2023年測繪綜合能力攝影測量與遙感

測繪綜合能力第8章攝影測量與遙感第1節(jié)攝影測量與遙感概要攝影測量的分類（p233）攝影測量其內(nèi)容涉及被攝物體的影像獲取方法，影像信息的記錄和存儲方法，基于單張或多張像片的信息提取方法，數(shù)據(jù)的解決與傳輸，產(chǎn)品的表達(dá)與應(yīng)用等方面的理論、設(shè)備和技術(shù)。攝影測量的基本原理是建立影像獲取瞬間像點(diǎn)與相應(yīng)物點(diǎn)之間所存在的幾何關(guān)系。按照所研究對象的不同，攝影測量可分為地形攝影測量和非地形攝影測量兩大類。攝影測量也可按攝影站的位置或傳感器平臺分為航天(衛(wèi)星)攝影測量、航空攝影測量、地面攝影測量等。航空攝影測量的重要任務(wù)是測制各種比例尺的地形圖和影像地圖、建立地形數(shù)據(jù)庫，并為各種地理信息系統(tǒng)和土地信息系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。航空攝影測量測繪的地形圖比例尺一般為1:5萬~1：500。遙感及其發(fā)展（p234）遙感技術(shù)重要由遙感圖像獲取技術(shù)和遙感信息解決技術(shù)兩大部分組成。遙感技術(shù)的分類方法很多。按電磁波波段的工作區(qū)域，可分為可見光遙感、紅外遙感、微波遙感和多波段遙感等。按傳感器的運(yùn)載工具可分為航天遙感(或衛(wèi)星遙感)、航空遙感和地面遙感，其中航空遙感平臺又可細(xì)分為高空、中空和低空平臺，后者重要是指運(yùn)用輕型飛機(jī)、汽艇、氣球和無人機(jī)等作為承載平臺。按傳感器的工作方式可分為積極方式和被動方式兩種。在遙感技術(shù)中除了使用可見光的框幅式黑白攝影機(jī)外，還使用彩色攝影、彩紅外攝影、全景攝影、紅外掃描儀、多光譜掃描儀、成像光譜儀、CCD線陣列掃描和面陣攝影機(jī)以及合成孔徑側(cè)視雷達(dá)等手段。許多新的傳感器的地面空間分辨率、光譜分辨率和時(shí)間分辨率都有了很大提高，同時(shí)還具有了立體覆蓋的功能，所有這些都為遙感影像的定量化研究提供了保證，運(yùn)用衛(wèi)星影像測圖已是一種重要途徑。第2節(jié)攝影測量與遙感基礎(chǔ)中心投影的共線方程（p236）共線方程式(8-2-1)是攝影測量中最基本、最重要的關(guān)系式。2.共線方程的重要應(yīng)用在解析和數(shù)字?jǐn)z影測量中，共線方程是極其有用的。共線方程的重要應(yīng)用涉及：(1)單像空間后方交會和多像空間前方交會;(2)解析空中三角測量光束法平差中的基本數(shù)學(xué)模型;(3)構(gòu)成數(shù)字投影的基礎(chǔ);(4)運(yùn)用數(shù)字高程模型(DEM)與共線方程制作正射影像;(5)運(yùn)用DEM和共線方程進(jìn)行單幅影像制圖等相對定向與絕對定向（p236）像片的外方位元素是描述像片在攝影瞬間的絕對位置和姿態(tài)的參數(shù)，即是一種絕對方位元素。若能同時(shí)恢復(fù)立體像對中兩張像片的外方位元素，即可重建被攝地面的立體模型，恢復(fù)立體模型的絕對位置和姿態(tài)。暫不考慮像片的絕對位置和姿態(tài)，而只恢復(fù)兩張像片之間的相對位置和姿態(tài)，這樣建立的立體模型稱為相對立體模型，其比例尺和方位均是任意的;然后，在此基礎(chǔ)上，將兩張像片作為一個(gè)整體進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)和縮放，以達(dá)成恢復(fù)絕對位置的目的。上述過程分別稱為相對定向和絕對定向。1)相對定向擬定兩張影像相對位置關(guān)系的過程稱為相對定向。相對定向不需要外業(yè)控制點(diǎn)，就能建立地面的立體模型。相對定向的唯一標(biāo)準(zhǔn)是兩張像片上所有同名點(diǎn)的投影光線對對相交，所有同名點(diǎn)光線在空間的交會集合構(gòu)成了地面的立體模型。用于描述兩張像片相對位置和姿態(tài)關(guān)系的參數(shù)，稱為相對定向元素，相對定向元素共有5個(gè)。用解析計(jì)算的方法解求相對定向元素的過程，稱為解析法相對定向。