浅谈摄影测量的基本原理及应用

浅谈摄影测量的基本原理及应用

发表时间：2018-11-24T15:54:17.323Z 来源：《防护工程》2018年第22期作者：刘晓晓[导读] 摄影测量的主要特点是在像片上进行量测和解译，无需接触物体本身，因而很少受自然和地理条件的限制，而且可摄得瞬间的动态物体影像广西测绘职业技术学校南宁市建政路5号 530023

1 引言

摄影测量的主要特点是在像片上进行量测和解译，无需接触物体本身，因而很少受自然和地理条件的限制，而且可摄得瞬间的动态物体影像。人们可以从像片及其它各种类型影像中获得所研究物体的大量几何信息和物理信息。由于现代航天技术和电子计算机技术的飞速发展，摄影测量的科学领域更加广大了，甚至可以说，只要物体能够被摄成影像，都可以使用摄影测量技术，以解决某一方面的问题。我们应该了解摄影测量的基本原理及其应用，以便更好的适应摄影测量的快速发展。

2 摄影测量的几个基本概念

摄影中心：投影射线所会聚的点，就是指摄影机的镜头。

方位元素：在航测中，用以确定摄影瞬间摄影中心、像片与地面相关位置的数据。根据作用不同，航摄像片的方位元素又分为内方位元素和外方位元素。

内方位元素：用以确定摄影中心与像片平面相关位置的数据。内方位元素的作用是确定或恢复摄影光束形状的要素，包括3个数据（，，），在摄影机检定时可以提供，所以在航测应用中，内方位元素一般均为已知数据。

外方位元素：用以确定摄影光束在空间的位置及其姿态的数据。外方位元素共有6个：其中3个用来确定摄影光束在空间的位置，称为直线元素；另外3个用来确定摄影光束在空间中的姿态，称为角元素。

直线元素：通常指摄影中心在地面坐标系中的3个空间坐标值（，，）。

角元素：用来描述摄影光束在空间某位置的姿态，是摄影光束绕着三个坐标轴的旋转角度值（）。

立体像对：从两相邻摄站对同一地区所摄取的，具有一定重叠度的两张像片，分别为左影像、右影像。

同名像点：同一地物点在立体像对的两张像片上的构像。

3 摄影测量的基本原理

摄影测量就是对研究对象进行摄影，在航空摄影测量里，研究对象反射的光线经摄影机镜头在底片上感光而成像，根据光线沿直线传播，我们可以发现，在这个摄影成像的过程中，地面点、摄影中心、像点这三个点是在一条直线上的。在航片中，我们可以量测到像点在像平面坐标系中的坐标（，），求得相应地面点的坐标（，，）。根据三点共线的原理，某一像点与其相应的地面点和摄影中心三点应满足以下公式：

上式就是摄影测量中的最基本的公示，称为共线条件方程。

在共线条件方程里，是内方位元素，是已知的数据，我们可将共线条件方程看做是由三部分数据构成：像点坐标（，），对应的地面点坐标（，，），外方位元素（，，，）。我们可以利用其中任意的两部分数据求解第三部分数据，这也是摄影测量实际应用的理论依据。

4 摄影测量的应用 4.1 单像空间后方交会

单像空间后方交会就是利用一定数量的地面控制点，根据共线条件方程，反求像片的6个外方位元素的工作。

在这里的地面控制点，不仅需要实测出地面控制点的坐标（，，），而且还要量测出其在航片上对应的像点的像平面坐标（，），根据共线条件方程，一个地面控制点的坐标数据可以列出两个方程式，为了解求6个外方位元素，至少需要6个方程式，那么至少需要3个地面控制点，列出6个方程式，解求6个外方位元素。在实际作业中，我们通常是在像片测绘面积的四个角上各布设一个地面控制点，通过多余观测，利用最小二乘法原理平差计算出6个外方位元素。求出了6个外方位元素，就能恢复航摄像片与地面之间的相互关系。

4.2 立体像对的空间前方交会

空间前方交会是由立体像对中两张像片的内外方位元素和同名像点的坐标来确定相应地面点的地面坐标的方法。

先根据单像空间后方交会，利用一定数量的控制点，分别确定立体像对左右两张像片的外方位元素，从而就恢复了左右两张像片与地面之间的相互关系，也就是将两张像片置于摄影时的位置，显然，此时在左右两张像片上成像的两条同名光线必然交于地面点上。即可以利用左右两张像片上同名像点的像平面坐标（，）、（，）和共线条件方程共列出4个方程式，从而可以求出地面点的坐标（，，）。

4.3 其他应用

基于以上两个工作，可以延伸出摄影测量的其他应用，如：

1、立体测图

2、电算加密

3、制作正射影像 5 总结

摄影测量的应用范围很宽，除了测绘各种比例尺的地形图以外，还可用于航天、文物考古、医学等方面，随着社会的发展，摄影测量与人们的生活越来越近，它对国家基本图更新与其现实性的作用越来越重要。而伴随着城市化、工业化进程的加快，摄影测量必将在更广阔的领域里发挥自己的作用。对我们来说，为了更好的应对形势，就需要了解摄影测量的基本原理和应用，为我们更好的适应今后的工作打基础。

参考文献：

[1]李德仁，周月琴，金为铣. 摄影测量与遥感概论[M].测绘出版社，2001：12-91.

[2]孙家柄. 遥感原理方法与应用[M]. 武汉大学出版社，2003：204-209.