航空遙感數(shù)據(jù)課件

航空遙感數(shù)據(jù)

氣球平臺：低空、高空飛機(jī)平臺：低空、中空、高空

第1節(jié)

航空遙感平臺

BACK下一節(jié)一、航空攝影的分類按照航攝傾角分類(…)按攝影實施方式分類(…)按感光片和所用波段分類(…)按比例尺分類(…)垂直航空攝影傾斜航空攝影單片攝影單航線攝影面積攝影(多航線攝影)普通黑白攝影黑白紅外攝影天然彩色攝影彩色紅外攝影大比例尺航空攝影：所獲像片比例尺大于1／l0000中比例尺航空攝影：像片比例尺為1／10000～1／30000小比例尺航空攝影：像片比例尺為1／30000～1／l00000超小比例尺航空攝影：比例尺為1／100000～1／250000

第2節(jié)航空攝影

BACK下一節(jié)什么是航片？航空像片的物理特性航空像片的幾何特性航片分辨率小結(jié)第3節(jié)航空像片

BACK下一節(jié)由地物反射的光線進(jìn)入攝影機(jī)鏡頭，采用電子存儲設(shè)備或感光材料記錄地物的反射光譜能量，所形成的遙感數(shù)據(jù)。因此，航空像片的特性取決于：地物反射率、相機(jī)性能和存儲設(shè)備或感光材料的性能。

航片的主要類型有：黑白航片（示例）真彩色航片（示例）彩紅外航片（示例）1、什么是航片BACK2、航空像片的物理特性航空像片的物理特性是指航空像片的色調(diào)或色彩、灰階、亮度系數(shù)等，主要由地物的反射特性和感光材料的感光特性決定的。地物反射特性航空像片上物體的色調(diào)，主要取決于攝影時的照度和物體對入射光的反射率。攝影時照度越大，地物反射率越高，地物亮度就越大，像片的色調(diào)就越淺。一般用亮度系數(shù)來表示地物的反射率大小。亮度系數(shù)（P）是指在相同照度條件下，某物體表面亮度（B）與絕對白體（全白的物體）理想表面亮度（B0）之比，即：P=B/B0

BACK幾種地物的亮度系數(shù)地物亮度系數(shù)地物亮度系數(shù)針葉林0．04干燥的沙土0．13夏季闊葉林0．05潮濕的沙土0．06冬季闊葉林0．07干燥的黑土0．03綠色的莊稼0．05潮濕的黑土0．02綠色的草地0．06～0．07干燥的公路0．32干燥的草地（黃色）0．10潮濕的公路0．11收割后的田地0．10干燥的圓石路0．20雪地0．9～1．0潮濕的圓石路0．09白色石灰石0．40紅磚房子0．20亮度系數(shù)有以下幾個特點：1．物體的亮度系數(shù)變化范圍很大。2．同種物體，由于干濕程度的不同，其亮度系數(shù)也不同，潮濕的物體亮度系數(shù)小，干燥的物體亮度系數(shù)大。3．表面粗糙的物體比表面光滑的物體亮度系數(shù)小。4．物體的亮度系數(shù)與顏色有關(guān)。通常白色物體為白色，黑色物體為黑色。5．性質(zhì)完全不同的物體也可能具有相同的亮度系數(shù)。

BACK感光材料的特性感光材料（膠片或印像紙）主要是由感光乳劑層和片基構(gòu)成。普通黑白膠片一般是全色片，它能感受全部可見光（但對綠光感受較差）。黑白紅外膠片的感光層中含有感受紅外光的物質(zhì)，能直接記錄人眼看不見的近紅外光。彩色膠片是由對藍(lán)、綠、紅三種波長分別敏感的三層乳劑組成，能感受全部可見光，形成天然彩色像片。彩色紅外膠片是由對綠、紅、近紅外三種波長分別敏感的三層乳劑組成，能感受可見光-近紅外波段，形成彩色紅外像片，其顏色與天然彩色像片不同，其中植被為紅色。

