摄影测量的成像方式：中心投影

一、传感器

1. 胶片航摄仪AFC(Aerial Film Camera)

摄影原理：小孔成像

量测用摄影机的特殊要求：

物镜具有良好的光学特性：畸变差小，分辨率高，透光率强
机械结构稳定，有云台固定
可连续摄影

与普通相机的区别：可量测性——航空摄影机焦距固定、像面框架上有框标标志

航片大小：18*18cm，23*23cm，30*30cm
航摄仪类型：RC10，RC30，RMK

2. 数码航摄仪

框幅式

主要类型：SWDC，DMC，UCD，UCX，UCX-P

推扫式

主要类型：ADS40，ADS80，ADS100，A3

选择航摄仪的考虑因素：像素大小，镜头焦距，影像尺寸

3. 无人机传感器

主要类型：单反相机、微单、单电相机

选择的考虑因素：焦距、视角、分辨率、工作周期、曝光时间范围

焦距：

减少地物点在像平面的投影差，选长焦
平坦地区提高高程量测精度，选短焦
山区避免摄影死角，选中等或较长焦距

相同高度，焦距越小，成像范围越大

相同焦距，高度越小，成像范围越小

专业航测相机

倾斜相机：徕卡RCD30，EWCAM1（390g，1-2cm地面分辨率，暑假实习用机）

-倾斜角度：做三维建模，获取侧面纹理

-垂直角度：做空三平差

4. 三种相机对比

胶片式	数码航摄仪	低空相机
焦距固定	焦距固定
有框标	无框标
可量测	可量测，成像清晰	可量测，倾斜和非倾斜
框幅大	框幅较胶片式小	框幅最小
		轻式，价格便宜
f=88/152/300mm	DMC=120mm，SWDC=35/50/80mm	f=35/24/18mm

二、影像获取

1. 摄影过程

S型航线，一般为制图，按照东西方向航线飞行

2. 基本要求

1)垂直摄影（倾斜角）

摄影瞬间，摄影机主光轴偏离铅垂线小于2°-3°

2)重叠度

航向重叠度(endlap)60%-65%,为建立三维

$px%=\frac{px}{Lx}*100%$

旁向重叠度(sidelap)15%-30%,为避免飞行漏洞

$py%=\frac{py}{Ly}*100%$

在属于很多张相片的地面点设置控制点

3)航线弯曲

航线弯曲度≤3% ,为避免航摄漏洞产生

$\frac{\delta}{L}*100%$

即最大弯曲矢距 δ 与航线长度 L 之比

4)像片旋偏角

像片旋偏角≤6% ,为避免立体像对的有效范围减小。

像片旋偏角，即，一张相片上，本像片主点与其相邻像片主点的连线与同方向框标连线间的夹角。

5)基高比

摄影基线：航向相邻两个摄影站间的距离

基高比为摄影基线长度与摄站高度（相对航高）之比

$\frac{S}{h}$

基高比越大，相对高程精度越好。

传统航测一般采用0.6-1的大基高比。

6)航高差

同一航线，相邻像片，航高差≤30m ；同一航线，最大最小航高差≤50m ；

无人机比大飞机难控制航高差；特殊地形如山地，无人机做摄影测量时进行仿地飞行。

7)摄影比例尺

$\frac{1}{m}=\frac{l}{L}\doteq \frac{f}{h}$

摄影比例尺 $\frac{1}{m}$ ，像片上取一小段距离l ，对应实地距离L ，焦距为f ，近似航高(相对航高)为h 。

实际摄影比例尺在像片上处处不等。

成图比例尺、摄影比例尺与航高

根据成图比例尺选择摄影比例尺，而摄影比例尺用来确定航高。

胶片航摄仪的航摄比例尺与成图比例尺

航摄比例尺 $\frac{1}{m_b}$ ,成图比例尺 $\frac{1}{m_k}$ 大概存在如下关系(C为常数，是个经验值)

$m_b=c\sqrt{m_k}$

数码航摄仪的成图比例尺、摄影比例尺与航高

成图比例尺与地面分辨率存在如下关系

成图比例尺	像元地面尺寸
1：500	≤5cm
1：1000	8-10cm
1：2000	15-20cm
1：5000	≤50cm

像元尺寸a，空间分辨率（一个像素点代表的空间距离）GSD，数码航摄仪的焦距为f ，近似航高(相对航高)为H ，四者存在如下关系：

$\frac{a}{GSD}=\frac{f}{h}$

该式常用于根据成图比例尺确定（相对）航高

3.摄影质量的评定

负片是否清晰，框标影像是否齐全

地物阴影长度

是否存在云影、划痕、折伤

黑度、反差

是否满足上述基本要求（航带的直线性、航带间的平行性、重叠度、航高差、摄影比例尺等）

4.航摄比例尺（航高）的设定：

测图比例尺（主要因素）

摄影仪参数

测区地形条件

三、航空摄影技术设计

航摄技术计划

1. 划分摄影分区

区域太大、航线太长、地形变化大

2. 航摄参数计算

航高、重叠度、基线长度、航线间隔、摄影时间

（m航摄比例尺分母，l像片边长，L单张像片对应实地的图幅边长）

已知：

摄区宽度、长度；

最低点、最高点海拔高；低点、高点平均高程；

摄影比例尺；航摄仪主距；像幅大小

规范：

航向、旁向重叠度

航摄因子计算：

相对/绝对航高

最高点/最低点的航向/旁向重叠度

摄影基线长度，航线间隔

航线数，每条航线像片数，总像片数

3. 小结

四、低空无人机航空摄影

4.1. 图像传感器

1. 传感器类型

CCD，CMOS

2. 传感器尺寸

3. 传感器尺寸和像素

小米10：像素 0.8 μm ,CMOS大小 9.6*7.2 mm

UCXP航摄仪：像素 6 μm ,CMOS大小 103*67 mm

4. 传感器尺寸与画质

感光器件的面积（像素）越大，CCD/CMOS面积越大，捕捉的光子越多，感光性能越好，信噪比越高

5. 航摄中主要关注的相机参数

相机焦距、像素大小、行列数、畸变系数

2.低空航摄中的问题

航高的确定

根据成图比例尺获得GSD：图上GSD=0.1mm代表的实际地面距离

根据数码相机参数获得 a 和 f

计算最高航高：

$h=\frac{f*GSD}{a}$

低空航飞设计

1. 无人机的选择

续航时间、有效载荷、操作和维修

2. 相机的选择及设置

焦距、像元尺寸、像幅大小、芯片处理速度、镜头质量

3. 航飞方案选择

航高，分区，重叠度，天气

4. 航飞准备及实施

准备工作、航飞注意事项

仿地飞行

引入建筑物高度

航线规划软件(Pix4Dcapture, RockyCapture, Altizure, DJI GO）

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