從數據獲取到處理,航測中這些術語你一定要弄懂

2022年10月31日10:00:05 科學 1065

數據獲取部分

  • 航片:
  • 顧名思義,利用航空攝影器拍攝的地面照片;
  • 地面分辨率:
  • 是衡量遙感圖像(或影像)能有差別地區分開兩個相鄰地物的最小距離的能力。超過分辨率的限度,相鄰兩物體在圖像(影像)上即表現為一個單一的目標。通常用單位長度內所能分辨出來的黑白相間的線對數(線對/毫米)來表示分辨率的大小。對於掃描圖像,通常以像元的大小來表示其分辨率(即能分辨的最小面積)。
  • 航片重疊率:
  • 同一條航線上相鄰兩張航片的重疊度;

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  • 旁向重疊率:
  • 相鄰航線上兩張航片的重疊度;

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  • 航攝比例尺:

攝影相片水平、地面取平均高程時,像片上的線段l與地面上相應的水平據L之比為攝影比例尺

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其中f為攝影機主距,H為航高

  • 航線彎曲

把一跳航線的航攝像片根據地物影像拼接起來,各張像片的主點連線不在一條直線上,而呈現為彎彎曲曲的折線,稱航線彎曲。其中航線彎曲度為航線最大彎曲矢量與航線長度之比的百分數。要求航線彎曲度<3%

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  • 五向飛行:

  • 指在執行拍照做三維模型的任務時,對目標進行前後左右上五個方向航拍,前後左右航線的角度為約-45°傾斜,上方航線為-90°正射;
  • 井字形飛行:

  • 同上,在測區上方執行兩條飛行航線,角度約為-60°;
  • 變高飛行(仿地):
  • 無人機根據測區地形自動生成變高航線,保持地面分辨率一致;

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  • 正射:
  • 無人機鏡頭呈-90°的時候拍攝的航片
  • 像片旋角

一張像片上相鄰主點連線與同方向框標連線間的夾角。要求像片旋角<6°。像片旋角過大會減少立體像對的有效範圍。

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  • 中心投影

投影射線會聚於一點的投影稱為中心投影。

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  • 平行投影

投影射線平行於某一個固定方向的投影。

斜投影:投影射線與投影平面斜交

正射投影:投影射線與投影平面正交。

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航攝像片為中心投影,地形圖為正射投影

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  • 像點位移
  • 當像片傾斜、地面起伏時,地面點在航攝像片上構像相對於理想情況下的構像所產生的位置差異。

攝影測量的主要任務之一:把地面按中心投影規律獲取的攝影比例尺航攝像片轉換成以測圖比例尺表示的正射投影地形圖。

  • 像片的方位元素:

  • 確定攝影瞬間攝影物鏡(攝影中心)與像片在地面設定的空間坐標系中的位置與姿態的參數,即確定這三者之間相關位置的參數;
  • 像片的內方位元素:
  • 表示攝影中心與像片之間相互位置的參數:f、x0、y0;
  • 像片的外方位元素:
  • 表示攝影中心和像片在地面坐標系中的位置和姿態的參數;
  • 空間後方交會:

恢復攝影時的光束,即將空間的模型納入到大地坐標系中,通過已知的像點坐標及其對應的大地坐標系下的坐標求解出相應的外方位元素(攝站坐標:Xs、Ys、Zs;三個轉角:φ、ω、κ;);

  • 空間前方交會:

在恢復攝影時的光束的前提下,通過共線方程求解出像點對應的大地坐標系下的坐標;

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  • 像片控制點測量:


像片控制點測量就是像片控制外業測量,測定像控點所對應地面點的地面坐標。

一般規定:
平面控制點和平高控制點對最近基礎控制點的平面位置中誤差不應超過地物點平面位置中誤差的1/5。
高程控制點和平高控制點對最近基礎控制點的高程中誤差不應超過基本等高距的1/l0。

