对摄影测量基本原理认识

对拍照丈量根来源理的认识

〔贵州大学矿业学院 测绘工程 09 级 2 班〕

内容纲要

拍照丈量【 photogrammetry 】有二百多年的历史了。经过对拍照丈量的学

习和认识。本文从拍照丈量最根本的原理出发，简单回想了它的展开历程，本 文立足于对武汉大学第二版?拍照丈量?教程的学习以及对拍照丈量根基知识 的认识和认识后，论述了拍照丈量的一些根本知识。侧重论述了今世拍照丈量 技术最新理论的展开。特别是对拍照丈量的分类，分别论述大地拍照丈量、航 空拍照丈量、航天拍照丈量的一些根来源理后有关技术重点。对大地拍照测 量、航空拍照丈量的内外业的有关步骤和相应技术作了必定的论述。最后，总 结出自己的在学习过程中的对拍照丈量的认识，作为测绘专业学生，我更看到 新的希望。

重点词： 拍照丈量 丈量技术 根来源理 航天技术

对摄影测量基本原理认识

目录

一、前言............................................................................................................................................................................................................................. 3

二、拍照丈量概括 ................................................................................................................................................................................................... 3

〔一〕对于拍照丈量 ............................................................................................................................................................................................. 3

1. 拍照丈量学的定义和任务 ......................................................................................................................................................................... 3 2. 拍照丈量的特色 .................................................................................................................................................................................................. 4 〔二〕拍照丈量的展开阶段 .......................................................................................................................................................................... 4 三、拍照丈量学的分类 ...................................................................................................................................................................................... 4

〔一〕地面拍照丈量 ............................................................................................................................................................................................. 5

1. 地面拍照丈量的根来源理 ......................................................................................................................................................................... 5 2. 地面立体拍照丈量的拍照方式 ............................................................................................................................................................ 5 3. 地面拍照丈量分为外业工作和内业工作 ................................................................................................................................... 5 〔二〕航空拍照丈量 ............................................................................................................................................................................................. 6 1. 航空拍照丈量的根来源理 ......................................................................................................................................................................... 7 2. 航空拍照丈量的测图方法 ......................................................................................................................................................................... 7 3. 航空拍照丈量的作业格外业和内业 ................................................................................................................................................ 9 〔三〕航天拍照丈量 ............................................................................................................................................................................................. 9 1. 航天拍照丈量的根来源理 .......................................................................................................................................... 10 2. 航天拍照丈量的特色 ..................................................................................................................................................... 10 3. 航天拍照丈量的应用远景 .......................................................................................................................................... 10 四、结语 ................................................................................................... 10

