第9章测绘讲义航空摄影.docx

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第9章测绘讲义航空摄影

第9章测绘航空摄影

§9．1基本要求

（1）根据项目要求，编制航摄计划。

选择合适的航摄季节和航摄时间；根据测区的范围、地形、飞行平台等的具体情况，划定摄区、确定航摄分区基准面，以及航线敷设方法。

（2）根据成图比例尺、测图精度、测图仪器设备和测图方法等选择航摄仪，并进行检定。

确定摄影比例尺、焦距、像幅以及需要配备的航摄附属仪器。

（3）根据项目的精度和提供成果的要求，选择确定采用光学航摄或者数码航摄。

（4）根据航摄仪器的具体情况组织试飞或试摄，确定和调整有关参数。

（5）确定飞行质量和摄影质量的检查要求，并根据情况按航摄规范的相关要求进行质量控制，对影像质量进行验收。

§9．2航空摄影案例

样题

简答题

（1）根据背景材料，试计算以下摄影参数：

一一摄影基准面；

一一相对航高、绝对航高；

一～摄区最高点和最低点的重叠度；

——能够满足规范要求进行航空摄影所需的最少分区数；

‘——摄区航线条数、每条航线像片数。

（2）航摄项目成果质量检查包括哪些主要内容?

（3）在什么情况下航摄仪需要检定?

检定的主要内容是什么?

9．2．1背景材料

1．摄区范围

摄区位于华北中部，范围东经114000’00'’～115030‘00’，北纬37000’00‘～38000‘00"。

摄区东西向132km，南北向112km，为一矩形区域，总面积为14784km2。

2．地理地貌概况

测区地势西高东低。

全测区包含平地和丘陵两种地形，海拔高度平地最低点为23m，最高海拔为247m。

测区内低点平均高程为32m，高点平均高程为198m。

3．航摄仪

本次航空摄影选用RC一30航摄仪，焦距选用152．4mm，像幅为23cm×23cm。

4．航空摄影基本技术要求

（1）航摄比例尺为1：

2万。

（2）航向重叠要求为65％，最小不得小于60％；旁向重叠要求为35％，最小不得小于25％。

（3）航线敷设按常规的东西向敷设；航向覆盖超出测区边界线不少于2条基线，旁向覆盖超出测区边界线不少于像幅的50％。

（4）采用GPS导航，按设计坐标曝光；不敷设构架航线。

9．2．2分析要点

测绘航空摄影项目主要包括航摄空域的申请、编写航空摄影技术设计书、航摄比例尺的选择、航摄分区的划分、航摄基本参数计算（航摄因子计算）、航摄季节和航摄时间的选择、航摄仪的选择与检定、航空胶片的选援和测定、航空摄影、航空摄影影像处理、成果质量检查和成果整理与验收共12个主要技术环节。

下面对其进行重点分析。

1．航摄空域的申请

航摄空域的申请工作，主要包括两项内容：

1）航摄计划的制定

根据航摄范围，编制航摄范围略图，航摄范围略图中应详细标注航摄范围线上所有折点的经纬度坐标，并制订出完成该航摄项目所需要的时间计划。

2）航摄空域的申请

由航摄项目所在的地方政府出具《航空摄影空域申请报告》，申请报告中应包括航摄范围的文字描述和所需要的航摄时间计划等内容；航摄范围域略图作为《航空摄影空域申请报告》的必要附件，一并报送航摄区域所属的大军区司令部。

