航空摄影时，地面上每一物 点所反射的光线，通过镜头中 心(S)后，都会聚到焦平面上而 产生该物点的像，而航摄机是 把感光胶片固定地安装在焦平 面上(P)；
中心光线：SA、SB、SC、 SD
物点的像：像中心光线与底 片的交点（a、b 、c、 d）
地物反射特性
亮度系数特点
1．物体的亮度系数变化范围很大。 2．同种物体，由于干湿程度的不同，其亮度系数也 不同，潮湿的物体亮度系数小，干燥的物体亮度系 数大。 3．表面粗糙的物体比表面光滑的物体亮度系数小。 4．物体的亮度系数与颜色有关。通常白色物体为白 色，黑色物体为黑色。 5．性质完全不同的物体也可能具有相同的亮度系数。
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航空像片的物理特性
地物反射特性
航空像片上物体的色调，主要取决于摄影时的照度和 物体对入射光的反射率。摄影时照度越大，地物反射 率越高，地物亮度就越大，像片的色调就越浅。一般 用亮度系数来表示地物的反射率大小。
亮度系数（P）是指在相同照度条件下，某物体表面 亮度（B）与绝对白体（全白的物体）理想表面亮度 （B0）之比，即：P=B/ B0
系统功能：
超低空飞行航拍，获取超高分辨率影像；
基于虚拟地理环境（VGE）平台的无人机飞行航线的
规划与管理、以及海量高分辨率航空影像的检索、查询
与管理；
拼接的高分辨率影像地图，与DEM叠加后的高分辨率
三维影像地图，基于高分辨率影像地图的三维虚拟现实
管理分析系统。
13
应用领域: •应急救援与环境监测 •国土资源勘探与调查 •城镇规划与农村基础建设 •交通监控 •勘查设计与工程监控 •电网巡检
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航空摄影方式
（4）按航摄比例尺分 大比例尺航空摄影：像片比例尺大于1：1万 中比例尺航空摄影：1：1万-1：3万 小比例尺航空摄影：1：3万-1：10万 超小比例尺航空摄影：1：10万-1：25万
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航空遥感的特点
航空遥感空间分辨率高、信息容量大
取得较精确的位置、方位、距离、面积、高度、体积和坡度等数据； 主要服务于较大比例尺的区域资源与环境详查、制图 , 以及解决工程技 术上的具体问题；
Jensen, 2000
6
Balloon Intrepid
Intrepid tethered during the Civil War battle of Fair Oaks on June 1, 1862 (copyright Smithsonian Institution, Washington, D.C.).
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5 航空遥感
(airborne remote sensing)
本章提要(…)
5.1 航空遥感系统 5.2 航空像片的物理特性 5.3 航空像片的几何特征 中心投影、比例尺、特殊点线 5.4 像片投影差 5.5 像片视差 （立体测量） 5.6 航摄飞行计划
36
5.3 航空像片的几何特征
航空投影原理
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航空遥感的弱点
受天气等条件限制大； 观测范围受到限制； 费用昂贵，数据的周期性和连续性 不如航天遥感，限制了在动态监测方 面的应用
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5 航空遥感
(airborne remote sensing)
本章提要(…)
5.1 航空遥感系统 5.2 航空像片的物理特性 地物反射特性、感光材料特性 5.3 航空像片的几何特征 5.4 像片投影差 5.5 像片视差 （立体测量） 5.6 航摄飞行计划
航向重叠：相邻两像片间重叠部分。保证没有摄影漏洞 及立60%，不小于53%
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航空摄影方式
多航线摄影：
沿数条互相平行的直线航线对一个广大地区进行的 连续的、布满全区的摄影。 由几个相互平行、相互连续并有一定重叠部分的单 航线摄影组成。 旁向重叠：相邻航线的各相邻像片间的重叠 旁向重叠度：旁向重叠面积与一张像片总面积之比。 一般为15%-30%。 为避免飞行偏差，一般航线长度限制在60-120km。
第5章 航空遥感
(airborne sensing)
航空遥感：以中低空遥感平台为基础进 行摄影（或扫描）成像的遥感方式 本章提要(…)
5.1 航空遥感系统
航空遥感平台、航空摄影方式、优缺点
5.2 航空像片的物理特性
5.3 航空像片的几何特征
5.4 像片投影差
5.5 像片视差 （立体测量）
*5.6 航摄飞行计划（自学）
3
航空遥感平台
航空遥感平台一般在海拔12km以下的大气（平 流层、对流层），主要包括气球和飞机两种。
气球
飞机
航空遥感平台
气球：可携带简单的传感器 低空气球：发送到对流层的气球 系留气球：用绳子系在地面 高空气球：发送到平流层的气球， 可达12-40公里
5
Balloon Intrepid
感光材料的特性
感光材料（胶片或印像纸）主要是由感光乳 剂层和片基构成
