摄影测量学摄影测量学基本概念与原理1.摄影测量学的定义获取的像片，经过处理以获 互关系的一门学科要任务是用于测绘各种比例 信息系统和土地信息系统提 几何定位和影像解译几何 置几何定位的基本原理源 的摄影站点和两条已知的摄 地面点的三维坐标影像解摄影测量【pho to gramme try】指的是通过影像研究信息的获 取、处理、 提取和成果表达的一门信息科学传统摄影测量学定义：是利用光学摄影机 取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相 摄影测量学是测绘学的分支学科，它的主 尺的地形图、建立数字地面模型，为各种地理 供基础数据摄影测量学要解决的两大问题是 定位就是确定被摄物体的大小、形状和空间位 于测量学的前方交会方法，它是根据两个已知 影方向线，交会出构成这两条摄影光线的待定 译就是确定影像对应地物的性质简史 19世纪50年代，摄影技术一经问世，便应用于测量当时采用地面摄取的成 对像片使用同名射线逐点交会的方式进行测量，称为交会摄影测量那时摄影机物镜的视场 角仅有30°，一个像对所能测绘的面积很小，是地面摄影测量的初始形式20世纪初，物 镜的视场角有所扩大，并发明了立体观测法，摄影测量进入了新的发展阶段。
1901 年德国 的普尔弗里希(C.Pulfrich)制成了立体坐标量测仪，1911年德国蔡司光学仪器厂制造出了 由奥地利的奥雷尔(E.vonOrel)设计的地面立体测图仪，从此便形成了比较完备的地面立体 摄影测量19世纪末至第一次世界大战之前，很多学者进行了空中摄影的试验,理论和设备方面都 有了初步的发展例如，德国的S.芬斯特瓦尔德在理论上使用投影几何原理，解析地处理 空间后方交会,根据 3 个地面控制点解算空间摄影站点的坐标；提出了像片核线的定义以及 像对的相对定向和绝对定向的概念奥地利的山甫鲁(T.Scheim-pflug)首先提出像片纠正、 双像投影测图和辐射三角测量的概念，并于1900年研制出八物镜航空摄影机第一次世界 大战期间，飞机制造和航空摄影技术有了飞速的发展，到30年代，逐步形成并完善了航空 摄影测量的理论、仪器设备和测图方法如德国的O.von格鲁贝尔于1929年提出了在立体 测图仪上进行相对定向和绝对定向的理论以后为了减少在内业测图方面所需要的地面控制 点，又提出了利用立体测图仪进行单航线空中三角测量的理论 1930 年，德国制造了比较 完善的光学投影的立体测图仪 1935年，瑞士制造了第一台机械投影的立体测图仪。
此后， 立体测图仪型式繁多，但逐渐都采用了机械投影的方式20 世纪 30 年代，苏联发展了微分法测图理论和技术这是一种把测定高程和勾绘等高 线同测定平面位置分别求解的测图方法这种方法用立体量测仪来测地形点高程和勾绘等高 线，用单个投影器来纠正和转绘，也可采用具有两种改正功能的立体视差仪在欧洲发展立体测图仪的同时，美国丘奇(E.Chu-rch)根据空间光线束锥体原理，在空 间前方交会、后方交会和双点交会方面发展了解析算法他用手摇计算机进行迭代运算，成 为测图和控制点加密的一种解析方式计算机技术的发展和应用，促使摄影测量学迅猛发展在 50 年代里 ,德国施密特 （H.Schmid t）建立了解析摄影测量的基本理论他曾使用两架摄影机在地面上对飞行中的导 弹以恒星为背景进行同步摄影根据天文年历中恒星的方位和摄影像片上星体像点的量测， 计算出该两摄影机的内、外方位元素，从而进行空间前方交会，解算出导弹的位置这种方 法随即用于空中三角测量，称为解析空中三角测量初期用于单条航线，随后用于多条航线 的共同运算，发展成为区域网平差的航带法、独立模型法和光线束法，在计算机上进行迭代 运算60 年代初期，解析测图仪试制成功。
