摘要】：本文详细介绍摄影测量的发展历程，航空摄影是快速获取地理信息的重要技术手段，是测制和更新国家地形图以及建立地理信息数据库的重要资料源，在空间信息的获取与更新中起着不可替代的作用，文中具体介绍了航空测量摄影的原理和应用，及其适用范围。最后根据相关技术的发展现状得出摄影测量的发展趋势。
关键字：摄影测量航空摄影测量发展历史发展趋势。
摄影测量（英文：photogrammetry）是一种利用被摄物体影像来重建物体空间位置和三维形状的技术。另一种广受认可的定义：
photogrammetry is the science of art obtaining reliable measurements by means of photographs.
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。
摄影测量分为航天摄影测量、地面摄影测量、非地形摄影测量、双介质摄影测量、水下摄影测量、模拟摄影测量、解析摄影测量、航空测量摄影、低空摄影测量和近景摄影等。每一个分类都是用摄影而获得的影像信息（含数字影像）测定目标物的形状、大小、空间位置、性质和相互关系的科学技术，不同类别的摄影对象和应用范围不同。
一、摄影测量的发展历史：
摄影测量学发展至今，经历了模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量三个发展阶段。
摄影测量学三个发展阶段的特点：
我国摄影测量的发展历史。
中国的摄影测量历史最早可追溯到2023年，当年的北洋大学曾用进口的摄影经纬仪做过建筑摄影测量试验。
中国的航空摄影测量始于2023年，浙江省水利局航测队与德国测量公司合作进行首次航空摄影，摄取了钱塘江支流浦阳江一段河道的航片，随后，国民党**成立航测队。主要测制了中国局部地区1:1万和1:
2.5万军事要塞图，以及湘黔、成渝一带l:5万地形图。
2023年中华人民共和国成立以后，航空摄影得到飞速发展。国家测绘局、林业、农业、地质、铁道、石油、水利等部门都积极开展了航空摄影。2023年前，中国利用航空摄影测量主要制作1:
25000-1:100000各种比例尺地形图，采用的是分工法和全能法测图。
2023年后，利用解析和数字摄影测量方法，全国范围主要制作1:50000地形图，各省市主要制作1:10000和1:
5000地形图，城市则是制作1:1000和1:2000地形图，构成各类gis的地形数据库。
21世纪初，数码摄影仪面世之后，城市大比例尺航测制作正射影像图得到了迅速发展，现在已经发展到制作三维城市电子地图。目前，中国已经构建了:250000和1:
50000全国空间数据库，包括的数据产品有dom、dem、dlg和drg四类，还有地名数据库和土地利用数据库等，各省市已经或正在建立1:10000全省空间数据库。许多大中城市已建立了1:
500-1：2000空间数据库。这些都成为构建“数字中国”、“数字省区”和“数字城市”的重要基础。
2023年国家测绘局启动了西部测图计划，使用了一批新设备、新技术、新航空航天遥感影像，将改写中国西部200多万平方公里无1：50000地形图的历史。
二、摄影测量的发展现状。
摄影测量在经历模拟摄影测量，解析摄影测量两个发展阶段后，现已进入数字摄影测量阶段，这对整个摄影测量的教学，科研，生产都产生了极其深远的影响。
数字摄影测量主要便现在摄影测量与计算机学科相互渗透交叉，数字摄影测量所使用的设备最终将是计算机加上相应的标准外设，它的产品形式是全数字化的数字产品。
随着传感器技术和自动化技术的发展，当代数字摄影测量不仅依然是遥感空间信息获取的重要分支学科，而且其研究及应用范围变得非常广泛：
例如：从测绘学科而言，传统的摄影测量已发展为新兴的信息产业；
