航空摄影是以飞机或气球作为遥感平台，使用携带的航空摄影机在空中对地面，以摄影方式进行目标物信息的收集、处理，获取各种图像、数据的全过程。摄影方式所使用的传感器，主要有航空摄影机和多光谱摄影机。摄影方式获取的像片具有信息量大，分辨率高等特点，还可以获取地物从可见光到近红外各个波段的光谱辐射。但因受感光乳剂的限制，只能获取波长为 0. 3 ～1. 3μm 的近紫外、可见光和近红外光谱信息，而且只能在白天成像。
( 一) 像片的种类
按航摄仪主光轴与铅垂线的关系，可将航空摄影分为垂直摄影和倾斜摄影。垂直摄影是指航摄仪主光轴保持铅垂方向，其与铅垂线最大夹角不得超过 3°，所获得的像片称为水平航空像片; 若夹角超过 3°，为倾斜摄影，获得的航空像片称为倾斜航空像片。
按照工作任务和目的，航空摄影可分为单张像片摄影、带状航空摄影和区域航空摄影。
按航空遥感平台的高度可分为: 高空航空摄影 ( 平台高度大于 9km) ; 中空摄影 ( 高度 6 ～9km) ; 低空摄影 ( 高度小于 6km) 。中空、高空遥感，其成像比例尺小、包括的面积大，适用于较大范围的普查; 低空航空遥感，可获得较大比例尺的图像，是目前应用最广泛的遥感手段。
按感光材料的不同，可分为全色黑白摄影、黑白红外摄影、彩色摄影、彩色红外摄影及多光谱摄影等。
( 二) 地面覆盖与影像重叠
航空摄影为保证连续覆盖和像对立体观察，相邻像片间需要有部分影像重叠 ( 图 3-29) ，沿航线方向的称航向重叠，重叠率要求达到 60% 或不少于 53% ，具有这种重叠关系的两张相邻像片称立体像对; 两条相邻航线间的影像重叠称旁向重叠，重叠率通常为20% ～ 30% 。地形起伏强，重叠率相应要加大。
图 3-29 航空摄影的地面覆盖
( 三) 空间特性
1. 投影性质及比例尺
航空像片是地面的中心投影，受地面起伏和像片倾斜的影响，像片上各处影像比例尺会不一致。平坦地面的水平航空像片，影像比例尺处处一致，且与线段的方向及长短无关，为 1/m = f/H，航高一定，焦距越长，影像比例尺越大，地面覆盖范围越小 ( 图 3-30) ; 焦距一定，航高越大，影像比例尺越小，地面覆盖比例尺越大 ( 图 3-31) 。在地形起伏地区，由于各影像点相对航高不一致，不同高程处的地物影像比例尺不同 ( 图 3-32) ，高差越大，相对航高差越大，比例尺差别越大，只有在同一高程上的地物，影像比例尺才相同。因此，地形起伏地区的航空像片比例尺只能概略表示。航摄技术鉴定书提供的航高为航测高差仪记录的像底点的航高，用此航高计算的比例尺为主比例尺，通常以主比例尺代表像片比例尺。
2. 地形起伏引起的像点位移与影像畸变
根据中心投影的原理，由于地形起伏，任何高于或低于基准面的地面点投影在水平像片上的像点，相对于在基准面上垂直投影的像点，都有位置移动。由中心投影造成，在地面上平面坐标相同但高程不同的点，在像片面上的像点坐标不同，这种像点位置的移动，称像点位移 ( 投影差) 。
如图 3-33 所示，T0为基准面 ( 地底点 N 所在的水平面) ，A 点高于 T0，高差为 Δh，A0为 A 在 T0上的垂直投影，a，a0为 A，A0在像片上的像点，线段 a a0则为 A 点与 T0高差在像平面上的像点位移 ( δh) ，同理 b b0为低于 T0的 B 点在像平面上的像点位移( － δh) 。根据相似三角形对应边成比例，导出像点位移量 ( δh) 的计算公式:
图 3-30 焦距对地面覆盖范围的影响
图 3-31 航高对地面覆盖范围的影响
图 3-32 地形起伏对像片比例尺的影响( 据朱亮璞，1981)
δh= ± Δh·r / H
式中: r 是像点至像底 ( 主) 点的距离称向径，H 为航高，Δh 为地面点与 T0的高差，高于 T0时取 “+ ”，低于 T0时取 “－ ”。