它由一台高精度立体坐标量测仪和一台小型计算 机组成解析测图仪在测图过程中的作用与立体测图仪基本相同，但由于立体模型的形成是 根据解析的数学原理，这就使解析测图仪易于保证精度，并可以改正各种像差这类仪器能 够处理各种摄影主距、倾角大小和摄影方式的像片资料，还可以用于空中三角测量、数字地 形模型以及同正射投影仪联机或脱机晒印正射影像图测绘学从平板仪测量到航空摄影测量是一个极大的飞跃 60 年代后，以人造卫星作运 载工具，使用各种传感器从宇宙空间对地球进行遥感（见航天摄影），获取各种像片或其他 形式的（数字式的）信息资料，是测绘学的又一重大发展航天摄影获得的地面资料，特别有利于地图修测应用航天像片可以编制1:250000〜 1:1000000大区域的各种比例尺影像地图和专题地图利用航天摄影资料进行摄影测量，加 密和绘制较大比例尺的地形图正处于研究和实验阶段在摄影测量理论方面，已经建立了非 传统的摄影系统（全景式摄影系统，多光谱扫描系统和侧视雷达成像系统等）的基本关系式， 即像点坐标同地面坐标变换的严密的数学关系式摄影测量原理的进一步发展，便形成了航 天摄影测量发展趋势 随着计算机技术的发展和微处理机的广泛应用，摄影测量技术正朝着自动 化的方向发展。
在空中三角测量方面，目前正研究在平差过程中剔除粗差的理论，以及引入 附加参数顾及残余系统误差的理论和技术（称为自检校法）此外，为了提高区域网加密的 精度，还发展了把高差仪记录以及地面上角度和长度等已知数据纳入区域网加密整体平差的 办法在摄影测量测图从以立体测图仪为主的模拟方式转为解析方式的同时，影像数字化自动 测图的方式已经有了萌芽影像数字化就是首先把摄影获取的影像信息，通过数字化，即采 样和量化的过程，变成为大量的密集的灰度数字，并记录、存储在磁带中，用以完全代替原 始的像片然后，直接利用这些灰度数字，通过计算机的控制和运算，进行找点、像片定向 和测图等处理过程，并在专门的设备上自动形成带有等高线的正射影像地图，使摄影测量测 图过程自动化这项工作目前还处在研究试验阶段在航天遥感数据的获取方面，原始信息大部分都是数字的，这就使遥感技术和摄影测量 的解析处理手段更相接近用解析摄影测量的方法来解决遥感图像的几何问题，称为遥感图 像的几何改正几何改正分为两个步骤：第一步把可以估计到的误差加以改正；第二步利用 地面控制点（影像上和地图上的共同点）采用最小二乘准则进行纠正计算，从而得到精确的 改正。
此外，应用密度分割，图像分类和自动判读等技术，以判定被测物体的性质，这些工 作都需要计算机提供大量的存储和高速的运算能力 王之卓编著：《摄影测量原理》，测绘 出版社，北京， 1979 W.Jordan/O. Eggert/M. Kneissl, Handbuch der Vermessungskunde, 10 Aufl.,Vol. Ill /1,2,3,J.B.Metzlerche Verlagsbuchhandlung,Stuttgart,1972.C.Slama, Manual of photogrammetry, American Society of Photogrammetry,1980.2.摄：影测量的特点在影像上进行量测和解译，主要工作在室内进行，无需接触物体本身像是客观物体或目标的真实 得所研究物体的大量几何信 ，完成常规方法难以实现的 效率高；产品形式多样，可因而很少受气候、地理等条件的限制；所摄影 反映，信息丰富、形象直观，人们可以从中获 息和物理信息；可以拍摄动态物体的瞬间影像 测量工作；适用于大范围地形测绘，成图快、 以生产纸质地形图、数字线划图、数字高程模型、数字正摄影像等。