对摄影测量基本原理认识

一、前言

拍照丈量学有二百多年的历史了。最先叫图形量学〔据

Iconometry 而

来，或译作量影术〕。 1837 年，创建拍照技术后，才叫拍照丈量学。数学家勃 兰特早在 18 世纪就论述了拍照丈量学的根基——透视几何理论。

1839 年，法 19 世纪中叶，

国报到了拍照像片的产生后，拍照丈量学开始了它的展开历程。

法国陆军上校劳塞达利用所谓“明箱〞装置，测制了万森城堡图。劳塞达被公

以为“拍照丈量之父〞。航空技术兴盛此后，拍照丈量学被称为航空拍照丈量

学。 1975 年，卫星上天后，航空丈量展开到了航天拍照丈量。

经过上世纪十年月对数字拍照丈量的研究、开发与推行，进入

21 世

纪，我国数字拍照丈量以世人难以想象的速度展开，数字拍照丈量工作站在中

国的拍照丈量生产中获取了广泛的应用与推行，拍照丈量的教课也由过去只有

少量院校才能进行的“贵族〞式的教课获取了极大的普及。当前，全国起码有

40 多所大专院校的测绘工程专业开设拍照丈量课程，这极大地拓宽了拍照丈量所需人材的培育渠道。

二、拍照丈量概括

〔一〕对于拍照丈量

1. 拍照丈量学的定义和任务

拍照丈量【 photogrammetry 】指的是经过影像研究信息的获取、办理、提

取和成就表达的一门信息科学。传统拍照丈量学定义：是利用光学摄像机获取

的像片，经过办理以获取被摄物体的形状、大小、地点、特征及其互相关系的

一门学科。拍照丈量学是测绘学的分支学科，它的主要任务是用于测绘各样比

例尺的地形图、成立数字地面模型，为各样地理信息系统和土地信息系统供给

根基数据。拍照丈量学要解决的两大问题是几何定位和影像解译。几何定位就

是确立被摄物体的大小、形状和空间地点。几何定位的根来源理源于丈量学的

前面交会方法，它是依据两个的拍照站点和两条的拍照方向线，交会

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出组成这两条拍照光芒的待定地面点的三维坐标。影像解译就是确立影像对应

地物的性质。

2. 拍照丈量的特色

在影像长进行量测和解译，主要工作在室内进行，无需接触物体自己，因 而极少受天气、地理等条件的；所拍照像是客观物体或目标的真切反应，

信息丰富、形象直观，人们能够从中获取所研究物体的大批几何信息和物理信

息；能够拍摄动向物体的瞬时影像，达成惯例方法难以实现的丈量工作；合用

于大范围地形测绘，成图快、效率高；产品形式多样，能够生产纸质地形图、

数字线划图、数字高程模型、数字正拍照像等。

〔二〕拍照丈量的展开阶段

开初，为了防备“繁琐的计算〞，人们只能利用光学器材“模拟〞装置，实现了复杂的拍照丈量计算。这就是所谓的“模拟拍照丈量〞阶段；此后，跟着摸数变换技术、计算机技术与自动控制技术的展开，人们利用计算机及时地进行共线方程的解算，从而交会出被摄物体的空间地点，实现了“数字投影取代物理投影〞的梦想，迈进了“分析拍照丈量〞阶段；到了现代，跟着计算机技术的进步及其应用的展开以及数字图像办理、模式辨别、人工智能、计算机视觉等学科的不停展开，拍照丈量技术与理论的各个环节都“数字化〞了，特别是数字影像〔如 SPOT影像〕或数字化图像更多地取代了〔航空〕像片；计算机视觉取代了人眼的立体观察；计算机及其外设取代了昂贵的立体拍照丈量仪器—人类跨进了数字拍照丈量时代，并且数字拍照丈量的内涵已远远超出了传统拍照丈量的范围，成为拍照丈量学与计算机科学的交错科学。从以上的剖析中，我们不难领会到高新技术对传统学科的推进作用。

三、拍照丈量学的分类

依据拍照时摄像机所处的地点的不一样，拍照丈量学可分为地面拍照丈量、

航空拍照丈量和航天拍照丈量。依据应用领域的不一样，拍照丈量学又可分为地

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形拍照丈量与非地形拍照丈量两大类。依据技术办理手段的不一样〔也是历史阶

段的不一样〕，拍照丈量学又可分为模拟拍照丈量、分析拍照丈量和数字拍照测

量。在这里我主要就地面拍照丈量、航空拍照丈量加以论述。

〔一〕地面拍照丈量

地面拍照丈量〔 terrestrial photogrammetry

〕是指利用布置在地面上基

线两头点处的摄像机向目标拍摄立体像对，对所摄目标进行测绘的技术。用于险阻高峰区、小范围山区和丘陵地域测图，还用于地质、冶金、采矿、水利、铁道等方面的勘探。

1. 地面拍照丈量的根来源理

地面立体丈量的从本思想是从外业拍照取立体像对 ,( 在不一样的两个摄站对 同一地域进行拍照所得的两张像片为一个立体像对 ) 。再施测少许控制点，经过内业一系列的办理，经过不一样门路，获取被摄区我们所需要的地形图。它的根来源理是前面交会原理。

