第二章 影像獲取

攝影測量學(xué)

第二章影像獲取§2-2遙感影像獲取三峽庫區(qū)衛(wèi)星圖第二章影像獲取2-1航空影像獲取2-2遙感影像獲取

航空攝影機普通數(shù)字攝影機

衛(wèi)星光學(xué)影像衛(wèi)星雷達影像§2-1航空影像獲取航空攝影測量，具有成圖速度快、精度高、不受氣候及季節(jié)的限制等優(yōu)點，一直是我國基本地圖成圖的主要方式。航空攝影測量主要使用的是專用的量測航空攝影機，隨著數(shù)字攝影測量的發(fā)展，有時也使用普通數(shù)字攝影機。注意:航空攝影機與普通數(shù)字攝影機是有差別的！航空攝影機框幅式光學(xué)航空攝影機數(shù)字航空攝影機航空攝影測量普通數(shù)字攝影機§2-1航空影像獲取1、框幅式光學(xué)航空攝影機

框幅式光學(xué)航空攝影機是基于膠片的光學(xué)模擬攝影機，框標式是指每次攝影只能取得一幀影像，像幅尺寸多為23cm×23cm，主要的工作平臺為飛機。

航空攝影機是一種專門設(shè)計的大像幅的攝影機，也稱航攝儀。目前，航空攝影機多數(shù)還是基于膠片的光學(xué)攝影機，隨著數(shù)字技術(shù)與數(shù)字攝影測量的發(fā)展，大像幅的數(shù)字航空攝影機已經(jīng)開始使用。一、航空攝影機§2-1航空影像獲取航空攝影機除了有較高的光學(xué)性能、攝影過程的高度自動化外，還有框標裝置，即在固定不變的承片框上，四個邊的中點各安置一個機械標志---框標。具有框標裝置的航空攝影機稱為量測攝影機。承片框四邊的中點有一個齒形標記，稱為機械框標，有的航空攝影機在承片框四隅各有一個用光源照明的光學(xué)框標，兩種框標依其位置稱為邊框標和角框標。連接邊框標或角框標可構(gòu)成像平面框標直角坐標系，通常x軸接近航空攝影時的飛行方向。攝影機分類焦距(mm)像場角（度）短焦距攝影機<150>100（特寬）中焦距攝影機150～30070～100（寬角）長焦距攝影機>300≤70（常角）攝影機分類1、框幅式光學(xué)航空攝影機重要概念：航空攝影機物鏡中心至底片面的距離是固定值，稱為攝影機的主距，通常用f表示。焦距相同，像角越大，攝影范圍也越大。數(shù)碼航空攝影是指利用數(shù)碼航攝儀進行的航空攝影。數(shù)碼攝影儀采用當前最為先進的CCD成像技術(shù)、計算機技術(shù)以及快速數(shù)據(jù)存儲技術(shù)等高度集成的航攝相機。數(shù)碼航攝儀拍攝的航片直接為數(shù)碼影像，經(jīng)過后期快速的數(shù)據(jù)處理后可直接進行空三和4D產(chǎn)品（數(shù)字線劃地形圖DLG，數(shù)字高程模型DEM，數(shù)字正射影像圖DOM和數(shù)字柵格地圖DRG）生產(chǎn)，無須膠片航攝儀所需要的沖洗印相和掃描過程。數(shù)碼航攝儀色彩還原能力強，影像清晰度高，質(zhì)量好。目前比較成熟的數(shù)碼航攝儀有瑞士Leica公司的ADS40/80數(shù)碼航攝儀、德國Intergraph公司的DMC數(shù)碼航攝儀。進口的數(shù)字航攝儀價格昂貴，一套1600多萬RMB，實用性也不理想。2、數(shù)字航空攝影機§2-1航空影像獲取§2-1航空影像獲取2007年6月20日由劉先林院士帶隊研發(fā)、具有知識產(chǎn)權(quán)的SWDC數(shù)字航空攝影儀系列產(chǎn)品發(fā)布會在京舉行，標志著國產(chǎn)數(shù)字航空攝影儀正式走向市場。SWDC系列產(chǎn)品作為空間信息獲取與更新的重要技術(shù)手段，填補了國內(nèi)空白，高程精度指標達到同類產(chǎn)品的國際領(lǐng)先水平，整體技術(shù)指標達到國際先進水平。數(shù)字航攝儀的優(yōu)點：1、可同時獲取黑白、天然彩色及彩紅外數(shù)字像；2、無需膠片、免沖洗、免掃描；3、可以更真實、準確地反映出圖像的亮度信息。§2-1航空影像獲取掃描影像與直接攝取的數(shù)字影像比較§2-1航空影像獲?。?）、DMC數(shù)字航空攝影機