普通黑白胶片一般是全色片，它能感受全部 可见光（但对绿光感受较差）
黑白红外胶片的感光层中含有感受红外光的 物质，能直接记录人眼看不见的近红外光
彩色胶片是由对蓝、绿、红三种波长分别敏 感的三层乳剂组成，能感受全部可见光，形 成天然彩色像片
像片倾角（航摄倾角）：主光轴与铅垂线的夹角；像 片面与水平面的夹角
像平面
像平面
主
铅
a
光 轴
垂 线
铅垂线
地平面
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按航摄倾角分
• 垂直航空摄影： 航摄倾角≤3° 获得近水平的航空像片 是航空遥感图象的主要获取方法 • 倾斜航空摄影： 航摄倾角>3° 获得倾斜航空像片 一般用于科学研究
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Vertical Aerial Photography
彩色红外胶片是由对绿、红、近红外三种波 长分别敏感的三层乳剂组成，能感受可见光近红外波段，形成彩色红外像片，其颜色与 天然彩色像片不同，其中植被为红色
感光材料的主要性能指标
感光度 反差 分辨率 感光特性曲线
航空摄影时需要选择感光度高、反差适中、 有较高分辨率的感光材料。以获得影像清晰、 层次丰富的高质量航空像片
Jensen, 2000
7
航空遥感平台
飞机：最常用、最广泛的航空遥感平台，可 携带多种传感器 低空飞机：飞行高度在地面上空2公里以下 中空飞机：飞行高度在地面上空2-6公里 高空飞机：飞行高度为12-30公里
8
NASA ER-2
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Predator(捕食者)
无人机 （ unmanned aerial vehicle, UAV ）
High-oblique photograph of the grand Coulee Dam in Washington
in 1940
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航空摄影方式
（2）按摄影实施方式分
单片摄影：
为特定目标或小块地区进行的摄影，单张、不连续
单航线摄影：
沿一条航线对地面狭长地带或线状地物（铁路、公路） 进行连续摄影
航向重叠 旁向重叠
Flight line #2 Flight line #3
20 ?30% sidelap
Jensen, 2000 26
航空摄影方式
（3）按摄影所用的波段分
普通黑白摄影：城市航空摄影测量使用的基 本资料 天然彩色摄影：蓝、绿、红三种感光乳剂 黑白红外摄影：对可见光、近红外波段感光 彩色红外摄影：绿、红、红外波段感光（主 要类型） 多光谱摄影：多个波段航空像片 机载侧视雷达
航空遥感灵活，适用于一些专题遥感研究
根据用户的需求, 灵活选择具有特定空间分辨率、波谱分辨率、时间分 辨率的传感器, 设计航空遥感飞行的方案和路线等 ；
航空遥感作为实验性技术系统,是各种星载遥感 仪器的先行检验者
检测传感器的功能；一切星载遥感仪器都是以机载试验为前提的
信息获取方便 可以随时随地对需要侦察或普查的地区进行遥感
用一组假想的直线将物体向几何面投射称为投影。 其投射线称为投影射线。投影的几何面通常取平 面称为投影平面。在投影平面上得到的图形称为 该物体在投影平面上的投影。
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中心投影
中心投影
当投影射线会聚 于一点时, 称为中 心投影；投影射线 的会聚点 S 称为 投影中心；
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航空像片是摄区地面的中心投影
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垂直航空摄影的航线
单航线摄影
Flightline of Aerial Photography
Direction of Flight
Exposure station
#1
#2
#3
lens
altitude ab ove gr ound level, H
60% overlap stereoscopic model
The RQ-1 Predator is a medium-altitude, long-endurance unmanned aerial vehicle system. It is a Joint Forces Air Component Commander-owned theater asset for reconnaissance, surveillance and target acquisition in support of the Joint Force commander . The RQ-1A/B Predator is a system, not just aircraft. A fully operational system consists of four aircraft (with sensors), a ground control station (GCS), a Predator Primary Satellite Link (PPSL), and 55 personnel for continuous 24 hour operations.