航空摄影理论基础

航空摄影理论基础_现代测绘科学技术

    3.2.2　航空摄影理论基础

    摄影就是利用光学成像原理，通过物镜成像，用影像记录介质(感光材料或影像传感器)并把它们真实地记录下来的过程。空中摄影就是从空中对地球表面进行摄影。与地面摄影不同，空中摄影有其自身的特点和特殊的要求，这些特点和要求是与所获取资料的用途和摄影的特殊条件有关的。

    一般来说，在离地面10km高度以下进行的摄影称为航空摄影，在高度超越稠密大气层(40km)，但仍处于地球引力范围以内的摄影成为航天摄影。

    空中摄影是以摄影学为原理的一种主要遥感技术。遥感就是不直接接触物体本身，而是通过电磁波来探测地球或其他星体的物体性质与特点的一门综合性的探测技术。具体地讲，是指在高空和外层空间的各种平台上，运用各种传感器获取反映地表特征的各种图像数据，通过传输、变换和处理，提取感兴趣的信息，实现研究物体空间形状、位置、性质、变化及其与环境间相互关系的一门现代应用技术科学。

    图像就是对物体反射或辐射能量的记录。用图像的色调浓淡(密度)表示能量强度并记录在胶片上的就是摄影图像或称为模拟图像(简称影像)。用数字的大小表示能量强度，并以二进制为单位记录在磁带上的图像称为数字扫描图像或离散图像。

    按照图像获取的方式，可以将遥感技术分成被动方式和主动方式。凡是遥感器自身不发射信号，只接收来自物体所反射或辐射能量而获取数据的方式称为被动方式。被动方式遥感包括了光学摄影法(摄影与空中摄影)、光电摄像法(反束光导管电视摄像系统)和光学机械扫描法(多光谱扫描仪)。遥感器通过自身发射信号，然后再接收物体反射回来的信号的方式称为主动方式。主动方式遥感包括微波雷达和激光雷达。

    显然，摄影在遥感技术的原始数据获取中占有重要的地位。早在1839年成功地摄取第一张像片以来，就建立了“摄影术”，这是遥感的雏形，是遥感技术发展的最初阶段。由于航空技术的兴起，在20世纪初期形成了航空摄影测量学，并利用航空像片进行地形测绘、资源调查和军事侦察。到60年代初期，在美国的水星MA-4飞船上第一次摄取了地面像片。随着航天技术的不断发展，在1983年11月30日，又第一次从航天飞机上利用测图航摄仪(RMK30/23)成功地拍摄到1∶82万的航空像片，成为编制1∶10万地形图或修测1∶5万地形图的宝贵资料。2000年在ISPRS阿姆斯特丹大会上，首次展示了大幅面的数码航空摄影相机以来，数码量测航空相机的发展受到了很大的重视。目前，数码航摄仪已由试验阶段开始进入实际使用中，为遥感技术获取原始数据增添了新的技术手段。

    航空摄影测量是将摄影机安装在飞机上，对地面摄影，这是摄影测量最常用的方法。图3-2-1表示航空摄影的原理，摄影时飞机沿预先设定的航线进行摄影，相邻影像之间必须保持一定的重叠度——称为航向重叠，一般应大于60%，互相重叠部分构成立体像对。完成一条航线的摄影后，飞机进入另一条航线进行摄影，相邻航线影像之间也必须有一定的重叠度，称为旁向重叠，一般应大于20%。

    

    

    图3-2-1　航空摄影的原理图

    利用航空摄影测绘地形图，比例尺一般为1∶5万、1∶1万、1∶5000、1∶2000、1∶1000、1∶500等。其中1∶5万、1∶1万为国家、省级基本地形图，它们常用于大型工程(如水利、水电、铁路、公路)的初步勘测设计，1∶2000、1∶1000、1∶500主要应用于城镇的规划、土地、房产管理，1∶5000、1∶2000一般用于大型工程设计用图。