數(shù)字成圖相機(DigitalMappingCamera，簡稱DMC)系統(tǒng)是一個專門用于光譜攝影的高分辨率和高精度數(shù)字攝影系統(tǒng)，它的設(shè)計思想基于取代傳統(tǒng)的膠片式攝影相機，DMC技術(shù)上突破的標志在于從完成小比例尺攝影項目到能夠完成高精度、高分辨率的大比例尺航攝工程項目。

這里主要介紹兩種數(shù)字航攝儀：（1）、DMC數(shù)字航空攝影機；（2）、ADS40數(shù)字航空攝影機?！?-1航空影像獲?。?）、DMC數(shù)字航空攝影機DMC鏡頭系統(tǒng)是由8個鏡頭組合而成，其中4個全色鏡頭，4個多光譜鏡頭，一次飛行可同步獲取黑白、真彩色和彩虹外像片數(shù)據(jù)。四個全色鏡頭獲得4個中心投影的影像可以合成1幅虛擬中心投影的影像。全色影像可以和多光譜影像融合，獲得彩色影像。§2-1航空影像獲?。?）ADS40數(shù)字航空攝影機

ADS40數(shù)字航攝儀由瑞士徠卡公司出品，一次攝影可以同時獲取多個通道的黑白、彩色和彩虹外影像。該航攝儀必須與IMU/DGPS系統(tǒng)集成來對每行掃描數(shù)據(jù)進行校正。ADS40的出現(xiàn)使得遙感和攝影測量之間的界限更加模糊，它采用航天平臺的傳感器技術(shù)，飛行在比其他航攝儀工作高度更高的大氣層空間，能夠同時采集地面大范圍的全色和多光譜影像，是一種適合中小比例制圖需求的數(shù)字航攝系統(tǒng)?！?-1航空影像獲?。?）ADS40數(shù)字航空攝影機§2-1航空影像獲取攝影員在操縱ADS40航攝儀

ADS40攝影航帶影像§2-1航空影像獲取二、普通數(shù)字攝影機與有框標裝置的光學(xué)框標式航空攝影機相比，普通數(shù)字攝影機沒有框標裝置，物鏡的畸變差較大，其種類也很多。對于高檔的數(shù)碼相機，一般由高檔的光學(xué)相機機身和數(shù)碼機背構(gòu)成。數(shù)碼機背由圖像傳感器和數(shù)字處理系統(tǒng)等部分組成，與普通數(shù)碼相機相比，最大的不同是沒有鏡頭和快門等結(jié)構(gòu)，只有附加在傳統(tǒng)相機機身上才能拍攝使用?！?-2遙感影像獲取遙感通常指通過某種傳感器裝置，在不與被研究對象直接接觸的情況下，獲取其特征信息，并對這些信息進行提取、加工、表達和應(yīng)用的一門科學(xué)與技術(shù)。遙感技術(shù)包括傳感器技術(shù)，信息傳輸技術(shù)，信息處理、提取和應(yīng)用技術(shù)，目標信息特征的分析與測量技術(shù)等。（1）、遙感技術(shù)的定義（2）、遙感技術(shù)的分類一、遙感技術(shù)§2-2遙感影像獲?。?）、遙感技術(shù)的發(fā)展特點1、追求更高的空間分辨率；2、追求更細的光譜分辨率；3、綜合多種遙感器的遙感衛(wèi)星平臺；4、多波段、多極化、多模式合成孔徑雷達衛(wèi)星；5、斜視、立體觀測、干涉測量技術(shù)的發(fā)展?！?-2遙感影像獲取二、常用的遙感衛(wèi)星（1）、陸地衛(wèi)星（Landsat）第一顆陸地衛(wèi)星是美國1972年發(fā)射的，是世界上第一次發(fā)射的真正的地球觀察衛(wèi)星。迄今共發(fā)射了7顆衛(wèi)星，但第6顆發(fā)射失敗，現(xiàn)在運行的是第5號和第七號衛(wèi)星。Landsat陸地衛(wèi)星包含了五種類型的傳感器，分別是反束光攝像機（RBV），多光譜掃描儀（MSS），專題成像儀（TM），增強專題成像儀（ETM）以及增強專題成像儀+（ETM+）。