感光材料的主要性能指標(biāo)感光度：感光的快慢程度。反差：感光材料最大光學(xué)密度與最小光學(xué)密度之差，也稱為黑白差。分辨率：對景物細(xì)微部分的表現(xiàn)能力，通常用一毫米寬度內(nèi)能夠清楚地識別出黑、白相間的平行線對數(shù)來表示。感光特性曲線：對于同一種感光材料，在同一標(biāo)準(zhǔn)光源下，同一距離作不同時間的曝光，經(jīng)過相同條件的攝影處理，一起測定感光片的密度值。航空攝影時需要選擇感光度高、反差適中、有較高分辨率的感光材料。以獲得影像清晰、層次豐富的高質(zhì)量航空像片back感光特性曲線back3、航空像片的幾何特性航空像片屬于中心投影航片的特征點線像點位移航片的比例尺BACK航空像片屬于中心投影中心投影：空間任意直線均通過一固定點（投影中心）投射到一平面（投影平面）上而形成的透視關(guān)系。航片中心投影Tobecontinued…中心投影上，點的像還是點，線的像還是線，面的像還是面。backback航片的特征點線航空像片的特征點和線back像點位移地形的起伏和投影面的傾斜會引起航片上像點位置的變化，叫像點位移。backTobecontinued…（1）投影差投影差大小與像點至像主點的距離成正比。像片中心部分投影差小，像主點是唯一不因高差而產(chǎn)生投影差的點。投影差大小與高差成正比。高差為正時，投影差為正，即像點離中心點向外移動；高差為負(fù)時（即低于起始面），投影差為負(fù)，即像點向著中心點移動。投影差與航高成反比，即航高愈高，投影差愈小。

Tobecontinued…（2）傾斜誤差傾斜誤差的方向是在像點與等角點的連線上。傾斜誤差與像點距等角點距離的平方成正比。當(dāng)

=0°或

=180°時，

α=0，即在等比線上的像點不因像片傾斜而產(chǎn)生位移。像片邊緣的傾斜誤差是相當(dāng)大的，因此盡可能地使用像片中心部分。因地形起伏引起的像點位移，又稱投影差；因像片傾斜引起的像點位移，又稱傾斜誤差。back航片的比例尺航空像片上某一線段長度與地面相應(yīng)線段長度之比，稱為像片比例尺。在平坦地區(qū)，像片的比例尺處處一致，像片比例尺等于焦距（f）與航高（H）之比，即1/M=f/H。由于實際地形起伏不平，水平像片比例尺的一般公式應(yīng)為：1/M=f/(H0±h)（h為地面點與基準(zhǔn)面的高差）。航片的比例尺隨航高而改變。

back4、航片分辨率航空像片的分辨率主要取決于航空攝影機(jī)鏡頭分辨率和感光乳劑的分辨率，但地景的反差、大氣的光學(xué)條件、飛機(jī)的平穩(wěn)程度，以及曝光正常和顯影等，都會影響航片的分辨率。衡量航空像片分辨率大小的指標(biāo)有兩種：地面分辨率（GRD）和每毫米線對（LPM）。地面分辨率（GRD)是度量空間分辨率最簡單的指標(biāo)，地面分辨率采用影像所記錄的目標(biāo)地物可分辨的最小距離（大?。?/p>

Tobecontinued…每毫米線對（LPM）每毫米線對（LPM）是一種用標(biāo)準(zhǔn)化分辨目標(biāo)測算影像分辨率的方法。它是在地面安置一個分辨率標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)，在特定的時間由遙感系統(tǒng)記錄下來后量測地面分辨距離（GRD）。在航空攝影中，量測得到的每毫米線對（LPM）分辨率，可以轉(zhuǎn)換為地面分辨距離，其計算方法如下：