2. 地面立体拍照丈量的拍照方式

地面立体拍照丈量的拍照方式可分为正直拍照 , 左、右等偏拍照 , 等倾拍照 , 交向拍照等。下边分别介绍这几种拍照的观点：

正道拍照： 是指左右两站拍照时 , 拍照主光轴垂直于拍照基线的拍照。

左〔右〕等偏拍照： 是指在左、右两站拍照时 , 拍照主光轴相对于正直拍照的拍照主光轴向左〔右 ) 等偏一个角度。

等倾拍照： 是指等倾拍照是指在拍照基线两头，两摄像机主光轴保持平行，相对于水平面倾斜相同角度的拍照。

3. 地面拍照丈量分为外业工作和内业工作

3.1 外业工作

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外业工作包含拍照和丈量。拍照是在基线两头点、用拍照经纬仪或其余摄

影机按必定方式分别拍照，以获取目标的立体像对。地形丈量作业中常用正直

拍照、等偏拍照两种方式进行拍照。丈量工作，先选拍照基线，后用一般丈量

方法测定基线长度、基线端点和检查点的坐标和高程，为内业像片办理供给起

始数据。

3.2 内业工作

内业成图方法分为图解法、模拟法和分析法。图解法是依据立体坐标量测

仪量测出像点坐标和左右视差值，按相像三角形关系设计一种图板，用图解法

求出地面点的平面地点和高程。模拟法是利用地面立体测图仪进行测图的方

法。分析法是按必定的数学公式求出地面点在其地面协助坐标系中的空间坐

标，再变换为地面坐标。分析法适应性强、精度高，是常用的方法。今世的解

析法地面拍照丈量，是从分析拍照丈量的根基理论出发，依照地面控制点以及

尽可能精准的拍照外方向元素进行综合平差运算，从而获得地面拍照丈量较高

的测点精度。这一方法可用于观察构造物的变形，如测求大坝变形和地面滑动

等数据。

〔二〕航空拍照丈量

航空拍照丈量【 aerial photogrammetry

】指的是在飞机上用航摄仪器对地

面连续摄入像片，联合地面控制点丈量、调绘和立体测绘等步骤，绘制出地形

图的作业。

航空拍照丈量的主题，是将地面的中心投影〔航摄像片〕变换为正射投影

〔地形图〕。这一问题能够采纳很多门路来解决。如图解法、光学机械法〔亦

称模拟法〕和分析法等。在每一种方法中还可细分出很多详细方法，而每种具

体方法又有其独有的理论。此中有些观点和理论是根基性的，带有某些共性，

如像片的内方向元素和外方向元素

, 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察原理等。

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1. 航空拍照丈量的根来源理

依据不一样的用途与施测方法的不一样航空拍照丈量的根来源理分单张像片测 图原理、立体观察原理。

1.1 单张像片测图的根来源理

航空拍照丈量单张像片测图的根来源理是中心投影的透视变换，立体测图

的根来源理是投影过程的几何反转。广义来说，前一状况的根来源理也是拍照

过程的几何反转。 20世纪 30年月此后，拍照过程的几何反转都是应用各样构造

复杂的光学机械的精细仪器来实现的。

50年月此后，开始应用数学分析的方式

来实现。

1.2 立体观察的根来源理

立体察看的原理是成立人造立体视觉，马上像对上的视差反应为人眼的生

理视差后得出的立体视觉。获取人造立体视觉须具备 3个条件 : ①由两个不一样地点〔一条基线的两头〕拍摄同一光景的两张像片 ( 称为立体像对或像对 ) ；②两只眼睛分别察看像对中的一张像片；③察看时像对上各同名像点的连线要同人

