测绘学概论摄影测量学张祖勋
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A
a1 a2
S1
S2
摄影测量学－－概述
最简单的摄影测量仪器－－ 立体反光镜
影像（像片）
这就是摄影测量的基本原理 !
摄影测量学－－概述
(2) 摄影测量学的分类 根据影像获取的位置， 摄影测量基本可分为：
①航天摄影测量(卫星)； ②航空摄影测量(飞机)； ③地面摄影测量(近景) ；
< 1km
>200km <10km
模拟摄影测量 解析摄影测量 数字摄影测量
摄影测量学－－概述
模拟摄影测量的基本原理 摄影－－测图
航空摄影
两个投 影器
投影器替代摄影机
地面模型 地形图
摄影测量学－－概述
模拟摄影测量仪器，通常
观测系统
金属导杆
像片盘
绘
图
桌
A
Y
X Z
• 两根交于一空间点（A）的金属导杆，代替两条摄影光线； • 人眼通过光学系统观测像片盘上的两张像片， 观测同名点； • 作业员通过手轮X、Y、脚盘 Z 驱动金属导杆的交点A 进行测图
叠部分构成一个“立体像对” 。相邻航线影像之间
也有一定的重叠度――称为旁向重叠，20％。
从而有多条航带、多（几十/几百/上千） 张影像构成一个摄影区域。
摄影测量学－－概述
地面（近景）摄影测量 大 坝 施 工 测 量
工业零件测量
建筑摄影测量
摄影测量学－－概述
摄影测量的主要任务是测绘各种比例尺的
地形图；
第三章 摄影测量学
武汉大学 遥感信息工程学院 张祖勋
摄影测量学
3.1 概述
--－3.1.1 什么是摄影测量学 --－3.1.2 摄影测量的分类 --－3.1.3 摄影测量的三个发展阶段――模拟、解析与数字摄影测量 － －－ 3.1.4 摄影测量与测绘学科的关系
3.2 摄影测量学的一些基本原理
--－3.2.1 摄影机的内方位元素 --－3.2.2 摄影机的外方位元素 --－3.2.3 共线方程
航空摄影测量，可测绘各种比例尺地形图，如－
－ － 1:5万、1:1万、1:5千、1:2千、1:1千、1:500 ；
航天摄影测量主要测绘1:5万、1:1万地形图；
地面（近景）摄影测量主要测绘大比例尺地形 －－图、用于各种工程、工业、医学、 建筑、 －－考古等领域。
摄影测量学－－概述
(3) 摄影测量发展的三个阶段
摄影测量学－－概述
台 北 中 山 纪 念 堂
从680公里高空观测地面－－IKONOS
摄影测量学－－概述
上海东方明珠塔（快鸟影像－－450 km）
摄影测量学－－概述
航空摄影过程 重叠部分（立体像对）
航空摄影时：相邻影像(不同位置摄取的两张影像)之 间有一定的重叠度――称为航向重叠：60％，互相重
摄影测量学－－概述
解析摄影测量仪器
金属导
计算机 杆？？
观测系统
像片盘
wenku.baidu.com
绘图桌
X
Y
Z
• 作业员通过手轮、脚盘 将X、Y、 Z 输入计算机；
• 实时计算机共线方程，求得x1、y1 、 x2、y2 驱动像片盘的运动；
• 人眼通过光学系统观测像片盘上的两张像片，观测同名点，实现测图；
摄影测量学－－概述
数字摄影测量工作站（DPW）
--－3.2.4 怎样恢复（获得）外方位元素
3.3 平面摄影测量与立体摄影测量
--－3.3.1 平面摄影测量
-
-－3.3.2 立体摄影测量
3.4 数字摄影测量
--－3.5.1 数字摄影测量简介 --－3.5.2 摄影测量作业的自动化
3.5 数字摄影测量的发展与展望
摄影测量学－－概述
1 概述
摄影测量学－－概述
• 作业员通过手轮、脚盘 将X、Y、 Z 输入计算机；
• 实时计算机共线方程：求得x1、y1 、 x2、y2 驱动数字影像（或
测标）的运动； • 人眼通过立体眼镜（或由计算机）观测像片盘上的两张数字影 像， 观测同名点，实现测图；
摄影测量学－－概述
根据上述摄影测量的基本要点 1. 最少在两个位置，摄取两张影像（一般多
在测量中：前方交会是在两个已知点 1、2 上， 安置经纬仪，对未知点 A测定水平角、垂直角，
就能测得未知点的坐标A（X、Y、Z）。
A（X、Y、Z）
Z
Y
11
2 2
2
O1
X
几何关系
摄影测量学－－概述
摄影测量是首先
在两个已知点上， 摄取两张影像，
a1 b1
a2 b2
摄影测量学－－概述
通过人的眼镜观测两张影像上的同名点的坐标 a1 (x1 , y1 )、 a2 (x2 , y2 ) ，就能求得 空间对应点的坐标A（X、Y、Z）。
于2张）；
2. 观测同名（影像）点a1 、 a2 ； 3. 恢复这两条对应直线的空间方位，最后获
得空间点 A的坐标；
4. ………..