GRD=GRD是地面分辨距離，單位為m；H是相對地面的飛行高度，單位是m；f是焦距，單位是mm，R是系統(tǒng)分辨率，用每毫米線對表示。BACK什么是航片(…)？航片屬于中心投影。中心投影上，點的像還是點，線的像還是線，面的像還是面。航片的比例尺隨航高而改變。地形的起伏和投影面的傾斜會引起航片上像點的位置的變化，叫像點位移。航空像片用亮度系數(shù)來表示地物的反射率。

5、小結(jié)BACK立體觀察原理

像對立體觀察立體鏡像對立體觀察航片的立體量測

§4航空像片的立體觀測與立體測量測

BACK下一節(jié)1、立體觀察原理用光學(xué)儀器或肉眼對一定重疊率的像對進(jìn)行觀察，獲得地物和地形的光學(xué)立體模型，稱為像片的立體觀察，它的原理是根據(jù)人對物體的雙眼觀察。雙眼觀察立體的原理：

（1）眼睛的結(jié)構(gòu)：相當(dāng)于一架能自動調(diào)節(jié)焦距和光圈的攝像機(jī)。（2）立體的形成：取決于雙眼觀察。

Tobecontinued…立體觀察原理圖單眼觀察雙眼觀察軸向旁偏斜時，兩眼網(wǎng)膜上成像比例尺不一致

back2、像對立體觀察像對立體觀察是指用雙眼對相鄰兩攝影站對同一地區(qū)攝取的兩張像片進(jìn)行觀察，而生成空間光學(xué)立體模型的觀察過程。

象對立體觀察立體觀察必須滿足下列條件：1.必須是由不同的攝影站對同一地區(qū)所攝影的兩張像片。2.兩張像片的比例尺相差不得超過16%。3.兩眼必須分別各看兩張像片上的相應(yīng)影像，即左眼看左像，右眼看右像。4.像片所安放的位置，必須能使相應(yīng)視線成對相交，相應(yīng)點的連線與眼基線平行。back3、立體鏡像對立體觀察

立體鏡的構(gòu)造橋式立體鏡反光立體鏡Tobecontinued…立體鏡觀察立體的條件：

（1）像對；（2）兩像對的比例尺差小于16%（3）立體鏡放在像對上，使立體鏡觀察基線與像片基線平行；（4）左眼看左像，右眼看右像。

象片定向back4、航片的立體量測

根據(jù)像對構(gòu)成的立體模型，可以用來測量地形像點間的高差。立體量測時，兩像片的坐標(biāo)軸是共同的，通常將像主點作為坐標(biāo)系的原點，x軸是兩張像片上像主點的連線，y軸是通過像主點垂直于x軸的直線，每一個立體像對中，都具有一個橫坐標(biāo)軸x和兩個縱坐標(biāo)軸y和y′。

像片的直角坐標(biāo)

x值在像主點右邊為正，左邊為負(fù)；y值在像主點上邊為正，下邊為負(fù)

Tobecontinued…像點的高差與左右視差的關(guān)系

像對上同名地物點的橫坐標(biāo)差稱為左右視差。

橫視差與高差的關(guān)系據(jù)相似三角形原理推導(dǎo)出像點間高差與像點左右視差關(guān)系的公式：

h=h為C點相對基準(zhǔn)點A的高差；△P=（Pc-Pa），b為像片上攝影基線長；HA為基準(zhǔn)點的航高（或平均航高）。Tobecontinued…用視差桿量測左右視差較