的眼睛基线大概平行，并且同名点间的距离一般要小于眼基线

( 或扩大后的眼基

距 ) 。假定用两个相同标记分别置于左右像片的同名像点上，那么立体察看时就能够看到在立体模型上参加了一个空间的测标。为便于立体察看，可借助于一些简单的工具，如桥式立体镜和反光立体镜。对于那种利用两个投影器把左右像片的影像同时叠合地投影在一个承影面上的状况，可采纳互补色原理或偏振光原理进行立体察看，并用一个拥有测标的测绘台量测。

2. 航空拍照丈量的测图方法

20世纪 30年月以来，航空拍照丈量的测图方法主要有

3种 , 即综合法、全能

法和分工法〔或称微分法〕。

2.1 综合法

航空拍照丈量的综合法是拍照丈量和平板仪丈量相联合的测图方法。属单

张像片测图，地形图上地物、地貌的平面地点由像片纠正的方法得出像片图或

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线划图，地形点高程和等高线那么用一般丈量方法在野外测定。它合用于平展地

区的大比率尺测图。

2.2 全能法

航空拍照丈量的全能法是依据拍照过程的几何反转原理，置立体像对于立体测图仪内，成立起所摄地面减小的几何模型，借以测绘地形图的方法，在立体测图仪上布置像片刻依照内方向元素，目的是使恢复后的投影光束同拍照光束相像〔也可在必定条件下变换投影光束〕在立体模型上测地面点的平面地点、高程和等高线，获取地形图的方法，主要合用于山地。因为像对的相对定

向过程中并未参加控制点，只利用了像对内在的几何特征 , 所以成立的几何模型的方向是随意的 , 模型的比率尺也是近似值，所以一定经过绝对定向才能据以测图。

全能法测图的仪器是立体测图仪。这种仪器形式众多 , 依据投影系统的构造可分为 3种种类：①成立实质投影光芒束的光学投影式的；②从投影中心至像点一方为实质的投影光芒，而从投影中心至模型点一方那么用方导游杆取代的光学

机械投影式的 ; ③用一根贯串 3个万向关节 ( 它们分别代表像点、投影中心和模型

点 ) 的方导游杆来取代投影光芒的机械投影式的。前两种型式的仪器现已根本裁减了。

2.3 分工法

航空拍照丈量的分工法〔微分法〕是依照平面和高程分求的原那么进行测图的一种方法。在立体测图仪器上测定地面点高程和测绘等高线，地面点平面地点确立与综合法相同，合用丘陵地域。它是依据竖直拍照像对，量测左右视差较和在右方像片上勾绘等高线的一种仪器。一个地面点在左、右两张像片上构像点的横坐标 x 的差值称左右视差 p, 而两个地面点的左右视差之差那么称之为左

右视差较

p，这个 p 是该两点的高程差所惹起的。在量测左右视差较 p 的

过程中，借助仪器上的更正机件 , 自动更正由拍照外方向元素带来的影响，使之 等于理想像对的左右视差或左右视差较；而用高差公式计算高程差；而后用投

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影转绘仪把在像片上勾绘的等高线以及调绘的地物，进行分带投影转绘成地形