随后应获得大军区司令部同意在该区域实施航空摄影的批复和大军区司令部下属军区空军司令部同意使用该区域空域的批复两个文件。

2．编写《航空摄影技术设计书》

测绘航空摄影应按《航空摄影技术设计规范》（GB／T19294—2003）执行。

一般来讲，航空摄影技术设计主要包括：

任务来源、摄区概况、主要技术依据、技术没计、实施方案、质量控制与保障、成果整理与包装和提交成果资料8个方面的内容。

3．航摄比例尺的选择

航摄比例尺应根据航测成图的特点，结合摄区的地形条件，在确保测图精度的前提下，本着有利于缩短成图周期、降低成本、提高综合效益的原则在表9—1规定的范围内选择。

表9-1成图比例尺与航摄比例尺、地面采样距离的对应关系

成图比例尺

航摄比例尺

地面采样距离（GSD）／cm

1：

500

1：

2000～1：

3500

4～7

1：

1000

1：

3500～1：

7000

7～14

1：

2000

l：

7000～l；14000

14～28

1：

5000

1：

10000～1：

20000

20～40

1：

10000

1：

200001：

32000

40～80

1：

25000

1：

25000～1：

60000

50～120

1：

50000

1：

50000

70～160

4．航摄分区的划分

航摄分区的划分是《航空摄影技术设汁书》技术设计章节中的主要环节。

1）航摄分区原则

划分航摄分区应遵循以下原则：

（1）分区的界线应与测图的图廓线一致。

（2）当航摄比例尺小于1：

7000时，分区内的地形高差不应大于相对航高的1／4（以分区的平均高度平面为摄影基准面的航高）；当航摄比例尺大于或等于1：

7000时，分区内的地形高差不应大于相对航高的1／6。

分区内的地形高差（△H）=h高平均一h低平均。

（3）在地形高差符合相关规定时，且能够确保航线的直线性的前提下，分区的跨度应尽量划大。

（4）当地面高差突变，地形特征差别显著或有特殊要求时，可以破图廓线划分航摄分区。

2）航摄分区摄影基准面高度的确定

航摄分区摄影基准面的高度，以分区内具有代表性的高点平均高程^高平均与低点平均高程h低平均之和的1／2求得。

3）航线方向和航线敷设方法

（1）通常情况下航线应按东西向或南北向直线飞行，航线应平行于图廓线。

位于摄区边缘的航线应敷设在外缘图廓线上或图廓线外。

在特定条件下，亦可根据地形走向与专业测绘的需要，沿线路、河流、海岸、境界等任意方向飞行。

（2）为了适应1：

2000以上大比例尺航测测图的特殊性，从航摄像片的最佳覆盖和简化方便作业考虑，当M像／M图=3～3．5（倍）时，航线应按图幅中心线敷设；当M像／M图=6～7（倍）时，航线应按旁向两相邻图幅的公共图廓线敷设。

（3）对于1：

5000、1：

1万比例尺航测测图，当M像／M图大于3.2（倍）时，航线应沿图幅中心线敷设；对于小于1：

1万比例尺航测测图时，通常摄影航线应与图廓线平行敷设。

（4）水域、海区航摄时，航线敷设应尽可能避免像主点落水，要确保所有岛屿覆盖完整，并能构成正常重叠的立体像对。

（5）荒漠、高山、荫蔽地区等和测图控制作业特别困难的地区，或根据用户的设计要求，可以敷设构架航线。

构架航线根据测图控制布点设计或用户的具体要求设置。

5．航摄基本参数计算（航摄因子计算）

航摄基本参数计算是《航空摄影技术设计书》技术设计章节中的主要环节。

航摄基本参数计算主要内容如下。

1）航摄分区计算

航摄分区主要依据测区的地形地貌情况，以满足上述第4条第

（1）款的要求计算。

2）分区高点平均高程和低点平均高程计算

（9—1）

其中：

hi高，hi低分别为分区内具有代表性的高点高程与低点高程；n为分区内具有代表性的高

（低）点个数。

3）分区基准面计算

（9—2）

4）相对航高和绝对航高计算

相对航高H相：

摄影时飞机相对分区基准面的航高；

绝对航高H绝：

摄影时飞机的海拔高度，单位为米（m）。

则

（9—3）

其中：

m为摄影比例尺分母．以千为单位；f为摄影仪焦距，以毫米为单位。

5）基线长度和航线间隔计算

（9—4）

其中：

bx,dy分别为像片上的摄影基线长度、航线间隔宽度，单位为毫米（mm）；Bx、Dy，分别为实地上的摄影基线长度、航线间隔宽度，单位为米（m）；Lx、Ly，分别为像幅长度和宽度，单位为毫米（mm）；px,py分别为像片航向和旁向标准重叠度；m为摄影比例尺分母（以千

