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1、什么是航片
2、什么是遙感地圖、航空地圖、電子地圖和影像地圖？有什么區(qū)別？
3、航
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什么是航片
航片就是航空像片，航空像片又稱航攝像片。泛指用航空攝影裝置拍攝的各類遙感像片。種類很多。按攝影機(jī)結(jié)構(gòu)和成像方式分為畫幅式、全景式和連續(xù)條帶式。畫幅式航空像片又可按像幅大小分為小像幅，如70×70毫米2；標(biāo)準(zhǔn)像幅，如18×18厘米2和23×23厘米2和大像幅，如23×46厘米23種。按攝影機(jī)在曝光瞬間的姿態(tài)，分為豎直攝影、傾斜攝影和垂直攝影3種。按影像比例尺分為超小比例尺、小比例尺、中比例尺、大比例尺和超大比例尺等。按感光膠片的感光特性分為全色、彩色、全色紅外、彩色紅外和多波段航空像片。其中，全色、全色紅外和單波段多波段均為黑白航空像片；彩色航空像片有天然色和由多波段片合成的近似天然色兩種；彩色紅外和由多波段片假彩色合成的均是假彩色像片。就用途而言，畫幅式測量攝影機(jī)攝取的全色黑白航空像片，主要用于地形測圖，其他各類航空像片多用于各種專題判讀與制圖。 衛(wèi)片，是衛(wèi)星遙感圖像的通稱。衛(wèi)片是通過人造衛(wèi)星上裝載的對地觀測遙感儀器對地球陸地表面進(jìn)行觀測所獲得的遙感圖像。與航空像片相比，衛(wèi)片的地面分辨率較低，因此只能用來進(jìn)行比例尺較小的土地資源調(diào)查。 與航空像片相比，衛(wèi)片的突出優(yōu)點(diǎn)是：宏觀性強(qiáng)、覆蓋面積大；多時相重復(fù)，資料更新快，現(xiàn)勢性強(qiáng)；以多波段方式觀測，可反映地物光譜特征；以數(shù)字方式記錄，除制成圖像產(chǎn)品以外，還可提供數(shù)字產(chǎn)品，便于進(jìn)行各種專業(yè)用途的計(jì)算機(jī)處理；觀測平臺高，幾何畸變小，在計(jì)算機(jī)圖像幾何精糾正之后制作的衛(wèi)片，一般專業(yè)用圖可不經(jīng)糾正直接成圖；用于土地詳查可大大加快調(diào)查進(jìn)度，節(jié)省經(jīng)費(fèi)等。此外，大多數(shù)衛(wèi)片可公開發(fā)售，無保密性，易于購買使用，同時價格相對低廉，一般相同面積區(qū)域的衛(wèi)片成本不到航片的十分之一。 當(dāng)然，衛(wèi)星遙感也有其局限性，主要是地面分辯力低，成圖比例尺偏小。以陸地衛(wèi)星TM圖像為例，一般可滿足1∶20萬成圖精度的資源調(diào)查和專題制圖。個別地區(qū)及相應(yīng)的時相、波段組合，可進(jìn)行127;1∶5萬?∶10萬比例尺調(diào)查。它不能滿足農(nóng)區(qū)土地詳查的精度要求，但可以滿足我國北方和西部地區(qū)半農(nóng)半牧區(qū)以及農(nóng)、林、牧兼營地區(qū)的成圖精度要求。其次衛(wèi)片一般不具備立體觀測特性，不便于立體觀察和測制地形圖。新型的資源衛(wèi)星，如SPOT衛(wèi)星圖像則可以克服上述兩個缺陷，其成圖精度可達(dá)1∶2.5萬—1∶5萬，127;也做立體觀測，但SPOT衛(wèi)星圖像資料成本高，不便推廣使用。 總的說來，航空像片一般分辨率較高，影像清晰而且細(xì)致，反映的地物也較豐富，比較容易判讀。但是航片獲取成本也較高，而且它屬于中心投影，校正處理比較復(fù)雜。一般在局部范圍和制作大比例尺時使用。
