数字摄影测量学

解析摄影测量 60年代初---80年代末
数字摄影测量 80年代初-现在 数字产品
A10
C130
VirtuoZo NT
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
摄影测量发展各阶段的特点
发展阶段 原始资料 投影方式 模拟摄影 测量 解析摄影 测量 仪器 操作方式 产品
像片 像片
Digital Photogrammetry
第21届国际摄影测量与遥感大会(ISPRS2008Beijing )于2008 年7月11日在北京闭幕，发表了《北京宣言》，指出：对 地观测技术与手段在社会经济可持续发展、防灾减灾救灾、
生物多样性保护、文化遗产保护、全球和环境气候变化监
测、能源勘探与管理、土地利用和土地覆盖清查、食品安 全、水资源可持续利用、人类生存环境和健康等领域已得
摄影测量（photogrammetry，150年前）→遥感（ remote sensing，40年前）→ 摄影测量与遥感（ remote sensing & photogrammetry，20年前） → 遥感科学与技术（remote sensing science and technology，当代） 狭义地，遥感科学与技术属于对地观测（Earth observation）体系的组成部分
Digital Photogrammetry
摄影测量的本质
二维影像 三维空间立体模型
b1
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
从摄影测量的本质可以看出,摄影测量过程中必须解决两个问题:
对应性关系 解析(几何)关系
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
到广泛应用。航空航天影像获取、处理、判读和分析，机
载和地面激光雷达系统，成像雷达技术，小卫星和地球传 感器网络等科学技术取得了显着进步。
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
二、摄影测量的分类 按距离分
航空、航天、地面、近景、显微
按用途分
地形、非地形
按技术处理手段分
1902年，北洋大学用德国的摄影经纬仪进行建筑摄影测
量试验。 1931年6月2日，德国汉莎航空测量公司与浙江水利局航 测队合作进行首次航摄，并制作了像片平面图。 上世纪50年代开始大规模的航测成图，主要通过大量引
进德国、瑞士等西方发达国家的精密立体侧图仪，采
用人工操作方法来测制国家基本地形图，实现空间数 据的模拟处理。
在摄影测量中对应关系就是同名点的测定
b1
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
普通测量
对 准 同 名 点 量 量 测 同 名 点
西北大学城市与环境学院 谢元礼
摄影测量
Digital Photogrammetry
在摄影测量中解析(几何)关系就是摄影
成像瞬间空间位置和状态的确定
三、摄影测量发展的阶段
摄影测量发展到今天可划分三个阶段：
模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量 模拟摄影测量：1839-1964达意尔，用光学或机械方法模 拟摄影过程，使两个投影器恢复摄影时的位置、姿态 和相互关系，形成一个比实地缩小了的几何模型，即
摄影过程的几何反转，并在此模型上进行量测，得到
的结果通过机械或齿轮传动方式直接在绘图桌上绘出 各种图件来。
各种调查、航空摄影测量
各种调查、航空摄影测量 各种调查、航空摄影测量 各种调查 遗址调查 地面实况调查 地面实况调查 车载升降台
西北大学城市与环境学院 谢元礼
飞机、直升机
牵引飞机
系留气球 索道 吊车 地面测量车
50～500m
800m 以下 10～40m 5～50m 0～30m
牵引滑翔机
Digital Photogrammetry
仅仅限于处理地面的正直摄影，主要用作建筑摄影测 量，而不是用来进行地形测量。
随着飞机和卫星的上天，摄影测量随之有了航空摄
影测量和遥感。
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
西北大学城市与环境学院 谢元礼
理论。
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
1839年法国Dguerre报道了第一张摄影像片的产生
后，摄影测量开始了它的发展历程。19世纪中叶，被
认为摄影测量之父的A Laussedat（劳塞达）利用明箱 装置，测制了万森城堡图。
由于当时飞机尚未发明，摄影测量的几何交会原理

西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
传统的摄影测量学是利用光学摄影机摄影的像片，研究 被摄物体的形状、大小、位置、性质和相互关系的一
门科学和技术。
它研究的内容： 获取被摄物体的影像，研究单张和多张像片影像的处 理方法，包括理论、设备和技术，以及将所测得的成 果以图解形式或数字形式输出的方法和设备。 自从有了摄影，就开始了摄影测量的历史。早在 18世纪，数学家J.H Lambert（兰伯特）在他的著作 中（1759年）就论述了摄影测量的基础——透视几何
物理投影
模拟测图 作业员手 模拟产品 仪 工作业
解析测图 机助作业 模拟产品 数字投影 仪 员操作 数字产品 计算机 自动化操 数字产品 作+作业 员的干预 模拟产品
像片数字 数字摄影 化影像、 数字投影 测量 数字影像
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
四、我国的摄影测量与遥感
笼统而言，其任务是测量各种比例尺的4 D产品
（ Digital Elevation Model数字高程模型、Digital
Orthophoto Map数字正射影像、Digital Line Graphic 数字线划图、Digital Raster Graphic数字删格图）， 并为各种地理信息系统和土地信息系统提供基础数据。 摄影测量学任务是发展变化的，主要包括：
卓，全数字摄影测量。 全数字摄影测量与模拟、解析摄影测量的最大的区别： 它处理的原始信息不仅可以是航空数字化影像，更主 要的是航空、航天遥感数字影像，最终以计算机视觉 代替人眼的立体观测。
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
模拟摄影测量 20世纪初---80年代
欲准确交会空间点(除同名点条件外)， 还必须恢复影像在摄影瞬间的方位。
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
解析关系 摄 影 测 量
相邻影像间、影 像与空间、…….