使摄影 测量具有如下优点：①量测工作绝大部分在室内进行，可以不受自然地理等条件 的限制；②量测工作和信息获取在时间和空间上是独立的；③机械化和自动化程 度较高；④从所获信息中可以任意选择所需要测量和处理的对象；⑤全部信息都 可以作为文献储存遥感的信息资料还具有覆盖面积大，不受地区、国界的限制; 信息获得快，能及时反映地面的动态变化等特点3.摄影测量学的分类及使用方法根据摄影时摄影机所处的位置的不同，摄 影测量学可分为地面摄影测 量、航空摄影测量和航天摄影测量根据应用领域的不同，摄影测量学又可分 为地形摄影测量与非地形摄 影测量两大类根据技术处理手段的不同（也是历史阶段的不 同），摄影测量学又可 分为模拟摄影测量、解析 摄影测量和数字摄影测量航空摄影测量根据在航空飞行器上拍摄的地面像片，获取地面信息，测绘地形图主要用于测绘 1:1000〜1:100000各类比例尺的地形图航摄像片是航空摄影测量的基本资料，是用画幅 式航摄机，按照严格的航摄要求摄得的原理 单张像片测图的基本原理是中心投影的透视变换，而摄影过程的几何反转则是 立体测图的基本原理广义来说，前一情况的基本原理也是摄影过程的几何反转。
20 世纪 30 年代以后，摄影过程的几何反转都是应用各种结构复杂的光学机械的精密仪器来实现的 50 年代，开始应用数学解析的方式来实现图 1 就是用光学投影方法实现摄影几何反转的 示意图图中假设两张相邻的航摄像片覆盖了同一地面AMDC,它们在左片P上的构像为a1巴峡，右片=上的构像为叨叽，两摄站点©和蔦间的距离为基线B如将这两张像片装 回与摄影镜箱相同的投影器内,后面用聚光器照明,就会投射出同摄影时相似的投影光束再 把这两个投影光束安置在与摄影时相同的空间方位，并使两投影中心间的距离为 b（b 为按 测图比例尺缩小的摄影基线），此时所有的同名投影光线都应成对相交,从而得出一个地面 的立体模型A，M ' D ' C '这时，用一个空间的浮游测标（可作三维运动）去量测它， 就可画得地形图理论 航空摄影测量的主题，是将地面的中心投影（航摄像片）变换为正射投影（地 形图）这一问题可以采取许多途径来解决如图解法、光学机械法（亦称模拟法）和解析 法等在每一种方法中还可细分出许多具体方法，而每种具体方法又有其特有的理论其中 有些概念和理论是基础性的，带有某些共性，如像片的内方位元素和外方位元素,像点同地 面点的坐标关系式,共线条件方程，像对的相对定向，模型的绝对定向和立体观测原理等。
航天摄影在航天飞行中利用摄影机或其他遥感探测器获取地球或其他星体的图像资料和有关数 据的技术这里虽按习惯使用“摄影” 一词，但已不仅指电磁辐射直接作用于底片乳剂而成 像的方式，也包括获取信息的其他方式航天摄影通常采用全景摄影，多谱段摄影，电荷耦 合器件（CCD）阵列扫描光电成像，以及雷达扫描成像等方式航天摄影是航空摄影的扩充和 发展航天摄影有很多分类方法，根据用途的不同，航空摄影可选用不同的方式和感光材料， 从而得到功能不同的航空像片一）按像片倾斜角分类 按像片倾斜角分类（像片倾斜角是航空摄影机主光轴与通过透镜中心的地面铅垂线（主垂线） 间的夹角），可分为垂直摄影和倾斜摄影倾斜角等于 0°的，是垂直摄影，这时主光轴垂直于地面（与主垂线重合），感光胶片与地 面平行但由于飞行中的各种原因，倾斜角不可能绝对等于0°，一般凡倾斜角小于3°的 称垂直摄影由垂直摄影获得的像片称为水平像片水平像片上地物的影像，一般与地面物 体顶部的形状基本相似，像片各部分的比例尺大致相同水平像片能够用来判断各目标的位 置关系和量测距离倾斜角大于 3°的，称为倾斜摄影，所获得的像片称为倾斜像片这种像片可单独使用，也 可以与水平像片配合使用。
按摄影的实施方式分类航向重叠示意图 按摄影的实施方式分类，可分为单片摄影、航线摄影和面积摄影 单片摄影：为拍摄单独固定目标而进行的摄影称为单片摄影，一般只摄取一张（或一对）像 片 航向重叠示意图航线摄影：沿一条航线，对地面狭长地区或沿线状地物（铁路、公路等）进 行的连续摄影，称为航线摄影为了使相邻像片的地物能互相衔接以及满足立体观察的需要， 相邻像片间需要有一定的重叠。