为单位）。

6）分区航线条数、每条航线像片数和分区像片数计算

7）基准面、最高点和最低点航向与旁向重叠度计算

其中：

p‘x，q‘y分别为航摄像片的航向与旁向重叠度（％）；Δh为相对于摄影基准面的高差（△h=h基一待计算重叠度的高程），单位为米（m）。

8）相邻航片曝光时间间隔计算

（9-9）

其中：

△T为相邻航片曝光时间间隔，单位为秒（s）；Bx为实地基线长度，单位为米（m）；W为飞机飞行时的地速，单位为米／每秒（m／s）。

6．航摄季节和航摄时间的选择

对于航空摄影测量而言，航摄季节和航摄时间选择应遵循以下原则：

（1）航摄季节应选择本摄区最有利的气象条件，并要尽可能地避免或减少地表植被和其他覆盖物（如：

积雪、洪水、沙尘等）对摄影和测量的不良影响，确保航摄像片能够真实、清晰地显现地面细部。

（2）选择航摄时间，既要保证具有充足的光照度，又要避免过大的阴影，一般根据摄区太阳高度角和阴影倍数按表9—2选定。

表9-2太阳高度角和阴影倍数

地形类别

太阳高度角／（0）

阴影倍数／倍

平地

>20

≤3

丘陵地和一般城镇

>30

≤2

山地和大|中等城市

>45

≤1

陡峭山区和高层建筑密集的大城市

在当地正午前后1小时内

≤1

7．航摄仪的选择与检定

1）航摄仪的选择

应根据测图方法、仪器设备、比例尺和测图精度等要求综合选择与其匹配的航摄仪。

航摄仪的基本性能不应低于表9-3的要求。

表9-3航摄仪基本性能

项目

要求

像幅／mm

230×230

焦距／mm

85～310

有效使用面积内镜头分辨率

每毫米内不少于25线对

径向畸变差

焦距夭于90mm时，不大于0．015mm；

焦距小于或等于90mm时，不大于0．02mm

曝光时间／s

1／100～1／1000

色差校正范围（波长）／mm

400～900

2）航摄仪的检定

航摄仪检定应由具有相应资历的法定检验单位进行。

根据每台航摄仪的稳定状况，凡有下列情况之一者应进行检定：

-

（1）距前次检定时间超过两年；

（2）快门曝光次数超过20000次

（3）经过大修或主要部件更换以后；

（4）在使用或运输过程中产生剧烈震动以后。

航摄仪检定项目和检定精度应符合表9—4的要求。

表9-4航摄仪检定项目和检定精度

项目

检定主距

框标坐标

框标距离

径向畸变差

最佳对称主点坐标

自准直主点坐标

精度要求／ram

±0．005

±0．005

±0．003

±0．003

±0．005

±0．005

8．航空胶片的选择与测定

（1）根据摄区的地理位置、摄影季节、地面照度、景物反差和光谱特性等因素，正确选择反差系数、感光度、曝光宽容度和感色性能相适合的航空胶片。

（2）胶片边缘应平整、光滑、无毛刺和裂口。

（3）对所用的航空胶片除了有几何性能的要求外，对航空胶片的感光特性也必须进行测定。

测定的主要项目包括：

反差系数、感光度、曝光宽容度、灰雾密度、最小密度、最大密度，并绘出其感光特性曲线。

若采用数码航摄仪则不需考虑航空胶片的选择与测定

9．航空摄影

1）设备检测

在飞机起飞前，应对航摄仪系统进行正常检测，以确认航摄仪电路、机械传动部分工作正常，航摄仪的各项参数设置正确，镜头表面清洁干净，附属设备工作状态正常。

2）拍摄试冀

飞机到航摄的飞行高度后，进入航线之前，应拍摄前试片，返航前应拍摄后试片；试片的张数视具体情况而定，一般摄前试片和摄后试片均不少于5张为宜；这些试片用于整卷冲洗前的试验，以便设置正确的冲洗条件。