解析法相對定向計(jì)算過程中同名光線對對相交的特性可用共面條件來實(shí)現(xiàn)。共面條件的幾何含義是攝影基線和左右片同名光線三矢量共面，它是解求相對定向元素的基本關(guān)系式。在數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)中，運(yùn)用計(jì)算機(jī)的影像匹配代替人眼的立體觀測辨認(rèn)同名點(diǎn)，通過自動量測6對以上同名點(diǎn)的像片坐標(biāo)，用最小二乘平差計(jì)算解求出5個(gè)相對定向元素。2)絕對定向要擬定立體模型在地面測量坐標(biāo)系中的對的位置，則需要把相對定向所建立的立體模型進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)和縮放，以便納入到地面測量坐標(biāo)系中，并歸化到制圖比例尺，這一過程稱為立體模型的絕對定向。絕對定向需要借助地面控制點(diǎn)來進(jìn)行。電磁波譜（p237）衛(wèi)星遙感中常用的幾個(gè)波譜為：紫外(ultraviolet，UV)、可見光(visiblelight)、紅外(infrared，IR)、微波(microwave)。大氣窗口（p237）遙感接受的電磁波信號需要穿過介于地表與高空之間厚厚的大氣層，大氣層中的水汽(H2O)、二氧化碳(C02)和臭氧(O3)等對某些波段的電磁波具有散射和吸取影響，其余的在通過大氣層時(shí)較少被散射、吸取和反射，具有較高的透過率，這些波段稱為“大氣窗口”。常用的大氣窗口涉及：可見光和部分紫外、近紅外(0.3～1.3μm);近、中紅外(1.5~1.8μm，2.0～3.5μm);中紅外(3.5～5.5μm);遠(yuǎn)紅外(8～14μm);微波(1.0mm～lm)等。對地球觀測衛(wèi)星遙感而言，只有選擇透過率高的“大氣窗口”波段，才對觀測故意義，否則，物體的電磁波信息難以到達(dá)傳感器;而對于大氣遙感而言，則應(yīng)選擇“大氣窗口”外衰減系數(shù)大的波段，才干收集到有關(guān)大氣成分、云高、氣壓分布和溫度等方面的信息。地物波普特性（p238）進(jìn)行地物波譜輻射特性的研究，可認(rèn)為多波段遙感最佳波段的選擇和遙感圖像的解譯提供基本依據(jù)。目前對地物波譜的測定重要分3部分，即反射波譜、發(fā)射波譜和微波波譜。物體的反射波譜限于紫外、可見光和近紅外，特別是后兩個(gè)波段。地物波譜特性的變化與太陽和測試儀器的位置、地理位置、時(shí)間環(huán)境(季節(jié)、氣候、溫度等)和地物自身有關(guān)。遙感圖像特性（p238）進(jìn)行地物波譜輻射特性的研究，可認(rèn)為多波段遙感最佳波段的選擇和遙感圖像的解譯提供基本依據(jù)。目前對地物波譜的測定重要分3部分，即反射波譜、發(fā)射波譜和微波波譜。物體的反射波譜限于紫外、可見光和近紅外，特別是后兩個(gè)波段。地物波譜特性的變化與太陽和測試儀器的位置、地理位置、時(shí)間環(huán)境(季節(jié)、氣候、溫度等)和地物自身有關(guān)。遙感圖像的解譯（p239）遙感解譯人員需要通過遙感圖像獲取三方面的信息：目的地物的大小、形狀及空間分布特點(diǎn)，目的地物的屬性特點(diǎn)，目的地物的變化動態(tài)特點(diǎn)。遙感信息的提取重要有兩個(gè)途徑，一是目視解譯，一是計(jì)算機(jī)的數(shù)字圖像解決。圖像解譯的首要一步是圖像辨認(rèn)，其實(shí)只是個(gè)分類過程，即根據(jù)遙感圖像的光譜特性、空間特性、時(shí)相特性，按照解譯者的結(jié)識限度或自信限度和準(zhǔn)確度，逐步進(jìn)行目的的探測、辨認(rèn)和鑒定過程。遙感圖像的解譯是從遙感影像的特性人手的。影像特性不外乎色、形兩個(gè)方面。前者指影像色調(diào)、顏色、陰影等，其中色調(diào)與顏色反映了影像的物理性質(zhì)，是地物電磁波能量的記錄，而陰影則是地物三維空間在影像色調(diào)上的反映;后者指影像的圖形結(jié)構(gòu)特性，如大小、形狀、紋理結(jié)構(gòu)、圖形格式、位置、組合等，它是色調(diào)、顏色的空間排列，反映了影像幾何性質(zhì)和空間關(guān)系。