关于正射影像技术介绍

[拼音]：zhengshe yingxiang jishu

[外文]：orthophotography

对航摄像片进行逐点（小面积）纠正晒像，消除因像片倾斜和地形起伏对像点的影响，以获得地面正射投影影像的技术。这一技术适用于各类地区的航摄像片的纠正。其设备称为正射投影装置和正射投影仪（习惯上把只能同立体测图仪联机使用的设备称为装置，可脱机独立使用的称为仪器）。

正射影像技术的基本原理是：按照摄影过程的几何反转原理（见航空摄影测量），将航摄底片投影在承影面上，所获得的影像是消除了像片倾斜角影响的中心投影影像（透视影像），但对于山地来说，地形起伏引起的位移仍然存在。如果按地形起伏改变投影的高度，“逐点”进行投影，则在承影面上可得到比例尺统一的地面的正射投影。以这种方式进行投影晒像，就可得到消除了像片倾斜和地形起伏影响的比例尺统一的正射像片。实际上，航摄像片的纠正都不是逐点投影晒像的，而是使用一个小面积作为“纠正单元”来代替“点”，最常见的是以狭长缝隙的小面积(如0.2毫米×8毫米)作为纠正单元。所以，这种正射投影技术又叫做缝隙纠正，有时称之为微分纠正。

按照像片同承影面之间的投影方式可分为直接投影装置和间接投影装置两类。

直接投影方式的正射投影装置，一般附加在光学投影型立体测图仪上，其结构原理如图a。纠正时缝隙在感光材料面上沿 Y方向扫描曝光，同时投影高度 H/M按扫描方向的模型高程断面连续改变。这样就可获得正射像片。

间接投影方式的正射投影装置结构原理如图b。这种装置附设在机械投影型立体测图仪上使用。航摄像片和正射投影像片的晒印面间的相对位置可以是任意的，但两者都应垂直于晒像的投影光线。这种装置的光学系统具有两组可变放大率的透镜。第一组透镜可对不同的摄影资料调整不同放大率；第二组透镜可随缝隙中心处的地形起伏调整放大率。为了消除缝隙内因像片倾角和横向地面坡度而产生影像变形，装置中还设有旋像棱镜等部件。

此外，还有一种电子投影晒像的正射投影装置，其结构原理如图c。它利用一个阴极射线管扫描，光线透过像片后由光电倍增管转变为电信号，经过电子影像变换，再控制另一个阴极射线管扫描晒像，得到色调与原像片一致的正射影像像片。这种装置用在自动化的立体测图仪上。同光学投影晒像的仪器相比，电子晒像的投影仪器具有影像变换容易，纠正精度好的优点，但影像的分解力较低。

使用正射投影装置进行工作可分为联机作业和脱机作业两种方式。在联机使用时，立体测图仪直接控制正射投影装置进行扫描纠正晒像；而在脱机使用时，一般先用坐标记录装置记录立体测图仪上扫描的各个断面的高程数据，再由计算机控制正射投影装置晒像。脱机作业时一台正射投影仪可同几台立体测图仪配合使用，故能充分发挥正射投影仪的效率。

脱机使用正射投影仪的特点是，只要具有地面的高程信息，就可以由计算机控制正射投影仪晒印得正射像片图。取得地面高程信息，亦即数字地形模型的方法，通常有以下几种：

（1）在立体测图仪（或解析测图仪）上对立体模型进行断面扫描，直接获得高程断面数据。

（2）在这些仪器上把等高线数字化，再产生断面高程数据。

（3）把已有的地形图的等高线数字化，经过计算机处理，取得数字地形模型。第三种方式特别有利于旧图的更新。

影响正射影像图质量的主要因素是能否正确改正地面坡度的影响。对于连续扫描的正射投影仪来说，若不改正平行于缝隙方向的地面坡度的影响，则在各扫描断面之间会产生影像叉开、重复或遗漏，从而降低正射像片的质量。因此，缝隙内地面坡度的改正程度，是正射投影装置质量的重要标志。正射投影装置按改正缝隙内地面坡度影响的程度分为不同的等级。最简单的正射投影装置不考虑缝隙内地面的坡度改正，即以缝隙中心的水平面代替缝隙内的地表面。进一步的正射投影装置是将缝隙内的地面坡度看作为一个均匀的斜坡，而加入相应的改正措施。在这两种不同类型的仪器上作业时，若要达到同样的精度指标，则要求前者使用较短的缝隙进行纠正，因此比较费工；而后者可采用较长的缝隙进行作业，效率比较高。更高一级的正射投影仪在纠正单元内，将地面作为一个高次曲面加以改正，例如在自动化的立体测图仪GPM-Ⅱ上制作影像地图就是这样，其扫描和晒印的基本单元是一块9毫米×8毫米的小面积。

正射投影仪晒印的像片经过镶嵌，可以构成像片平面图。在像片平面图上加绘等高线，加注必要的注记和地形图式符号，可以获得影像地形图。等高线可以在断面扫描进行微分纠正的过程中同时取得；也可以用立体测图仪或数控制图的方案单独测绘，再套印到像片平面图上。

某些正射投影仪和自动化的解析测图仪还能生产同正射像片配成立体像对的“配对像片”，构成立体正射像片对。在这种立体正射像片对上只有按地形起伏人为引入的左右视差，而不存在上下视差。用这种立体正射像片对恢复的立体模型不存在因像片倾斜引起的变形，可以使用简单的立体观察和量测设备测绘出正确的地物和地貌。