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《遥感技术与应用》 实习指导书 成都理工大学信息工程学院 程先琼 2006.9 实习一 摄影图像的特性 实习目的 　　１．掌握航空摄影像片比例尺的计算方法； 　　２．了解航片上像片重叠度； ３．计算航片上的投影误差。 原理及方法简介 １．像片的比例尺 　　指像片上两点之间的距离与地面上相应点之间实际距离之比。设Ｈ为摄影平台的高度（航高），ｆ为摄影机的焦距，则像片的比例尺大小取决于Ｈ和ｆ。在地形平坦、镜头主光轴垂直于地面时，像片的比例尺为： 式中，H为摄影平台高度； 为像片比例尺；a,b,A,B分别为像片上和实际地面的对应点；f为摄影机的焦距。通常ｆ值可以在像片的边缘或相应的遥感摄影报告、设计书中找到，H由摄影部门提供。 　　２．像点位移 　　（１）因地形起伏引起的像点位移———投影误差 　　在中心投影的像片上，地形的起伏除了引起像片比例尺的变化外，还会引起平面上点位在像片上相对位置的移动，这种现象称为像点位移。其位移量就是中心投影与垂直投影在同一水平面上的投影误差。 式中，σ—位移量； h—地面高差； r—像点到像主点的距离； H—摄影高度。 　　由公式可以看出： 　　１）位移量与地面高差ｈ成正比，即高差越大引起的像点位移量也越大。当地面高差为正时（地形高于摄影基准面），σ为正值，像点位移是背离像点方移动的；当高差为负时（地形低于摄影基准面），σ为负值，像点向像主点方向移动。 　 ２）位移量与像主点的距离ｒ成正比，即距像主点越远的像点位移量越大，像片中心部分位移量较小。像主点处ｒ＝０，无位移。 　　３）位移量与摄影高度Ｈ（航高）成反比。即摄影高度越大，因地表起伏引起的位移量越小。例如地球卫星轨道高度Ｈ＝７００ｋｍ，当像片大小为18ｃｍ×18ｃｍ 图1.1　因像片倾斜引起的像点位移 　　像点位移的方向，如图1．１中，Ｐ０与Ｐ为同一摄影站的水平像片和倾斜像片，Ａ为地面任一点，a0点和ａ点分别为地面Ａ点在水平面像片和倾斜像片上的像点，hC比线，Ｃ为等角点，Cv0、Cv为主垂面在两像片上的交线，φ0、分别为像点a0和ａ与等角点Ｃ连线与主纵线的夹角。 　　若将水平像片Ｐ0绕等比线向上旋转与倾斜像片Ｐ重合，根据等角点的性质，倾斜像片上以等角点Ｃ为顶点的方向角与水平像片的对应方向角，大小是相等的，所以φ＝φ0。因此，在主纵线Cv0与Cv重合的同时，直线Ｃa与Ｃa0必然重合，ａ点落在Ｐ像片的Ｃa延长线上为a0’，线段aa0’是点a0因像片倾斜而产生的位移距离，即倾斜误差，用δａ表示。因此航空像片因倾斜而引起的像点位移方向是在像点与等角点的连线上。倾斜误差可简化表示如下： 　　式中，α为像片倾斜角，ｒ为像片上从等角点到像点的辐射距，φ为由主纵线方向至像点位移方向的方向角，ｆ为航摄镜头焦距。 图1.2 像片倾斜引起的像点位移规律 倾斜误差的规律是：等角点和等比线上无倾斜误差，倾斜误差的位移在等角点（Ｃ）为直线的辐射线上，焦距越大倾斜差越小，等比线（ｈＣｈＣ）把像片分成两部分，像底点（ｎ）所在的部分，位移向外，像主点（ｏ）所在的部分，位移向内，如将倾斜像片平面内的图形绘出，可以看到正方形变成了等腰梯形（图1.2）。 ３．像片重叠度 在拍摄特定目标时，常采用航线连续摄影。为了使各张相邻像片之间连续，需要相邻像片间具有一定的影像重叠，航线之内像片间的重叠称为航向重叠（ｅｎｄｌａｐ），一般要求达６０％，不能小于５３％。当进行大面积航摄图1.2　像片倾斜引起的像点位移规律时，各航线之间的像片重叠称为旁向重叠（ｓｉｄｌａｐ），重叠应达到４０％，不能小于１５％，重叠不足称为航摄漏洞。为了保证像片的重叠度，航摄飞行中，要求航线与纬线平行，并且航线的长度限制在６０～１２０ｋｍ。像片重叠的关系如图1.3所示。 图1.3 航空摄影中像片重叠关系 实习步骤 　　打开实习ＣＡＩ光盘中“实习图像”子目录下的航片Ａ、航片Ｂ和航片Ｃ。其中，航片Ａ和航片Ｂ为同一航线上的相邻图像，航片Ｃ与航片Ｂ为相邻航线上的相邻图像。它们的摄影焦距ｆ＝１５２ｍｍ，航高为１０６４０ｍ。 计算航片的比例尺 　　根据航片比例尺的计算公式，计算这三张航片的比例尺。 　２．了解航片上的像片重叠度 　　（１）将航片Ａ和航片Ｂ上的Ａ、Ｂ点重合，航片Ａ上ＡＢ连线的右边部 分为航片Ａ与航片Ｂ的航向重叠。 　　（２）将航片Ｂ和航片Ｃ上的Ｃ、Ｄ点相重合，航片Ｂ上ＣＤ连线到航片 底边的距离为航片Ｂ与航片Ｃ的旁向重叠。 （３）分别量取航向重叠和旁向重叠的宽度以及航片的幅宽，计算航向重叠 宽度与幅宽之比即为航向重叠度，计算旁向重叠的宽度与航片幅宽的比值即为 旁向重叠度。 　３．计算航片上的投影误差 　　航片Ａ上，Ｏａ是其中