遙感圖像的解譯，依賴于具體應(yīng)用的目的和任務(wù)。但是，任何目的的解譯都要通過基本解譯要素和具體解譯標(biāo)志來完畢。第3節(jié)技術(shù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)：記住三大標(biāo)題（p239）項(xiàng)目設(shè)計(jì)重要涉及三個(gè)環(huán)節(jié)：任務(wù)分析、項(xiàng)目設(shè)計(jì)編寫、設(shè)計(jì)實(shí)行。項(xiàng)目設(shè)計(jì)書的編寫基本內(nèi)容（p240）項(xiàng)目設(shè)計(jì)書的基本內(nèi)容重要涉及概述、作業(yè)區(qū)自然地理概況和已有資料情況、引用文獻(xiàn)、成果(或產(chǎn)品)重要技術(shù)指標(biāo)和規(guī)格、設(shè)計(jì)方案、進(jìn)度安排和經(jīng)費(fèi)預(yù)算、附錄等7部分內(nèi)容。專業(yè)設(shè)計(jì)書的編寫基本內(nèi)容（p241）航空攝影測量專業(yè)技術(shù)設(shè)計(jì)書一般根據(jù)具體的測繪活動內(nèi)容編寫，設(shè)計(jì)書的基本內(nèi)容涉及任務(wù)概述、測區(qū)自然地理概況和已有資料情況、引用文獻(xiàn)、成果(或產(chǎn)品)重要技術(shù)指標(biāo)和規(guī)格、技術(shù)設(shè)計(jì)方案等部分各工序的的作業(yè)規(guī)定質(zhì)量指標(biāo)（p242）航空攝影測量專業(yè)技術(shù)設(shè)計(jì)書一般根據(jù)具體的測繪活動內(nèi)容編寫，設(shè)計(jì)書的基本內(nèi)容涉及任務(wù)概述、測區(qū)自然地理概況和已有資料情況、引用文獻(xiàn)、成果(或產(chǎn)品)重要技術(shù)指標(biāo)和規(guī)格、技術(shù)設(shè)計(jì)方案等部分第4節(jié)影像資料的收集和預(yù)解決航攝影像分析（p243）根據(jù)具體成圖比例尺及相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)規(guī)定，分析擬定適宜的航攝影像資料。比如地表植被及覆蓋物對成圖影響小的時(shí)間攝取的影像，彩紅外和真彩色影像在北方應(yīng)避開冬季等。(1)模擬影像一般成圖比例尺與航攝比例尺、地面采樣距離的相應(yīng)關(guān)系實(shí)際作業(yè)中，要根據(jù)測區(qū)的地理?xiàng)l件、攝影條件和測繪成果精度、類型規(guī)定，選擇擬定適宜的航攝比例尺。(2)數(shù)字影像一般成圖比例尺與數(shù)碼相機(jī)像素地面分辨率的相應(yīng)關(guān)系實(shí)際作業(yè)中，要根據(jù)測區(qū)的地理?xiàng)l件、攝影條件和測繪成果精度、類型規(guī)定，擬定設(shè)立適宜的相機(jī)地面分辨率。遙感影像分析（p244）遙感影像在測繪中重要被用來測繪地形圖、制作正射影像或各種專題圖。衛(wèi)星影像分辨率的選擇除了考慮不同比例尺成圖對影像分辨率規(guī)定，還要考慮現(xiàn)有可獲取的衛(wèi)星影像產(chǎn)品的規(guī)格。影像獲取時(shí)相應(yīng)盡量避開冬季。航空遙感影像資料（p245）航空遙感影像重要有模擬影像和數(shù)字影像兩種，要按照設(shè)計(jì)規(guī)定收集航空遙感影像資料。1.模擬影像資料涉及航攝原始底片、航攝像片、攝區(qū)范圍圖(含分區(qū)范圍圖)、像片索引圖、航攝儀技術(shù)參數(shù)檢定報(bào)告、航空攝影底片壓平質(zhì)量檢測報(bào)告、航空攝影底片密度檢測報(bào)告、航攝鑒定表、像片中心點(diǎn)結(jié)合圖、航攝飛行記錄、航空攝影技術(shù)設(shè)計(jì)書、航空攝影資料移交書等。