对应性关系
影像间同名特征 间、影像特征与 空间特征、…….
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
国际摄影测量与遥感学会 ( The International Society for Photogrammet ry and Re mote Sensing , 英文缩写为ISPRS) 成立于1910 年,最 初称为国际摄影测量学会( The International Society for Photogrammet ry ,英文缩写为ISP) ,1980 年更改为 现名。
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
第一章 绪论
1.1 摄影测量的基本任务
摄影测量的本质就是: 通过摄影，进行测量！ 它来源于测量的“前方交会”与“后方交会”
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
摄影测量
在两个已知点(摄站) 上，摄取两张影像。
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
解析摄影测量：1941-1980随着电子计算机的问世，许多
点的量测过程被计算机的计算过程取代，突出的成就
就是解析空中三角测量。海拉瓦1957年提出利用电子 计算机进行解析测图的思想。
数字摄影测量：1957-，海拉瓦，机助制图；1978-，王之
Digital Photogrammetry
中国资源二号全色波段图像（3米）
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
由于现代航天技术和电子计算机技术的飞速发展，
摄影测量的学科领域日益扩大。只要物体能够被摄影
成像，都可以使用摄影测量技术，解决某一方面的问 题！ 由于具有非接触传感的特点，自上世纪60年代以来， 从侧重于解译和应用角度，于是提出了“遥感”一词。 又由于航天传感器也可以用于航空遥感，于是摄影 测量发展为摄影测量与遥感。
模拟、解析、数字
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
遥感平台 航天飞机 无线电探空仪 超高度喷气机 中低高度飞机 飞艇 直升机 无线遥探飞机 高度 240～350km 100m～100km 10000～12000m 500～8000m 500～3000m 100～2000m 500m以下 目的、用途 不定期地球观测、空间实验 各种调查（气象等） 侦察、大范围调查 各种调查、航空摄影测量 空中侦察、各种调查 其它
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
随着学科的发展、应用的扩展和人们认识水平的 提高，其内涵和外延也在不断发生变化。 国际摄影测量与遥感学会（ISPRS）于1988年在 日本东京十六届大会上定义： 摄影测量与遥感是对非接触传感器系统获得的影像 及其数字表达进行记录、量测和解译，从而获得自然 物体和环境的可靠信息的一门工艺、科学和技术。简
摄影测量学与遥感的结合：摄影测量学的发展历史就 是遥感的发展历史，它们目的相同，只是各自所处的 科技发展历史时期不同，可以说摄影测量学发展到数 字摄影测量阶段就源自文库遥感（王之卓）。
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
第一章 绪论
1.2 摄影测量的产生与发展 一、从摄影测量到遥感科学与技术
•定量的（Quantitative）→ 几何处理（metric）
（解决是多少的问题：where、when、how much）
•定性的（Qualitative）→ 解译处理
（interpretation）（解决是什么的问题：what）
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
Digital Photogrammetry
全数字摄影测量学
Xieyuanli@126.com
谢元礼
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
参考教材： 《摄影测量学》张剑清 潘励 王树根 武汉大学出版社 《摄影测量原理》王之卓 测绘出版社 《摄影测量原理续编》王之卓 测绘出版社 《数字摄影测量学》张祖勋 张剑清 武汉大学出版社 《解析摄影测量学》郑肇保 李德仁 测绘出版社 《摄影测量与遥感概论》李德仁 周月琴 金为铣 测绘出 版社 《摄影测量学》金为铣 杨先宏 邵鸿潮 崔仁愉 武汉大学 出版社 《数字高程模型》李志林 朱庆 武汉大学出版社 《遥感影像的数字摄影测量》陈鹰 同济大学出版社
b1
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
通过人的眼睛量测两张影像上的同名点的坐标
a1 (x1 , y1 )、a2 (x2 , y2 ) ，就能求得对应空间
点的坐标A（X、Y、Z）。
摄影测量的一个 重要优点： 可以测定影像上 所有的点(面测量)
西北大学城市与环境学院 谢元礼
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
• • • • • • •
ISPRS 技术委员会的鼓励研究方向： 传感器、遥感平台和成像 空间数据处理、分析与表达的系统 摄影测量的理论与算法 空间信息系统与数字测图 近景技术与机器视觉 教育与交流 资源与环境监测
西北大学城市与环境学院 谢元礼
而言之，就是影像信息获取、处理、分析和成果表达
的一门信息科学。
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry
各种类型 传感器
被摄物体 影像
通过量测和 解译过程
自然物体及其环境的可靠信息
DEM
DLG
DRG
DOM
西北大学城市与环境学院 谢元礼
Digital Photogrammetry