其軌道高度約705km，為近圓形太陽同步軌道，運行一圈約99分鐘，每16天覆蓋全球一次?！?-2遙感影像獲取目前，Landsat遙感影像數(shù)據(jù)可以在網(wǎng)上免費獲得。用戶通過美國NASA的EROS（EarthResourcesObservationandScienceCenter，美國地球資源觀測中心）（/）免費下載這些數(shù)據(jù)。第四、第五顆衛(wèi)星的多波段掃描儀的地面分辨率是80m，專題成像儀TM（ThematicMapper）除第6波段為120m外，其他都是30m。陸地衛(wèi)星7號于1999年4月15日由美國航空航天局發(fā)射，攜帶了增強型專題成像傳感器（ETM+）。它是陸地星-6的改進型。ETM影像數(shù)據(jù)可用來制作與更新1：10萬、1：25萬地圖。

§2-2遙感影像獲取美國陸地衛(wèi)星(LANDSAT)Landsat遙感影像中國區(qū)示意圖§2-2遙感影像獲?。?）、法國SPOT衛(wèi)星

繼1986年以來，法國先后發(fā)射了斯波特—１、2、3、4對地觀測衛(wèi)星。斯波特—1、2、3采用832km高度的太陽同步軌道，軌道重復(fù)周期為26天。衛(wèi)星上裝有兩臺高分辨率可見光相機(HRV)，可獲取10m分辨率的全色遙感圖像以及20m分辨率的三譜段遙感圖像。斯波特—4衛(wèi)星遙感器增加了新的中紅外譜段，可用于估測植物水分，增強對植物的分類識別能力，并有助于冰雪探測。該衛(wèi)星還裝載了一個植被儀，可連續(xù)監(jiān)測植被情況。斯波特—5是新一代遙感衛(wèi)星，其分辨率更高，即將向全世界提供服務(wù)。目前SPOT衛(wèi)片的最高分辯率是2.5米，可用來制作與更新1：1萬地圖。§2-2遙感影像獲?。?）、法國SPOT衛(wèi)星SPOT衛(wèi)星影像§2-2遙感影像獲?。?）、美國IKONOS衛(wèi)星IKONOS衛(wèi)星于1999年9月24日發(fā)射成功，是世界上第一顆提供高分辨率衛(wèi)星影像的商業(yè)遙感衛(wèi)星。衛(wèi)星飛行高度680km，每天繞地球14圈，每3天就可以采集到地球上任何區(qū)域0.8米分辨率的圖像。星上裝有柯達公司制造的數(shù)字相機。相機的掃描寬度為11km，可采集1m分辨率的黑白影像和4m分辨率的多波段(紅、綠、藍、近紅外)影像。由于其分辨率高、覆蓋周期短，故在軍事和民用方面均有重要用途。目前IKONOS衛(wèi)星影像的分辯率是1m,可用業(yè)制作與更新1：5000地圖。IKONOS衛(wèi)星的成功發(fā)射不僅實現(xiàn)了提供高清晰度且分辨率達1米的衛(wèi)星影像，而且開拓了一個新的更快捷,更經(jīng)濟獲得最新基礎(chǔ)地理信息的途徑，更是創(chuàng)立了嶄新的商業(yè)化衛(wèi)星影像的標準?！?-2遙感影像獲?。?）、美國IKONOS衛(wèi)星§2-2遙感影像獲取IKONOS（分辨率1米）§2-2遙感影像獲取（4）、美國Quickbird衛(wèi)星QuickBird衛(wèi)星是2001年10月18日在美國發(fā)射成功的商業(yè)衛(wèi)星，在當時是分辨