从摄影测量学科而言，经典的摄影测量已发展为摄影测量与计算机视觉。
另外：高分辨率的遥感影像、以及其定位参数文件的应用，只要极少量的外业控制点，就能迅速生成正射影像图，它已在城市、土地的变迁、规划中得到愈来愈广泛的应用。航空激光扫描雷达也愈来愈成熟。
所有这一切表明，新一代传感器、定位系统的迅速发展以及数字摄影测量工作站的大规模推广，都对摄影测量自身的发展起到极大的促进作用。
我国摄影测量与遥感技术发展现状
1、对地观测系统建设。
民用遥感卫星向系列化和业务化方向发展
2、掌握了一批核心遥感技术，形成了系列化产品。
自主研制和发展了一批核心遥感器
3、航空遥感系统日趋完善，效能不断提高：
航空遥感业务逐步建成，队伍不断壮大
航空遥感系统平台不断改进，技术稳步提高。
4、遥感卫星地面设施布局不断优化，效能比不断提高：
地面接收系统覆盖全国，数据存储与检索系统先进
地面接收系统的国产化能力提高，技术水平稳步提高
5、国产化地球空间信息系统软件发展迅速：
数字摄影测量软件走向国际，卫星图象处理系统基本成形
国产化地理信息系统软件迅猛发展，系统性能稳步提升
6、应用领域不断扩展，应用效益与效率显著提高
资源与环境遥感应用不断深化，技术能力显著提高
2 新的应用领域不断拓展，产业化发展初见成效。
三、航空摄影测量
1、定义。航空摄影测量（aerial photogrammetry），又称空中测量或航空测量，是一种遥距感应的测量方法，测量者本身并没有亲身接触过所测量的事物，而只利用探测工具从空中量度或感应地面上被测量物的特质和位置。其主要目的是得到立体空间中，各种物体的形状、位置和特性（例如：
地质状况、植被生长情况、建筑物的种类…等）。应用范围可从学术研究、地理资讯系统、各种工程的设计与规划、灾害分析，到军事目的等。
航空测量时，为了要得到立体空间的资讯（可用来建立数值高程模型，dem，digital elevation model），需要应用人眼产生立体视觉的原理（也就是因为两眼相距一定的距离，所看到的景物不会完全相同、有视差，因而产生立体感），因此需要许多拍摄点不相同、但有重叠部分的影像来模拟立体效果，进而将此模拟出来的立体模型，进行量测、甚至绘制地形图等。
2、原理。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。
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p1上的构像为ɑ1m1d1c1，右片p2上的构像为ɑ2m2d2c2,两摄站点s1和s2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。
像片的内方位元素和外方位元素内方位元素用以确定摄影物镜后节点（像方）同像片间的相关位置。利用它可以恢复摄影时的摄影光线束。内方位元素系指摄影机主距 f和摄影机物镜后节点在像平面的正投影位于框标坐标系中的坐标值(x0,у0)。
这些数值通过对航摄机鉴定得出，故内方位元素总是已知的。确定摄影光线束在摄影时的空间位置的数据，叫做像片或摄影的外方位元素。外方位元素有6个数值，包括摄影中心s（图2）在某一空间直角坐标系中的3个坐标值xs、ys、zs和用来确定摄影光线束在空间方位的3个角定向元素，如嗘、ω、k角。
这些外方位元素都是针对着某一个模型坐标系o－xyz而定义的。模型坐标系的x坐标轴近似地位于摄影的基线方向，z坐标轴近似地与地面点的高程方向相符。在模型坐标系内所建立的立体模型必须在其后经绝对定向的过程才能取得立体模型的正确方位。
像点坐标变换式图2中，像点ɑ在以摄影中心s为原点，摄影主光轴z坐标轴的像空间坐标系(s-xуz)中的坐标为xɑ、уzɑ=-f。此时以s为原点再建立一个辅助坐标系(s-uvw)其中3个坐标轴u、v、w分别与模型坐标的3个坐标轴x、y、z相平行。ɑ点在此辅助坐标系中的坐标设为uɑ、vɑ、wɑ，则其变换关系式为：