模拟、解析摄影测量－－恢复摄影光线的方位； 而同名点是通过目视实现的
数字摄影测量则实现了自动(半)识别同名点
摄影测量学－－概述
(4) 摄影测量与测绘学科的关系
控制 大
(1) 摄影机与内方位元素 摄影机有两大类：
① 量测相机
光学航空相机
② 非量测相机
航 空 数 码 相 机 地面摄影相机
摄影测量学－－摄影测量学的一些基本原理
量测相机与非量测相机的主要差别： 是否已知相机的内方位元素？
相机的内方位元素：x0、 y0 、f
－－摄影中心 S 到像面的垂线谓主光轴
－－摄影中心 S 到像面的垂足谓主点 －－ f－焦距，主光轴 的长度 －－ x0、 y0－主点 在像面上的位置。
(1) 什么是 摄影 测量 学 通俗说：摄影测量就是通过 摄影进行 测量
具体的过程
摄量 影测
影像上的 二维坐标：
计
x、y 算
获得空间的 三维坐标： X、Y、Z
摄影测量学－－概述
摄影测量是 由二维的影像三维空间的科学与技术
它来源于测量中的前方交会
平面三角中的 两角夹一边 就是前方交会
1 2
摄影测量学－－概述
地测量
摄影测量 与遥感
地图、数据
地图制图、GIS
工程测量
摄影测量学－－概述
问题 怎样恢复摄影光线 在空间的方位
－空间的位置与角度 怎样实现空间的前方交会
是摄影测量的关键之一
摄影测量学－－ 摄影测量学的一些基本原理
2. 摄影测量学的 一些基本原理
欲恢复影像 在空间的方位 －－－必须首先了解摄影机
摄影测量学－－摄影测量学的一些基本原理
相机的内方位元素，它与 相机在空间的位置与方位
无关，如右图所示。
S
f y0 o
x0
x0
o
y0
f
S
摄影测量学－－摄影测量学的一些基本原理
相机内方位元素是通过相机检校 量测相机是在出厂之前由工厂作检校； 非量测相机是由用户自己进行 检校。
a1 a2
S1
S2
摄影测量学－－概述
最简单的摄影测量仪器－－ 立体反光镜
影像（像片）
这就是摄影测量的基本原理 !
摄影测量学－－概述
(2) 摄影测量学的分类 根据影像获取的位置， 摄影测量基本可分为：
①航天摄影测量(卫星)； ②航空摄影测量(飞机)； ③地面摄影测量(近景) ；
< 1km
>200km <10km
模拟摄影测量 解析摄影测量 数字摄影测量
摄影测量学－－概述
模拟摄影测量的基本原理 摄影－－测图
航空摄影
两个投 影器
投影器替代摄影机
地面模型 地形图
摄影测量学－－概述
模拟摄影测量仪器，通常
观测系统
金属导杆
像片盘
绘
图
桌
A
Y
X Z
• 两根交于一空间点（A）的金属导杆，代替两条摄影光线； • 人眼通过光学系统观测像片盘上的两张像片， 观测同名点； • 作业员通过手轮X、Y、脚盘 Z 驱动金属导杆的交点A 进行测图
叠部分构成一个“立体像对” 。相邻航线影像之间
也有一定的重叠度――称为旁向重叠，20％。
从而有多条航带、多（几十/几百/上千） 张影像构成一个摄影区域。
摄影测量学－－概述
地面（近景）摄影测量 大 坝 施 工 测 量
工业零件测量
建筑摄影测量
摄影测量学－－概述
摄影测量的主要任务是测绘各种比例尺的
地形图；
第三章 摄影测量学
武汉大学 遥感信息工程学院 张祖勋
摄影测量学
3.1 概述
--－3.1.1 什么是摄影测量学 --－3.1.2 摄影测量的分类 --－3.1.3 摄影测量的三个发展阶段――模拟、解析与数字摄影测量 － －－ 3.1.4 摄影测量与测绘学科的关系
3.2 摄影测量学的一些基本原理
--－3.2.1 摄影机的内方位元素 --－3.2.2 摄影机的外方位元素 --－3.2.3 共线方程
航空摄影测量，可测绘各种比例尺地形图，如－
－ － 1:5万、1:1万、1:5千、1:2千、1:1千、1:500 ；
航天摄影测量主要测绘1:5万、1:1万地形图；
地面（近景）摄影测量主要测绘大比例尺地形 －－图、用于各种工程、工业、医学、 建筑、 －－考古等领域。
摄影测量学－－概述
(3) 摄影测量发展的三个阶段
摄影测量学－－概述
台 北 中 山 纪 念 堂