視差桿是反光立體鏡的主要附件，也叫視差測微尺。視差桿

BACK本節(jié)結(jié)束§5航空像片的目視判讀目視判讀判讀標(biāo)志

判讀方法航片的目視判讀步驟

BACK下一節(jié)1、航空像片的目視判讀遙感圖像中目標(biāo)地物的特征是地物電磁波的輻射差異在遙感影像上的反映。航片判讀：根據(jù)像片上反映的地物影像識別地物的性質(zhì)和數(shù)量特征，并研究其分布和發(fā)生發(fā)展的規(guī)律。依據(jù)遙感圖像上的地物特征，識別地物類型、性質(zhì)、空間位置、形狀、大小等屬性的過程叫信息提取。信息提取的方法有：目視判讀法：是目前常用的方法。計算機(jī)分類法：有監(jiān)督分類、非監(jiān)督分類、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類、分形分類、模糊分類、人工智能等數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)方法。back2、判讀標(biāo)志色調(diào)/色彩：判讀前通過反差調(diào)整和彩色增強(qiáng)后，成為目視判讀的重要標(biāo)志。形狀：是目視判讀最直觀的標(biāo)志。大小：根據(jù)地物間的相對大小，區(qū)分地物。陰影：可判讀地物的高度，但也遮擋部分地物信息。組合圖案：當(dāng)?shù)匚镙^小時，在影像上表現(xiàn)為紋理，即某種地物類型有規(guī)律的重復(fù)出現(xiàn)。如農(nóng)田、森林。Tobecontinued…形狀任何地物都具有一定的幾何形狀，由于地物各部分反射光線的強(qiáng)弱不同，在像片上反映出相應(yīng)的形狀。航空像片上地物影像的形狀是地物的頂部形態(tài)。

煤氣罐

河流及江心洲

火山新月形沙丘及沙丘鏈

Tobecontinued…大小地物影像的（尺寸）大小，不僅能反映地物的一些數(shù)量特征，而且還能據(jù)此判斷地物的性質(zhì)。要正確判定地物的大小，必須了解像片的比例尺。一般量測像片上影像大小的方法和地形圖上相同，其計算公式如下：L=l?M

式中：L—地物實際尺寸；l—地物的影像尺寸；M—航空像片比例尺分母。Tobecontinued…色調(diào)/色彩色調(diào)是地物電磁輻射能量在影像上的模擬記錄，在黑白影像上表現(xiàn)為灰度，在彩色影像上表現(xiàn)為色彩。黑白影像上根據(jù)灰度差異劃分為一系列等級，稱為灰階。一般情況下從白到黑劃分為10級，也有分為15級或更多的。彩色影像上人眼能分辨出的彩色在數(shù)百種以上，常用色別、飽和度和明度來描述。影響地物色調(diào)/色彩的因素包括物質(zhì)結(jié)構(gòu)組成、含水性、傳感器的接收波段、感光材料特性、攝影季節(jié)和時間、洗印技術(shù)等因素。Tobecontinued…陰影地物的陰影可分為本身陰影和投落陰影兩部分。本身陰影（簡稱本影）是地物本身未被陽光直接照射到的陰暗部分的影像；投落陰影（簡稱落影）是在地物背光方向上地物投射到地面的陰影在像片上的構(gòu)像。

航空象片上色調(diào)與光照方向的關(guān)系Tobecontinued…組合圖案

不同植被類型的組合圖案不同類型農(nóng)田的組合圖案

back3、判讀方法

直接判定法：依據(jù)判讀標(biāo)志，直接識別地物屬性。

對比分析法：與該地區(qū)已知的資料對比，或與實地對比而識別地物屬性；或通過對遙感圖像不同波段、不同時相的對比分析，識別地物的性質(zhì)和發(fā)展變化規(guī)律。邏輯推理法：根據(jù)地學(xué)規(guī)律，分析地物之間的內(nèi)在必然分布規(guī)律，由某種地物推斷出另一種地物的存在及屬性。如由植被類型可推斷出土壤的類型，根據(jù)建筑密度可判斷人口規(guī)模等。back4、航片的目視判讀步驟準(zhǔn)備工作室內(nèi)判讀野外校核成圖與總結(jié)①資料準(zhǔn)備②工具材料準(zhǔn)備③熟悉地理概況④圈定像片使用面積⑤像片鑲嵌圖的制作①解決判讀中的疑問和錯誤②建立解譯標(biāo)志③檢驗和評價解譯結(jié)果back§6常見地物的像片判讀水體判讀植被判讀居民地判讀道路判讀