r为旋转矩阵，它是由像空间坐标系与辅助坐标系的相应坐标轴间夹角的余弦（称方向余弦）组成，而这些方向余弦都是像片的3个角定向元素的函数。这是一个重要的基本公式，因为有很多理**式或作业公式就是在此基础上进一步演化得出的。例如，在解析摄影测量中有广泛应用的“共线条件方程式”，就是根据它的反算式作进一步演化得出。
相对定向确定像片对相互位置关系的过程。模拟法相对定向是在立体测图仪上进行。其理论基础是使空间所有的同名光线都成对相交。
当同名光线不相交时，则在仪器的观测系统中可以观察到上下视差（常用q表示）。上下视差就是两条同名射线在空间不相交时在垂直于摄影基线方向中存在的距离。此时将投影器作微小的直线移动或转动，就可以消除这个距离。
理论上只要能够在适当分布的 5个点处同时消除该点处的上下视差，就认为已经获得在这个立体像对内全部上下视差的消除，从而完成了相对定向，得出立体模型。相对定向的解析法是在像片上量测各同名像点的像点坐标，例如对左像片为x1、у1,对右像片为x2、у2。根据同名射线共面条件的理论可以推导出这些量测值与相对定向元素的关系式。
理论上测得5对同名像点的像点坐标值，就能够解算出该像片对的 5个相对定向元素。同名点在左右像片上的纵坐标差(у1-у2)习惯上也称之为上下视差，用符号q表示。
模型的绝对定向在摄影测量中，相对定向所建立的立体模型常处在暂时的或过渡性的模型坐标系中，而且比例尺也是任意的，因此必须把它变换至地面测量坐标系中，并使符合规定的比例尺，方可测图，这个变换过程称为绝对定向。绝对定向的数学基础是三维线性相似变换，它的元素有7个：3个坐标原点的平移值，3个立体模型的转角值和1个比例尺缩放率。
立体观测原理立体观察的原理是建立人造立体视觉，即将像对上的视差反映为人眼的生理视差后得出的立体视觉（图3）。得到人造立体视觉须具备3个条件：①由两个不同位置（一条基线的两端）拍摄同一景物的两张像片(称为立体像对或像对)；②两只眼睛分别观察像对中的一张像片；③观察时像对上各同名像点的连线要同人的眼睛基线大致平行，而且同名点间的距离一般要小于眼基线(或扩大后的眼基距)。
若用两个相同标志分别置于左右像片的同名像点上，则立体观察时就可以看到在立体模型上加入了一个空间的测标。为便于立体观察，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情况，可采用互补色原理或偏振光原理进行立体观察，并用一个具有测标的测绘台量测。
摄影测量及其发展趋势
摄影测量期末 课程名称摄影测量学。学院 矿业学院专业 测绘工程 姓名 雷永平学号 0908010229 年级 2009级任课教师 汪泓 2012年1月6日。摄影测量及其发展趋势。摘要 影测量的基本原理方法是其发展的基础。我们必须了解它的特点，技术原理和其发展趋势。而现在作为我国摄影测量发展的 时期，...
摄影测量与遥感的发展
作者 郝君仪陈国庆王思远。中国科技博览 2015年第16期。摘要 摄影测量与遥感学科隶属于地球空间信息科学的范畴，它是利用非接触成像和其他传感器对地球表面及环境 其他目标或过程获取可靠的信息，并进行记录 量测 分析和表达的科学与技术。关键词 摄影测量遥感发展。中图分类号 tv951 文献标识码 a ...
摄影测量的发展与趋势 作业
二 摄影测量的发展现状。摄影测量在经历模拟摄影测量，解析摄影测量两个发展阶段后，现已进入数字摄影测量阶段，这对整个摄影测量的教学，科研，生产都产生了极其深远的影响。数字摄影测量主要便现在摄影测量与计算机学科相互渗透交叉，数字摄影测量所使用的设备最终将是计算机加上相应的标准外设，它的产品形式是全数字化...