遥感教程第7-1页

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航空照片有四个主要用途:1)显示每张照片中的内容;2)作为映射的可见基础;3)作为立体视图的伴侣;4)用马赛克连接在一起,这些马赛克保留了每张照片的分辨率(除非通过重新拍照缩小了比例),但覆盖了面积大得多。最后一次使用是将一组连续的航空照片重新组合成一个提供区域覆盖的天气产品。然而,除非采用非常仔细的照片处理,否则由于渐晕线向边缘变暗,马赛克很可能会显示出不完整的质量(见第10节)。空间图像,如陆地卫星、SPOT、IRS、JERS等,也可以组合成马赛克,可以覆盖非常大的区域,甚至达到大陆尺度。由于图像是以数字格式记录的,因此可以对数据进行重新处理,以从中心向外最小化甚至消除色调差异等。


区域研究:马赛克的使用

马赛克的制作方法

通过将单个场景的图像粘贴到一个合成物中,获得一个更大的区域图像的想法可以追溯到航空摄影的早期。合成的产品被称为马赛克。我们构建马赛克有点像拼图拼图,只是我们通常提前知道每张航空照片的位置。在空中任务期间(见 page 10-1 讨论航空摄影)我们预先确定了飞机要遵循的飞行路线,通常是前后模式,就像农民耕地一样。

飞机按顺序拍摄照片,这样每一张连续的照片之间总是有大约50%的重叠(公共区域),通常由自动相机快门在由高度、风速和相机属性控制的时间间隔内完成。在下一条平行线上,飞行员试图以产生高达40%侧弯的横向距离横穿地面。两个重叠都可以获得三维或立体效果(请参见 page 11-3 用于立体程序和三维视图的示例)。然而,所产生的图片几乎总是显示出扭曲,这是由于不精确的导航和飞机摇摆(在俯仰、侧倾和偏航)引起的湍流。由于从中心到边缘的倾斜距离增加,图像从中心向外(假设垂直向下看,但有时会偏离中心倾斜)也会出现明显的失真。这种效果随着高度的增加而减小,我们也可以调整焦距和其他相机几何图形来减小它。色调亮度也可以从照片内部看得更低,接近其边界。

在实践中,我们从组件照片的中心部分构建马赛克,我们对其进行足够的修剪,以去除更扭曲、重叠的部分。因此,它们近似于矫正正射影像。大型照片拼接还有一个额外的问题:机组人员经常在不同的日期(或者,不太常见的是,在同一天的不同时间)飞行指定的航线,因此灯光和天气条件往往不均匀。如果飞行间隔数周发生,这种问题尤其严重,在这种情况下,由于季节性变化,植被会随着太阳方位的变化而变化。摄影处理可以补偿其中的一些偏差,但不受控制(最小调整)的镶嵌通常是相当零碎的。

为了保持最大的分辨率,我们必须把我们没有缩小尺寸的单个场景的照片拼图放在一起。考虑用比例尺为1:62500的航空照片制作马赛克。每张照片的侧面约30厘米(12英寸),覆盖了近2.6平方公里(1平方英里)的地面。为了创建一个代表6400平方公里(2500平方英里)地面尺寸的马赛克,这是80公里(50英里)的一面,我们需要一个“广告牌”15米(50英尺)宽和高,需要2500张照片,忽略修剪要求。这是不切实际的,所以我们几乎总是减少马赛克的大小,从而减少规模(定义在 page 10-1 )因此,它们的分辨率明显较低。

下面的场景是典型的 不受控制的 马赛克。这是一系列高空航拍照片(每幅约18公里) [12密] 另一方面)1972年春末,美国国家航空航天局的U-2飞机沿着七条航线飞行,以支持作者对怀俄明州中部地质的研究。

` <>`__7-1: Evaluate the black and white aerial photo mosaic in terms of its properties and usability. `ANSWER <Sect7_answers.html#7-1>`__

将以风河流域为中心的这一场景与包括并延伸至马赛克的陆地卫星1波段6移动卫星场景进行比较。这是作者(NMS)在推出ERTS-2一个多月后拍摄到怀俄明州中部战场的主要图像(据我所知,我是第一个将任何ERTS产品带到覆盖区域以检查其可用性的人):

Band 6 ERTS image of the Wind River Basin, obtained in early August of 1973; the version shown here was not adequately processed to achieve the best tonal balance.

` <>`__7-2: What photo property does this ERTS image NOT have that is evident in the individual photos making up the U-2 mosaic `ANSWER <Sect7_answers.html#7-2>`__

稍后,随着图像处理质量的提高,相同的场景被渲染成这种颜色合成:

为了使图像与U-2马赛克相匹配,请寻找博森水库和海洋湖(圆形),它们在MSS视图中很突出,但在马赛克中很难看到。在这幅镶嵌画中,猫头鹰溪山脉的顶部覆盖着部分积雪;甜水河位于底部;左侧中央出现了一个云堤。当在光桌上对全尺寸进行检查时,这种黑白场景显示出更多的地面细节,即使在这种色调模式下,也比陆地卫星全图像显示出更多的地面细节,但后者的均匀色调的性质在一定程度上补偿了信息质量。

据作者所知,下一幅图像是美国怀俄明州历史上第一幅彩色马赛克。这是他与怀俄明州大学地质系成员进行的怀俄明州项目中数据绘图的基础:

` <>`__7-3: Why is this mosaic still somewhat patchy? `ANSWER <Sect7_answers.html#7-3>`__



主要作者:Nicholas M.Short,高级电子邮件: nmshort@nationi.net
合作者: Code 935 美国国家航空航天局 GSTUSAF Academy