什么是遙感地圖、航空地圖、電子地圖和影像地圖？有什么區(qū)別？
一、性質(zhì)不同
1、遙感地圖：是一種以遙感影像和一定的地圖符號來表現(xiàn)制圖對象地理空間分布和環(huán)境狀況的地圖。
2、航空地圖：是供航空使用的各種專用圖的統(tǒng)稱。
3、電子地圖：是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，以數(shù)字方式存儲和查閱的地圖。
4、影像地圖：是指一種帶有地面遙感影像的地圖。
二、特點(diǎn)不同
1、遙感地圖：影像地圖具有豐富的地面信息，內(nèi)容層次分明，圖面清晰易讀，充分表現(xiàn)出影像與地圖的雙重優(yōu)勢。
2、航空地圖：航空地圖只表示與飛行有關(guān)的地理要素，如海洋、河流、湖泊、地形、主要居民地平面輪廓形狀、森林范圍以及鐵路和主要公路等。
3、電子地圖：可以快速存取顯示；可以實(shí)現(xiàn)動畫；可以將地圖要素分層顯示；利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將地圖立體化、動態(tài)化，令用戶有身臨其境之感。
4、影像地圖：影像地圖的特點(diǎn)在于以地表影像直接顯示自然地理要素和某些易于識別的地物，如地勢、地貌、水系、森林、耕地、居民點(diǎn)、道路網(wǎng)等。
三、要素不同
1、遙感地圖：在遙感影像地圖中，圖面內(nèi)容要素主要由影像構(gòu)成，輔助以一定地圖符號來表現(xiàn)或說明制圖對象。
2、航空地圖：表示與飛行有關(guān)的地理要素。
3、電子地圖：早期使用位圖式儲存，地圖比例不能放大或縮小，現(xiàn)代電子地圖軟件一般利用地理信息系統(tǒng)來儲存和傳送地圖數(shù)據(jù)。
4、影像地圖：利用航空像片或衛(wèi)星遙感影像，通過幾何糾正、投影變換和比例尺歸化，運(yùn)用一定的地圖符號、注記。
航空影像與地形圖有何區(qū)別
地形圖是特殊的一種航空攝影相片得來的，航空攝像是地形圖的一個基礎(chǔ)。 地形圖指的是地表起伏形態(tài)和地物位置、形狀在水平面上的投影圖。具體來講，將地面上的地物和地貌按水平投影的方法（沿鉛垂線方向投影到水平面上），并按一定的比例尺縮繪到圖紙上，這種圖稱為地形圖。 而航空攝像按像片傾斜角分類（像片傾斜角是航空攝影機(jī)主光軸與通過透鏡中心的地面鉛垂線（主垂線）間的夾角），可分為垂直攝影和傾斜攝影。 傾斜角等于0°的，是垂直攝影，這時主光軸垂直于地面（與主垂線重合），感光膠片與地面平行。但由于飛行中的各種原因，傾斜角不可能絕對等于0°，一般凡傾斜角小于3°的稱垂直攝影。由垂直攝影獲得的像片稱為水平像片。水平像片上地物的影像，一般與地面物體頂部的形狀基本相似，像片各部分的比例尺大致相同。水平像片能夠用來判斷各目標(biāo)的位置關(guān)系和量測距離。 傾斜角大于3°的，稱為傾斜攝影，所獲得的像片稱為傾斜像片。這種像片可單獨(dú)使用，也可以與水平像片配合使用。
航空攝影像片特性
航空攝影是以飛機(jī)或氣球作為遙感平臺，使用攜帶的航空攝影機(jī)在空中對地面，以攝影方式進(jìn)行目標(biāo)物信息的收集、處理，獲取各種圖像、數(shù)據(jù)的全過程。攝影方式所使用的傳感器，主要有航空攝影機(jī)和多光譜攝影機(jī)。攝影方式獲取的像片具有信息量大，分辨率高等特點(diǎn)，還可以獲取地物從可見光到近紅外各個波段的光譜輻射。但因受感光乳劑的限制，只能獲取波長為 0. 3 ～1. 3μm 的近紫外、可見光和近紅外光譜信息，而且只能在白天成像。