其中航攝儀檢定資料要涉及航攝儀檢定坐標(biāo)系、航攝儀框標(biāo)編號和框標(biāo)坐標(biāo)、航攝儀檢定焦距、航攝儀鏡頭自準(zhǔn)軸主點(diǎn)坐標(biāo)、航攝儀鏡頭對稱畸變差測定值。2.數(shù)字影像資料涉及影像數(shù)據(jù)、像片索引圖、航空攝影技術(shù)設(shè)計(jì)書、航攝鑒定表、航攝儀技術(shù)參數(shù)、航攝軍區(qū)批文及航空攝影資料送審報(bào)告、航空攝影飛行記錄、攝區(qū)航線和像片接合圖、攝區(qū)完畢情況圖、航空攝影資料移交書等。1)IMU/GPS輔助航空攝影資料2)地面技術(shù)文檔資料重要涉及攝區(qū)IMU/DGPS輔助航空地面測量技術(shù)設(shè)計(jì)書、攝區(qū)IMU/DGPS輔助航空攝影地面測量技術(shù)總結(jié)、攝區(qū)IMU/DGPS輔助航空攝影地面測量檢查報(bào)告、攝區(qū)地面控制測量成果表、攝區(qū)精度檢測樣區(qū)精度檢測報(bào)告、攝區(qū)測站信息表。航天遙感影像資料（p245）航天遙感影像資料用于地形圖測繪重要有立體像對(或條帶)、單景衛(wèi)星影像，有全色數(shù)據(jù)和多光譜數(shù)據(jù)(紅、綠、藍(lán)、紅外)。航天遙感影像收集：涉及數(shù)據(jù)格式、應(yīng)用級別等滿足規(guī)定的單片或立體的全色數(shù)據(jù)、多光譜數(shù)據(jù)、完整的衛(wèi)星參數(shù)等資料。航空遙感影像預(yù)解決（p246）航空遙感影像預(yù)解決涉及模擬航空攝影獲取的底片掃描和數(shù)宇航空攝影獲取的數(shù)字影像幾何解決。1、模擬影像1)底片掃描分辨率的擬定2)掃描參數(shù)調(diào)整掃描參數(shù)調(diào)整原則是使掃描影像的各通道灰度直方圖盡也許充滿0～255個(gè)灰階，并接近正態(tài)分布，彩色影像不偏色。3)掃描質(zhì)量4)影像增強(qiáng)采用濾波和直方圖拉伸的方法對原始影像進(jìn)行增強(qiáng)解決，使影像直方圖盡量呈正態(tài)分布，紋理清楚、無顯著噪聲。同時(shí)需要注意對光標(biāo)進(jìn)行單獨(dú)增強(qiáng)解決，使之清楚可見，從而保證內(nèi)定向精度。2、數(shù)字影像數(shù)字航空攝影所獲取的影像各通道灰度直方圖應(yīng)接近正態(tài)分布，彩色影像不偏色。對于線陣掃描成像的影像(如ADS80)，重要涉及影像增強(qiáng)、降位解決、勻光解決、影像旋轉(zhuǎn)等。航空遙感影像預(yù)解決（p247）1、影像格式轉(zhuǎn)換用戶從遙感衛(wèi)星地面站獲得的數(shù)據(jù)一般為通用二進(jìn)制(genericbinary)數(shù)據(jù)，外加一個(gè)說明性頭文獻(xiàn)。而常用的遙感影像解決軟件都有自己的數(shù)據(jù)格式，因此需要將原始航天遙感影像轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)軟件可以運(yùn)用的格式(TIF或IMG等)。2、軌道參數(shù)提取3、影像增強(qiáng)在對影像進(jìn)行進(jìn)一步解決之前，必須要對影像采用對比度增強(qiáng)、直方圖增強(qiáng)和圖像間算術(shù)運(yùn)算的方法對原始影像進(jìn)行增強(qiáng)解決。4、去除噪聲、濾波通過修改遙感圖像頻率成分來實(shí)現(xiàn)遙感圖像數(shù)據(jù)的改變，達(dá)成克制噪聲或改善遙感圖像質(zhì)量的目的，常用的濾波有低通濾波、高通濾波、帶阻濾波、帶通濾波、同態(tài)濾波等。5、去薄云解決6、降位解決原始影像不是8bit，需要在影像增強(qiáng)后做降位解決，每個(gè)像元統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為Unsigned8bit.即影像的灰度值在0～255之間。7、多光譜波段選取8、勻色解決第5節(jié)區(qū)域網(wǎng)劃分與像片控制測量像片控制測量（p248）基本概念像片控制測量是在實(shí)地測定用于空三加密或直接用于測圖定向的像片控制點(diǎn)平面位置和高程的測量工作。