤差。通(tōng)常以測區(qū)地面的(de)平均高(gāo)稱爲航高(gāo)起算(suàn)面,也(yě)即基準面。投影(yǐng)誤差分(fēn)爲因地形起伏引起的(de)像點位移稱爲像片投影(yǐng)差核對(duì)應在地面部分(fēn)爲地面投影(yǐng)差。
  地形起伏引起的(de)像點位移的(de)規律:
  (1)地面起伏所産生的(de)投影(yǐng)誤差在像點與像底點的(de)連線上;
  (2)投影(yǐng)誤差與像點到像底點的(de)距離成正比;
  (3)像底點不産生投影(yǐng)誤差;
  (4)地面高(gāo)低起伏愈大(dà),投影(yǐng)誤差愈大(dà);
  (5)航高(gāo)愈大(dà),投影(yǐng)誤差愈小。


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