3）航空摄影

飞机进入预备线后，根据飞机的飞行状态应及时调整航摄仪的旋偏角，航摄仪旋偏角的初始调整应在预备线上完成。

正式开机作业后，应实时监测和调整航摄仪的旋偏角。

同时应通过监视检影器，实时掌握航线中的云量变化，做好记录。

在条件允许的情况下，对发现有云的航线（部分有云的航片）要及时补飞。

4）填写飞行日志

摄影员一登上飞机，即应开始填写飞行记录，飞行记录的主要内容包括：

登机时间、航摄仪检测情况、起飞时间、每条航线的起止片号、飞行方向、空中飞行气象变化情况、本架次补飞情况、降落时间和下机时问等信息。

10．航空摄影影像处理

1）配制冲洗药液

在配制冲洗药液前，应仔细阅读飞行记录表和冲洗参考表，并按照技术规范配制冲洗药液。

2）胶片冲洗

冲洗整筒胶片之前，首先要做试片的冲洗试验，以确定最佳的冲洗条件（胶片冲洗速度和药液温度），并按冲洗试验确定的参数进行整卷胶片的冲洗。

在冲洗过程中，应始终实时监控冲洗速度和药液温度，确保整卷胶片的冲洗质量。

3）像片印制

像片印制时，首先检查整卷的色调状况，印制试片，找出合格的曝光参数后进行批量像片印制。

印制不同架次像片时，应参考前～个架次像片的色调重新印制试片，确定新的曝光参数，以保证整个测区的像片色调一致。

若采用数码航空摄影，航空摄影处理工作则由专用的影像数据处理软件来完成。

11．成果质量检查

航空摄影成果检查主要包括：

像片重叠度，像片倾斜角，像片旋偏角，航线弯曲度，航高差，航摄区域覆盖，航线偏差，航摄漏洞，影像质量，压平误差，底片框标，其他记录影像及表观质量，底片水洗质量等。

航摄单位应按技术标准和航摄合同的规定对全部航摄成果资料逐项进行认真检查，详细填写检查记录，并编写检查报告。

12．成果整理与验收．

1）底片编号和注记

底片的编号与注记按《航空摄影产品的注记与包装》（GB／T16176—1996）的有关规定执行。

2）制作航片索引图或航片中心点结合图

航片索引图（航片中心点结合图）应能反映摄区内有效航线和有效航片的全貌，应能辨认出每条航线的航片号码。

索引图可按航摄分区或用户要求的分区范围分幅制作，同一摄区内相邻索引图之间应保持一定的重叠。

索引图幅面规格、注记内容和要求，按《航空摄影产品的注记与包装》（GB／T16176—1996）的有关规定执行。

。

3）编写航摄技术总结

按照技术标准和航摄合同要求，结合航摄项目实施的具体情况，编写《航摄技术总结》。

4）编制航摄资料移交书

航摄单位应按技术标准和航摄合同规定的工作内容编制航摄资料移交书。

航摄资料移交书的主要内容包括：

项目航摄总面积统计、航摄资料清单、航摄底片清单和航摄像片清单。

采用数码航空摄影时应有航摄像片数据清单。

5）需要移交的资料

航摄项目需要移交的资料主要包括：

（1）摄区范围图（含分区略图）；

（2）航片索引图（或航片中心点结合图）；

（3）航摄底片、晒印的像片；

（4）航摄仪技术参数（航摄仪检定表）；

（5）航摄底片压平质量检测数据表；

（6）航摄底片密度抽样测定数据表；

（7）航摄飞行}己录（或航摄飞行报告）；

（8）附属仪器记录数据和相关资料；

（9）成果质量榆查报告；

（10）技术总结；

（11）航摄资料移交书；

（12）合同规定的其他资料等。

6）验收报告

验收报告的主要内容应包括：

航摄工作概况、航摄技术标准、完成的航摄嘶棋和覆盖的图幅数、验收的依据、航摄仪技术参数、对成果资料质量的基本评价、存在的问题及分析处理意见等。

9．2．4参考答案

简答题

（1）根据背景材料，试计算以下摄影参数。

——摄影基准面；．

——相对航高、绝对航高；。

——摄区最高点和最低点的重叠度；

——能够满足规范要求进行航空摄影所需的最少分区数；

——摄区航线条数、每条航线像片数。

[参考答案]

能够满足规范要求进行航空摄影所需的最少分区数：

根据航摄分区原则，当航摄比例尺小于1：

7000时，分区内的地形高差不应大于相对航高的1／4；根据背景材料，该摄区的高差为224m，小于相对航高3048m的1／4，所以该摄区仅分一个分区便能满足规范要求。

（2）航摄项目成果质量检查包括哪些主要内容?

‘

【参考答案]

航空摄影成果检查包括：

相片重叠度、相片倾斜角，相片旋转角，航线弯曲度，航高差，航摄区域覆盖，航线偏差，航摄漏洞影像质量，亚平误差，底片框标，其他记录影像及表观质量，底片水洗质量等。

（3）在什么情况下航摄仪需要检定?

检定的主要内容是什么?

[参考答案]

根据每台航摄仪的稳定状况，凡有下列情况之一者应进行检定：

——距前次检定时间超过两年；

——快门曝光次数超过20000次；

——经过大修或主要部件更换以后；

——在使用或运输过程中产生剧烈震动以后。

检定的项目主要包括：

主距检定、框标坐标、框标距离、径向畸变差、最佳对称主点坐标和自准直主点坐标6个项目。