图。中国设计制造的

X－ 2型视差测图仪是在立体量测仪的根基上，另加平面改

正机件，改进后的仪器，在使用中可把分工法测图中的两个步骤一次解决，从

而提升了作业效率。意大利、联邦德国也有近似的仪器。航空拍照丈量的成图

方法和仪器正在向着半自动化和自动化方向展开，在这方面分析测图仪已经有

了相当的成就。

3. 航空拍照丈量的作业格外业和内业

3.1 外业工作

航空拍照测外业工作包含：①像片控制点联测。像片控制点一般是航摄前

在地面上布设的标记点，也可采纳像片上的显然地物点〔如道路交错点等〕，

用一般丈量方法测定其平面坐标和高程。②像片调绘。是图像判读、检查和绘

注等工作的总称。在像片上经过判读，用规定的地形图符号绘注地物、地貌等

因素；测绘没有影像的和新增的重要地物；注记经过检查所得的地名等。经过

像片调绘所获取的像片称为调绘片。调绘工作可分为室内的、野外的和二者相

联合的 3种方法。③综合法测图。主假如在单张像片或像片图上用平板仪测绘等

高线。

3.2 内业工作

航空拍照测内业工作包含：①测图控制点的加密。从前对于平展地域一般

采纳辐射三角丈量法，对于丘陵地和山地那么采纳立体测图仪成立单航线模拟的

空中三角网，进行控制点的加密工作。

20世纪 60年月以来，模拟法空中三角测

量渐渐地被分析空中三角丈量取代。②用各样光学机械仪器测制地形原图。

〔三〕航天拍照丈量

航天拍照丈量平常地讲是以卫星、飞船和飞机等航天器为运载工具

, 利用 , 经过系

各样传感器在轨道空间获取地球表面上的地物、地貌影像等信息数据

统软件剖析、办理形成各样用途专题地图的测绘方法。

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航天拍照丈量是陪伴着空间技术、拍照技术、图像数字传输与办理、全世界

定位和计算机技术的展开而产生的丈量新技术

, 从其原理与应用角度看其应属

于拍照丈量学科的一个分支 , 是航空拍照丈量技术的进一步拓展。

1. 航天拍照丈量的根来源理

航天拍照丈量是航空拍照丈量技术在空间拍照条件下的进一步应用

, 因为

其成像原理与航空拍照有着实质的差别

, 所以 , 在技术上相同有着与其相差别

, 相同是利用立体

的办理方法。但就其原理讲与航空拍照丈量没有实质的差别

影象进行立体模型的恢复与成立 , 从而测绘出必定比率尺的地形图。

2. 航天拍照丈量的特色

航天拍照丈量与传统的丈量技术如大小平板、航空拍照丈量、全野外数字 收集等对比 , 除了具备成图周期短、劳动强度低外 , 还拥有其独生机盎然的优势 , 主要表达在以下方面 : ①不受地域和国界的；②获取资料快速 , 为快速成图和地图更新开避了一条崭新的门路；③有降低测绘本钱的空间。

3. 航天拍照丈量的应用远景

丈量技术陪伴着社会的行从而展开 ,

同时又不停地效力于公民经济的各个

人们

领域。实质上某个地域经济要展开 ,

城市要建设 , 测绘一定先行 , 所以 ,

早已把丈量工作看作经济展开的晴雨表。几十年的风雨历程

, 测绘已在公民经

, 因为数字地

济的建设和展开过程中起到了令世人瞩目的作用。特别是近几年

球建设步伐的进一步加速 , 更使得测绘有了用武之地。

跟着科技的进步 , 时代的展开 , 特别是全世界定位技术的进一步完美 , 相信

航天拍照丈量在未来数字中国、信息高速公路的建设中势必起到举足轻重的作

用 , 对卫星资源的进一步利用开拓了更为广阔的新领域。

四、结语

刚接触到测绘的时候这个专业的时候，我们就对测绘有必定的理解。那时

候我们只知道在地面架设仪器，在一个有限的小范围进行丈量。可是自从经过

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对?拍照丈量?的学习，让我们认识到本来丈量不不过限于在地面上假定仪

器，本来我们的测绘工作也能够离开地面。

不仅是在架设仪器这方面让我们的观点有了改变，更让我们对影像的理

解，也从最先的定性理解物体是什么到定量计算物体的地点。能够说，这让我

们对测绘工作的认识有了更高层次的理解。

测绘行业千百年来的大改革时代的到临是鉴于拍照丈量的展开。为知足国

防建设、公民经济和社会展开对地理空间信息应用日趋增加的需求，给航空摄

影丈量展开带来了新的机会，也对拍照丈量的使命任务与能力需求、装备和技

术系统，航空拍照丈量的应用等提出了新要求。鉴于这些，我们看到的是更多

机会和新的希望。

参照文件

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