从680公里高空观测地面－－IKONOS
摄影测量学－－概述
上海东方明珠塔（快鸟影像－－450 km）
摄影测量学－－概述
航空摄影过程 重叠部分（立体像对）
航空摄影时：相邻影像(不同位置摄取的两张影像)之 间有一定的重叠度――称为航向重叠：60％，互相重
摄影测量学－－概述
解析摄影测量仪器
金属导
计算机 杆？？
观测系统
像片盘
wenku.baidu.com
绘图桌
X
Y
Z
• 作业员通过手轮、脚盘 将X、Y、 Z 输入计算机；
• 实时计算机共线方程，求得x1、y1 、 x2、y2 驱动像片盘的运动；
• 人眼通过光学系统观测像片盘上的两张像片，观测同名点，实现测图；
摄影测量学－－概述
数字摄影测量工作站（DPW）
--－3.2.4 怎样恢复（获得）外方位元素
3.3 平面摄影测量与立体摄影测量
--－3.3.1 平面摄影测量
-
-－3.3.2 立体摄影测量
3.4 数字摄影测量
--－3.5.1 数字摄影测量简介 --－3.5.2 摄影测量作业的自动化
3.5 数字摄影测量的发展与展望
摄影测量学－－概述
1 概述
摄影测量学－－概述
• 作业员通过手轮、脚盘 将X、Y、 Z 输入计算机；
• 实时计算机共线方程：求得x1、y1 、 x2、y2 驱动数字影像（或
测标）的运动； • 人眼通过立体眼镜（或由计算机）观测像片盘上的两张数字影 像， 观测同名点，实现测图；
摄影测量学－－概述
根据上述摄影测量的基本要点 1. 最少在两个位置，摄取两张影像（一般多
在测量中：前方交会是在两个已知点 1、2 上， 安置经纬仪，对未知点 A测定水平角、垂直角，
就能测得未知点的坐标A（X、Y、Z）。
A（X、Y、Z）
Z
Y
11
2 2
2
O1
X
几何关系
摄影测量学－－概述
摄影测量是首先
在两个已知点上， 摄取两张影像，
a1 b1
a2 b2
摄影测量学－－概述
通过人的眼镜观测两张影像上的同名点的坐标 a1 (x1 , y1 )、 a2 (x2 , y2 ) ，就能求得 空间对应点的坐标A（X、Y、Z）。
于2张）；
2. 观测同名（影像）点a1 、 a2 ； 3. 恢复这两条对应直线的空间方位，最后获
得空间点 A的坐标；
4. ………..
模拟、解析摄影测量－－恢复摄影光线的方位； 而同名点是通过目视实现的
数字摄影测量则实现了自动(半)识别同名点
摄影测量学－－概述
(4) 摄影测量与测绘学科的关系
控制 大
(1) 摄影机与内方位元素 摄影机有两大类：
① 量测相机
光学航空相机
② 非量测相机
航 空 数 码 相 机 地面摄影相机
摄影测量学－－摄影测量学的一些基本原理
量测相机与非量测相机的主要差别： 是否已知相机的内方位元素？
相机的内方位元素：x0、 y0 、f
－－摄影中心 S 到像面的垂线谓主光轴
－－摄影中心 S 到像面的垂足谓主点 －－ f－焦距，主光轴 的长度 －－ x0、 y0－主点 在像面上的位置。
(1) 什么是 摄影 测量 学 通俗说：摄影测量就是通过 摄影进行 测量
具体的过程
摄量 影测
影像上的 二维坐标：
计
x、y 算
获得空间的 三维坐标： X、Y、Z
摄影测量学－－概述
摄影测量是 由二维的影像三维空间的科学与技术
它来源于测量中的前方交会
平面三角中的 两角夹一边 就是前方交会
1 2
摄影测量学－－概述
地测量
摄影测量 与遥感
地图、数据
地图制图、GIS
工程测量
摄影测量学－－概述
问题 怎样恢复摄影光线 在空间的方位
－空间的位置与角度 怎样实现空间的前方交会
是摄影测量的关键之一
摄影测量学－－ 摄影测量学的一些基本原理
2. 摄影测量学的 一些基本原理
欲恢复影像 在空间的方位 －－－必须首先了解摄影机
摄影测量学－－摄影测量学的一些基本原理
相机的内方位元素，它与 相机在空间的位置与方位
无关，如右图所示。
S
f y0 o
x0
x0
o
y0
f
S
摄影测量学－－摄影测量学的一些基本原理
相机内方位元素是通过相机检校 量测相机是在出厂之前由工厂作检校； 非量测相机是由用户自己进行 检校。