根据上式，像点位移的规律是: ①δh与 r 成正比，像点距像底 ( 主) 点越远，像点位移量越大，像幅中心部分像点位移量小，像底 ( 主) 点处，r = 0，是唯一没有像点位移的点; ②δh与 Δh 成正比，高差越大，像点位移量越大，像点位移发生在以像底 ( 主)点为中心的辐射线，即像点与像底 ( 主) 点的连线上，当 Δh 为正值时，δh为正值，像点背离像底 ( 主) 点向外移动 ( 由 a0向 a 移动) ，当 Δh 为负值时，δh为负值，像点朝向像底 ( 主) 点方向移动 ( 由 b0向 b 移动) ; ③δh与 H成反比，航高越大，像点位移量越小。
图 3-33 因地形起伏引起的像点位移
3. 空间分辨率
航空像片的分辨率是指一幅像片内能辨别相邻两个物体的能力，通常分为影像分辨率和地面分辨率两种类型。影像分辨率是指像片或底片上 1mm 距离内能够分辨出线条的数目。影像分辨率受成像系统的质量 ( 分辨能力) 和感光材料的质量所制约。地面分辨率是指在离地面一定高度的空中所获得的图像资料，经过航摄仪器 ( 透镜组) 或其他电子仪器的放大，所能观察到地面最小物体的尺寸。航空像片影像分辨率一般在 25 ～100 线对/mm。地面分辨率与影像分辨率和比例尺有关，三者关系为
遥感地质学
例如，一幅 1∶50000 的航空像片，影像分辨率为 40 线对/mm，则其地面分辨为50000 /40 × 1000 = 1. 25 ( m) 。
航空像片分辨率除受透镜和感光材料影响外，还受物体的形状、物体之间的反差、光照条件、摄影与感光片的冲洗技术等因素的影响。
( 四) 航空像片的波谱特性
各种航空像片都是以色调或色彩以及由它们组合成的形态特征反映地物反射的电磁波的信息，因此影像色调或色彩是地物反射波谱特性的显示，是从波谱学识别地物的重要解译标志。
色调指黑白像片上影像黑白深浅的程度，是地物反射的电磁波与感光胶片产生光化学反应的记录。不同地物反射波谱特性不同，在像片上呈现为不同的色调。一般在胶片感光波段或多波段的相应通道，反射率高的物体，色调浅，反射率低的物体，色调深，即地物影像色调的深浅与胶片的感色性有关。色调差别用灰阶 ( 或灰度) 表示，从白到黑分为白、灰白、淡灰、浅灰、灰、暗灰、深灰、淡黑、浅黑、黑十级。
黑白全色像片，消色物体影像色调与物体本色一致或接近，彩色物体影像色调与物体原色有一定的对应关系 ( 表 3-18) 。
黑白红外像片影像色调深浅取决于地物对近红外波的反射强度，与人眼对物体的感受无关。健康植物，特别是阔叶树，对近红外波反射强度大，呈明亮的浅色调，水体因强烈吸收近红外波而呈暗 ( 黑) 色调。
多波段黑白像片影像色调，主要取决于地物对多波段航空摄影机各通道相应波段电磁波的反射强度。这对彩色物体尤为重要，如在 0. 6 ～0. 7μm 之间的通道，褐红色土壤或岩石主要反射 0. 6 ～0. 7μm 的橙红光，影像呈浅色调，而植物对此波段的光反射很弱，影像为暗色调。
天然彩色像片记录地物选择性反射的可见光，影像色彩与地物原色基本一致，故又称真彩色像片。影像色彩丰富，立体感强，不同颜色地物一目了然。
表 3-18 黑白全色像片彩色地物原色与影像色调对应关系
彩色红外像片影像色彩是象征性的，由其胶片结构可知，它不记录蓝光，地物反射的绿光、红光、近红外波分别记录成蓝色、绿色和红色，所以是一种假彩色像片，影像色彩与地物原色不同。如反射绿光且强烈反射近红外波的绿色植物，其彩色红外影像为品红色。彩色红外影像与地物原色的对比关系见表3-19。由于它所记录的地物波谱向长波方向推移，与天然彩色影像相比，受大气影响较小，影像色彩饱和度较高，色彩更鲜艳，层次更清楚。
表 3-19 彩色红外影像色彩与地物颜色的对比