( 一) 像片的種類
按航攝儀主光軸與鉛垂線的關(guān)系，可將航空攝影分為垂直攝影和傾斜攝影。垂直攝影是指航攝儀主光軸保持鉛垂方向，其與鉛垂線最大夾角不得超過 3°，所獲得的像片稱為水平航空像片; 若夾角超過 3°，為傾斜攝影，獲得的航空像片稱為傾斜航空像片。
按照工作任務(wù)和目的，航空攝影可分為單張像片攝影、帶狀航空攝影和區(qū)域航空攝影。
按航空遙感平臺的高度可分為: 高空航空攝影 ( 平臺高度大于 9km) ; 中空攝影 ( 高度 6 ～9km) ; 低空攝影 ( 高度小于 6km) 。中空、高空遙感，其成像比例尺小、包括的面積大，適用于較大范圍的普查; 低空航空遙感，可獲得較大比例尺的圖像，是目前應(yīng)用最廣泛的遙感手段。
按感光材料的不同，可分為全色黑白攝影、黑白紅外攝影、彩色攝影、彩色紅外攝影及多光譜攝影等。
( 二) 地面覆蓋與影像重疊
航空攝影為保證連續(xù)覆蓋和像對立體觀察，相鄰像片間需要有部分影像重疊 ( 圖 3-29) ，沿航線方向的稱航向重疊，重疊率要求達(dá)到 60% 或不少于 53% ，具有這種重疊關(guān)系的兩張相鄰像片稱立體像對; 兩條相鄰航線間的影像重疊稱旁向重疊，重疊率通常為20% ～ 30% 。地形起伏強(qiáng)，重疊率相應(yīng)要加大。
圖 3-29 航空攝影的地面覆蓋
( 三) 空間特性
1. 投影性質(zhì)及比例尺
航空像片是地面的中心投影，受地面起伏和像片傾斜的影響，像片上各處影像比例尺會不一致。平坦地面的水平航空像片，影像比例尺處處一致，且與線段的方向及長短無關(guān)，為 1/m = f/H，航高一定，焦距越長，影像比例尺越大，地面覆蓋范圍越小 ( 圖 3-30) ; 焦距一定，航高越大，影像比例尺越小，地面覆蓋比例尺越大 ( 圖 3-31) 。在地形起伏地區(qū)，由于各影像點(diǎn)相對航高不一致，不同高程處的地物影像比例尺不同 ( 圖 3-32) ，高差越大，相對航高差越大，比例尺差別越大，只有在同一高程上的地物，影像比例尺才相同。因此，地形起伏地區(qū)的航空像片比例尺只能概略表示。航攝技術(shù)鑒定書提供的航高為航測高差儀記錄的像底點(diǎn)的航高，用此航高計(jì)算的比例尺為主比例尺，通常以主比例尺代表像片比例尺。
2. 地形起伏引起的像點(diǎn)位移與影像畸變
根據(jù)中心投影的原理，由于地形起伏，任何高于或低于基準(zhǔn)面的地面點(diǎn)投影在水平像片上的像點(diǎn)，相對于在基準(zhǔn)面上垂直投影的像點(diǎn)，都有位置移動。由中心投影造成，在地面上平面坐標(biāo)相同但高程不同的點(diǎn)，在像片面上的像點(diǎn)坐標(biāo)不同，這種像點(diǎn)位置的移動，稱像點(diǎn)位移 ( 投影差) 。
如圖 3-33 所示，T0為基準(zhǔn)面 ( 地底點(diǎn) N 所在的水平面) ，A 點(diǎn)高于 T0，高差為 Δh，A0為 A 在 T0上的垂直投影，a，a0為 A，A0在像片上的像點(diǎn)，線段 a a0則為 A 點(diǎn)與 T0高差在像平面上的像點(diǎn)位移 ( δh) ，同理 b b0為低于 T0的 B 點(diǎn)在像平面上的像點(diǎn)位移( － δh) 。根據(jù)相似三角形對應(yīng)邊成比例，導(dǎo)出像點(diǎn)位移量 ( δh) 的計(jì)算公式:
圖 3-30 焦距對地面覆蓋范圍的影響
圖 3-31 航高對地面覆蓋范圍的影響
圖 3-32 地形起伏對像片比例尺的影響( 據(jù)朱亮璞，1981)
δh= ± Δh·r / H
式中: r 是像點(diǎn)至像底 ( 主) 點(diǎn)的距離稱向徑，H 為航高，Δh 為地面點(diǎn)與 T0的高差，高于 T0時取 “+ ”，低于 T0時取 “－ ”。
根據(jù)上式，像點(diǎn)位移的規(guī)律是: ①δh與 r 成正比，像點(diǎn)距像底 ( 主) 點(diǎn)越遠(yuǎn)，像點(diǎn)位移量越大，像幅中心部分像點(diǎn)位移量小，像底 ( 主) 點(diǎn)處，r = 0，是唯一沒有像點(diǎn)位移的點(diǎn); ②δh與 Δh 成正比，高差越大，像點(diǎn)位移量越大，像點(diǎn)位移發(fā)生在以像底 ( 主)點(diǎn)為中心的輻射線，即像點(diǎn)與像底 ( 主) 點(diǎn)的連線上，當(dāng) Δh 為正值時，δh為正值，像點(diǎn)背離像底 ( 主) 點(diǎn)向外移動 ( 由 a0向 a 移動) ，當(dāng) Δh 為負(fù)值時，δh為負(fù)值，像點(diǎn)朝向像底 ( 主) 點(diǎn)方向移動 ( 由 b0向 b 移動) ; ③δh與 H成反比，航高越大，像點(diǎn)位移量越小。
圖 3-33 因地形起伏引起的像點(diǎn)位移
3. 空間分辨率
航空像片的分辨率是指一幅像片內(nèi)能辨別相鄰兩個物體的能力，通常分為影像分辨率和地面分辨率兩種類型。影像分辨率是指像片或底片上 1mm 距離內(nèi)能夠分辨出線條的數(shù)目。影像分辨率受成像系統(tǒng)的質(zhì)量 ( 分辨能力) 和感光材料的質(zhì)量所制約。地面分辨率是指在離地面一定高度的空中所獲得的圖像資料，經(jīng)過航攝儀器 ( 透鏡組) 或其他電子儀器的放大，所能觀察到地面最小物體的尺寸。航空像片影像分辨率一般在 25 ～100 線對/mm。地面分辨率與影像分辨率和比例尺有關(guān)，三者關(guān)系為
遙感地質(zhì)學(xué)
例如，一幅 1∶50000 的航空像片，影像分辨率為 40 線對/mm，則其地面分辨為50000 /40 × 1000 = 1. 25 ( m) 。
航空像片分辨率除受透鏡和感光材料影響外，還受物體的形狀、物體之間的反差、光照條件、攝影與感光片的沖洗技術(shù)等因素的影響。
( 四) 航空像片的波譜特性
各種航空像片都是以色調(diào)或色彩以及由它們組合成的形態(tài)特征反映地物反射的電磁波的信息，因此影像色調(diào)或色彩是地物反射波譜特性的顯示，是從波譜學(xué)識別地物的重要解譯標(biāo)志。
色調(diào)指黑白像片上影像黑白深淺的程度，是地物反射的電磁波與感光膠片產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)的記錄。不同地物反射波譜特性不同，在像片上呈現(xiàn)為不同的色調(diào)。一般在膠片感光波段或多波段的相應(yīng)通道，反射率高的物體，色調(diào)淺，反射率低的物體，色調(diào)深，即地物影像色調(diào)的深淺與膠片的感色性有關(guān)。色調(diào)差別用灰階 ( 或灰度) 表示，從白到黑分為白、灰白、淡灰、淺灰、灰、暗灰、深灰、淡黑、淺黑、黑十級。
黑白全色像片，消色物體影像色調(diào)與物體本色一致或接近，彩色物體影像色調(diào)與物體原色有一定的對應(yīng)關(guān)系 ( 表 3-18) 。