  • 航測計算公式

  • 相對航高 = 主距f * 比例尺分母m = f * m (1:m)
  • 基準面高 = (最高點 + 最低點 )/ 2  
  • 絕對航高 = 基準面高 + 相對航高
  • m = 地面分辨率 / 像元大小
  • Lx相片寬度;Ly相片高度;
  • p航向重疊度;q旁向重疊度;
  • 攝影基線B = Lx*m*(1-p);
  • 航線間隔D = Ly*m*(1-q);
  • 分區航線條數 = 分區寬度 / D;
  • 每航線照片數 = 航線長度(分區長度)/ B;
  • 因為要求兩端需要超出攝區邊界不少於1條基線,因此要加上2B
  • 相片總數 = 分區航線條數 * 每航線照片數
  • 攝區模型數 = 分區航線條數 * (每航線照片數 - 1)



▐ 數據處理部分


  • 航攝比例尺

《攝影測量學》中的定義:航攝比例尺是航攝影像上一線段l與相應地麵線段L的水平距離之比:

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m就是航攝比例尺的分母,f為攝像機主距(焦距),H為平均高程面的攝影高度或者航高。這裡的航高一般為相對於某一水準面的相對航高。

  • 空三:
  • 全稱為空中三角測量,是立體攝影測量中,根據少量的野外控制點,在室內進行控制點加密,求得加密點的高程和平面位置的測量方法;
  • GSD 與飛行高度的關係:

飛行高度與地面影像分辨率成反比,飛行越高地面影像分辨率越低。

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H為飛行高度,f為鏡頭焦距,a為像元大小,GSD為地面影像分辨率


  • 航攝比例尺的選擇

成圖比例尺

航攝比例尺

地面分辨率(m)

地面採樣間

隔(GSD)/cm

1:500

1:2000~1:3500

0.1

4~7

1:1000

1:3500~1:7000

0.1

7~14

1:2000

1:7000~1:14000

0.2

14~28

1:5000

1:10000~1:12000

0.5

20~40

1:10000

1:12000~1:40000

1.0

40~80

1:25000

1:2.5萬~1:6萬

2.5

50~120

1:50000

1:3.5萬~1:8萬

5.0

70~160


  • 大、中、小比例尺地形圖

大比例尺地形圖:1:500-1:10000

中比例尺地形圖:1:25000-1:100000

小比例尺地形圖:1:250000-1:1000000


  • 1:500、1:1000、1:2000地形圖

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  • DEM:
  • 數字高程模型(Digital Elevation Model),簡稱DEM,是通過有限的地形高程數據實現對地面地形的數字化模擬(即地形表面形態的數字化表達),它是用一組有序數值陣列形式表示地面高程的一種實體地面模型,是數字地形模型(Digital Terrain Model,簡稱DTM)的一個分支,其它各種地形特徵值均可由此派生;

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  • DSM:
  • 數字地表模型(Digital Surface Model,縮寫DSM)是指包含了地表建築物、橋樑和樹木等高度的地面高程模型。和DEM相比,DEM只包含了地形的高程信息,並未包含其它地表信息,DSM是在DEM的基礎上,進一步涵蓋了除地面以外的其它地表信息的高程。在一些對建築物高度有需求的領域,得到了很大程度的重視;
  • DTM:
  • DTM(Digital Terrain Model)——數字地形模型是利用一個任意坐標系中大量選擇的已知x、y、z的坐標點對連續地面的一種模擬表示,或者說,DTM就是地形表面形態屬性信息的數字表達,是帶有空間位置特徵和地形屬性特徵的數字描述。x、y表示該點的平面坐標,z值可以表示高程、坡度、溫度等信息,當z表示高程時,就是數字高程模型,即DEM(Digital Elevation Model)。地形表面形態的屬性信息一般包括高程、坡度、坡向等。
  • DOM和TDOM:
  • DOM-數字正射影像圖(DOM,Digital Orthophoto Map)是對航空(或航天)相片進行數字微分糾正和鑲嵌,按一定圖幅範圍裁剪生成的數字正射影像集。它是同時具有地圖幾何精度和影像特徵的圖像。
  • DLG
  • DLG(Digital Line Graphic,數字線劃地圖)是與現有線劃基本一致的各地圖要素的矢量數據集,且保存了各要素間的空間關係信息和相關的屬性信息,是4D產品的一種。

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  • 4D產品:
  • 隨着測繪技術和計算機技術的結合與不斷發展,地圖不再局限於以往的模式,現代數字地圖主要由DOM(數字正射影像圖)、DEM(數字高程模型)、DRG(數字柵格地圖)、DLG(數字線劃地圖)以及複合模式組成。

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