BACK下一節(jié)1、水體判讀河流判讀：界線明顯、彎曲自然、寬窄不一的條帶狀。能判讀流向、河寬、流速、橋梁、碼頭等附屬物。湖泊的判讀：輪廓明顯的形狀、色調(diào)較暗。能判讀其形狀、面積。海域的判讀：能清晰地判讀出海岸線、潮侵地帶、高潮、低潮位置。Tobecontinued…河漫灘牛軛湖侵蝕海岸深切河流黃土地區(qū)彎曲河流

BACK2、植被判讀判讀標(biāo)志為：色調(diào)/色彩和紋理結(jié)構(gòu)。紋理結(jié)構(gòu)是細(xì)小地物在影像上構(gòu)成的組合圖案。地物的性質(zhì)不同，組合圖案也不同，以此來判讀地物群體的性質(zhì)。以判讀植物群落為主。植被的判讀受季節(jié)影響顯著。判讀時充分考慮植被的立地條件。Tobecontinued…公園綠化植被天然草操場人造草操場

BACK3、居民地判讀城市居民地的判讀特點：房屋稠密，面積較大，建筑物排列整齊，能判讀建筑物的形狀、大小、高度和周邊環(huán)境。農(nóng)村居民地的判讀特點：小而分散，有農(nóng)田包圍，能判讀居民地的外形和面積及通向居民地的道路。Tobecontinued…居民鎮(zhèn)鄉(xiāng)村

BACK4、道路判讀城市的道路呈條帶形狀很容易判讀。鐵路在航空像片上一般為深灰色調(diào)，呈線狀延伸，轉(zhuǎn)彎較平滑均勻。鐵路沿線有停車站、水塔等附屬建筑，與其它道路相交時，無論公路或大路一般為垂直交叉通過鐵路。公路與鐵路的形狀相似，均為線狀，但公路轉(zhuǎn)彎較急，曲率半徑小，與鄉(xiāng)村大路相交不一定成直角。道路等級的判讀：鄉(xiāng)村道路多為淺灰色或白色的線條，寬窄不一，邊緣往往不清晰。鄉(xiāng)村大路，在經(jīng)過規(guī)劃的地區(qū)，多為直線或折線狀，在山區(qū)則多為曲線。農(nóng)村小路比大路窄，影像常為淺色的細(xì)線。Tobecontinued…航空像片上的道路（上海五角場地區(qū)）

BACK本章結(jié)束思考題一、名詞解釋（共30分，每題10分）1．航空像片

2．像點位移

3．航空攝影測量

二、簡答題（共40分，每題10分）1．航空像片的幾何特點

2．立體觀察的條件

3．航空像片目視判讀標(biāo)志4.航空遙感數(shù)據(jù)信息提取方法

三、簡述題（共30分，每題15分）1．在校園平面圖解譯中如何處理被樹冠遮擋的道路

并說明建筑信息提取特點？

2．比較航片與地圖的異同點。

BACK黑白航空像片（上海五角場地區(qū)）BACK真彩色航空像片（上海師大奉賢小區(qū)）BACK彩色紅外航空像片（上海師大奉賢小區(qū)）BACK本章主要實習(xí)內(nèi)容：實習(xí)一實習(xí)二實習(xí)三實習(xí)一校園航片實地判讀實習(xí)目標(biāo)：

1、觀察并判別地物類型2、掌握地物的判讀方法，判讀標(biāo)志的選擇3、所選擇控制點的特征實習(xí)內(nèi)容：上海師范大學(xué)奉賢校區(qū)彩紅外像片實習(xí)地點：上海師范大學(xué)奉賢校區(qū)實習(xí)路線：1.從教學(xué)