黑白紅外像片影像色調(diào)深淺取決于地物對近紅外波的反射強(qiáng)度，與人眼對物體的感受無關(guān)。健康植物，特別是闊葉樹，對近紅外波反射強(qiáng)度大，呈明亮的淺色調(diào)，水體因強(qiáng)烈吸收近紅外波而呈暗 ( 黑) 色調(diào)。
多波段黑白像片影像色調(diào)，主要取決于地物對多波段航空攝影機(jī)各通道相應(yīng)波段電磁波的反射強(qiáng)度。這對彩色物體尤為重要，如在 0. 6 ～0. 7μm 之間的通道，褐紅色土壤或巖石主要反射 0. 6 ～0. 7μm 的橙紅光，影像呈淺色調(diào)，而植物對此波段的光反射很弱，影像為暗色調(diào)。
天然彩色像片記錄地物選擇性反射的可見光，影像色彩與地物原色基本一致，故又稱真彩色像片。影像色彩豐富，立體感強(qiáng)，不同顏色地物一目了然。
表 3-18 黑白全色像片彩色地物原色與影像色調(diào)對應(yīng)關(guān)系
彩色紅外像片影像色彩是象征性的，由其膠片結(jié)構(gòu)可知，它不記錄藍(lán)光，地物反射的綠光、紅光、近紅外波分別記錄成藍(lán)色、綠色和紅色，所以是一種假彩色像片，影像色彩與地物原色不同。如反射綠光且強(qiáng)烈反射近紅外波的綠色植物，其彩色紅外影像為品紅色。彩色紅外影像與地物原色的對比關(guān)系見表3-19。由于它所記錄的地物波譜向長波方向推移，與天然彩色影像相比，受大氣影響較小，影像色彩飽和度較高，色彩更鮮艷，層次更清楚。
表 3-19 彩色紅外影像色彩與地物顏色的對比
航攝像片與地形圖的區(qū)別?
表示方法的差別：航片表達(dá)更直觀、具體，地形圖幾何精度高，但不直觀，不具體。
投影方式的差別：航片是地面景觀的中心投影，是地物反射光線通過鏡頭中心投影在像片上形成的地面透視形象；地形圖是地面景觀的正射投影，每一處比例尺都相同。
比例尺方面的差別：航片的比例尺受諸多影響因素的制約，如航高、焦距等；利用地形圖比例尺最基本的一點(diǎn)是將航片的中心投影圖形轉(zhuǎn)為正射投影圖形，必須進(jìn)行糾正轉(zhuǎn)繪工作。
航攝像片特征及技術(shù)要求
航攝像片的幅面大小，稱作像幅。根據(jù)所采用的航空攝影相機(jī)的不同，可獲得不同像幅的航空像片，如18cm×18cm、23cm×23cm和30cm×30cm的像幅。為了便于使用，在航空像片的邊緣部分，通常曬印有各種攝影參數(shù)和注記符號。
航空像片是屬于中心投影攝影成像的。由于像片上有傾斜誤差和投影誤差的存在，所以像片上各部位的比例尺是不一致的。通常所說的像片比例尺，系指平均比例尺而言。在攝影機(jī)焦距固定的情況下，航空像片的比例尺主要取決于航高，相對航高愈大，航空像片的比例尺就愈小。
航空像片的攝影技術(shù)要求有：像片的傾斜角應(yīng)小于3°，對預(yù)定航高的偏差不應(yīng)大于5%，在一條航線上最大最小航高之差不應(yīng)超過50m;航向重疊應(yīng)為60%～53%，旁向重疊應(yīng)達(dá)到30%～18%，不得少于15%，航線的飛行直度和底片的壓平度，均有具體要求。
航空像片的質(zhì)量評定，要求影像清晰，灰度適中，反差正常，曝光時間和顯影時間要準(zhǔn)確，像片中央和邊緣的色調(diào)要均勻，濾色片的選擇要合適，云影、陰影、損傷擦痕等不致影響觀察和使用。
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