像片控制測量的布點(diǎn)方案分為全野外布點(diǎn)方案、非全野外布點(diǎn)方案和特殊情況布點(diǎn)方案等幾種。1、全野外布點(diǎn)方案全野外布點(diǎn)方案是指通過野外控制測量獲得的像片控制點(diǎn)不需內(nèi)業(yè)加密，直接提供內(nèi)業(yè)測圖定向或糾正使用。這種布點(diǎn)方案精度高但費(fèi)工時(shí)，只有在碰到下列情況時(shí)才采用：2、非全野外布點(diǎn)方案非全野外布點(diǎn)方案按航線數(shù)分為單航線和區(qū)域網(wǎng)兩種。非全野外布點(diǎn)方案中為保證航線網(wǎng)內(nèi)精度最弱處的加密點(diǎn)平面和高程中誤差不超過限差，就必須限制每段航線的跨度。通常限制航線跨度是按空中三角測量的精度估算公式進(jìn)行反算，即根據(jù)規(guī)范規(guī)定的加密點(diǎn)允許誤差，由給定的精度估算公式反算出相應(yīng)的航線網(wǎng)跨度值。平高區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)應(yīng)依據(jù)成圖比例尺、航攝比例尺、測區(qū)地形特點(diǎn)、航區(qū)的實(shí)際分劃、程序具有功能以及計(jì)算機(jī)容量等全面考慮，進(jìn)行區(qū)域的劃分。平高區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)規(guī)定每條航線的兩端必須布設(shè)高程點(diǎn)，平地、丘陵地高程點(diǎn)除區(qū)域網(wǎng)周邊布點(diǎn)外，區(qū)域網(wǎng)內(nèi)部高程點(diǎn)的間隔，按高程點(diǎn)計(jì)算跨度間隔布設(shè)。平高區(qū)域網(wǎng)不規(guī)則時(shí)，應(yīng)在區(qū)域網(wǎng)周邊的凸角處布設(shè)平高點(diǎn)，凹角處布設(shè)高程點(diǎn);當(dāng)沿航向的凸凹角間距大于或等于3條基線時(shí)，則在凹角處也應(yīng)布設(shè)平高點(diǎn)。具體布點(diǎn)規(guī)定應(yīng)符合規(guī)范的規(guī)定。3、特殊情況的布點(diǎn)方案對于航攝區(qū)域結(jié)合處、航向重疊不夠、旁向重疊不夠、像主點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位落水、水濱和島嶼等特殊情況的布點(diǎn)，應(yīng)按照規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行。控制點(diǎn)目的的選?。╬249）航外像片控制點(diǎn)的布設(shè)不僅和布點(diǎn)方案有關(guān)，還必須考慮航測成圖過程中像點(diǎn)量測的精度、絕對定向和各類誤差改正對像片控制點(diǎn)的具體點(diǎn)位規(guī)定，航外像片控制點(diǎn)應(yīng)滿足下列條件：(1)像片控制點(diǎn)的目的影像應(yīng)清楚易判別。航外像片控制點(diǎn)一般應(yīng)設(shè)在航向及旁向六片重疊范圍內(nèi)，假如選點(diǎn)困難也可以選在五片重疊范圍內(nèi)。并且同一控制點(diǎn)在每張像片上的點(diǎn)位都能準(zhǔn)確辨認(rèn)、轉(zhuǎn)刺和量測，符合刺點(diǎn)目的的規(guī)定及其他規(guī)定。(2)航外像片控制點(diǎn)距像片邊沿不小于1～1.5cm。對于數(shù)字影像或衛(wèi)星影像控制點(diǎn)距像片邊沿不小于0.5cm即可。(3)立體測圖時(shí)每個(gè)像對四個(gè)基本定向點(diǎn)離通過像主點(diǎn)且垂直于方位線的直線不超過1cm，最大不能超過1.5cm，四個(gè)定向點(diǎn)的位置應(yīng)近似成矩形。(4)控制點(diǎn)應(yīng)選在旁向重疊中線附近。當(dāng)旁向重疊過大時(shí)應(yīng)分別布點(diǎn)，因旁向重疊較小使相鄰航線的點(diǎn)不能公用時(shí)，可分別布點(diǎn)