摄影测量及发展趋势

摄影测量及发展趋势

摘要本文主要介绍摄影测量发展的三个阶段，并展望一下摄影测量的发展趋势

关键字模拟解析数字地球空间信息实时化

1、引言

二十世纪发展起来的摄影测量学，特别是航空、航天摄影测量是我国传统测绘重要组成部分，在大地、航测和制图三大组成部分中，航测是测制地形图的最基本手段。由于科学技术的飞速发展，特别是计算机的飞速发展，摄影测量正受到史无前例的影响，正在经历一场深刻的变革。

2、摄影测量的发展历史：

摄影测量就是利用摄影技术(主要是航空摄影也可是地面摄影)摄取物体的影像，从而识别此物体并测求其形状及位置。摄影测量发展至今可分为三个阶段，即模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量。

摄影测量学三个发展阶段的特点：

2.1模拟摄影测量

在二十世纪三十年代，针对当时的摄影测量仪器，德国著名的摄影测量专家V.Gruber 给摄影测量下了这样的定义：“摄影测量是一种技术，它可以避免计算”。这是因为，这些摄影测量仪器解决了传统野外测量中前方交会、后方交会的计算问题。实质上，当时的摄影测量仪器本身就是一台精密的、机械的、模拟计算器。由于这些仪器均采用光学投影器或机械投影器或是光学一机械投影器“模拟”摄影过程，用它们交会被摄物体的空间位置，所以我们称之为“模拟摄影测量仪器”。因此，这一发展时期也被称为“模拟摄影测量时代”。

在这时期，能够用来解决摄影测量主要问题的现有的全部的摄影测量测图仪，实际上都以同样的原理为基础，这个原理可以称为“模拟原理”。该“计算器”用两根精密的空间导杆模拟前方交会，从像点坐标直接解算，给出其模型坐标。因此，当时的模拟测量仪器，多称为自动测图仪(Autograph)。所谓自动，就是可以避免人工的计算。从这个角度来说，摄影测量当时就与计算机联系在一起，而不是真正的不需要计算。但是所谓自动，它并不是可以离开作业员的观测进行自动测图，而只是避免了人工的计算，不需要人工用“对数表”或机械的手摇计算机，进行前方和后方交会计算。

摄影测量技术的发展可以说基本上是围绕开发十分昂贵的立体测图仪来进行的。到了

六、七十年代，这种类型的仪器发展到了顶峰。

2．2解析摄影测量

电子计算机的出现和自动控制技术、模数转换技术的实用化，为摄影测量立体测图仪的发展提供了新的技术条件。Helava于1957年提出了摄影测量的一个新概念，就是用“数字投影代替物理投影”。所谓“物理投影”，就是指“光学的、机械的、或光学一机械”的模拟投影。“数字投影”就是利用电子计算机实时地进行共线方程的计算。从而交会被摄物体的空间位置。解析摄影测量是依据像点与相应的地面点间的数学关系，用电子计算机解算像点相应地面点的坐标并进行测图解算的技术。在解析摄影测量中，利用少量的野外控制点，加密测图用的控制点或其它用途的更加密集的控制点的工作，叫做解析空中三角测量，也称为电算加密。电算加密和解析测图仪的出现标志着摄影测量进入解析摄影测量的时代。

解析测图仪与模拟测图仪的主要区别有三点：

(一)、前者使用数字投影方式，后者使用模拟的物理投影方式。

(二)、在仪器设计和结构上前者为由计算机控制的坐标量测系统，后者使用纯光学、机械型的模拟测图装置。

(三)、在操作方式上前者是计算机辅助的人工操作、后者是完全手工操作。

2．3数字摄影测量

目前，世界上对于数字摄影测量的定义，主要有两种观点。

A．数字摄影测量是基于数字影像和摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法，提取所摄对像以数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量学的分支学科。

美国等国称之为软拷贝摄影测量（Softcopy Photogrammetry），我国王之卓教授称为全数字摄影测量（Full Digital Photogrammetry）.这种定义认为，在数字摄影测量过程中，不仅产品是数字的，而且中间数据的记录以及处理的原始资料均是数字的。

B．另一种定义，则只强调其中间数据记录及最终产品是数字形式的，即数字摄影测量是基于摄影测量的基本原理，应用计算机技术，从影像（包括硬拷贝，数字影像或数字化影像）提取所摄对像以数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量分支学科。

这种定义的数字摄影测量，包括计算机辅助测图（常称为数字测图）与影像数字化图。

今天，由于数字摄影测量的发展，计算机不仅可以代替人工进行大量的计算，而且已经完全可能代替人眼来识别同名点，从而为摄影测量开辟了真正的自动化道路。它不仅大大提高了生产效率，而且在某些领域，在传统的摄影测量观念认为是一些最基本的内容上，正在发生观念性的变革。

数字摄影测量利用一台计算机，加上专业的摄影测量软件，就代替了过去传统的、所有的摄影测量的仪器。其中包括纠正仪、正射投影仪、立体坐标仪、转点仪、各种类型的模拟测量仪以及解析测量仪。这些仪器设备曾经被认为是摄影测量界的骄傲，但是，目前除解析测图仪还有少量的生产外，其他所有的摄影测量光机仪器已经完全停止生产。这种发展已经引起了产业界的变革，即精密的光学、机械制造业转为信息产业，其重心也从欧洲转移到了美国。原来著名的摄影测量、光机仪器制造厂商，瑞士的Leica已经与美国的Helava合并；德国的Zeiss也将与美国的Intergraph 合并。

摄影测量三个发展阶段从时间上来看没有严格准确的划分，但基本上，在50年代早期，没有计算机，那时的摄影测量就是要避免计算，对于制图和影像输出都采用模拟技术来实施。60年代早期出现第一批数字式计算机，但摄影测量还是没能跳出传统摄影测量的范围。因此，以上时期属于模拟摄影时期。到了70年代，正射影像和解析测图仪的出现，标志着解析摄影测量时代的到来。当时的摄影测量仪器制造业没有参与软件的研制而且没有严格地考虑硬件，这种情况持续了10年。随着计算机技术的发展，促进了数字制图和计算机图形学的发展，同时遥感也逐渐发展，最终到了80年代左右，开始了数字摄影测量的发展。

三、摄影测量的发展趋势：

摄影测量的发展趋势可从以下四个方面分别阐述：

1. 空间数据信息获取的发展趋势

随着航天技术、通信技术和信息技术的飞速发展，人们将可以从各种航天、近空间、航空和地面平台上，用紫外、可见光、红外、微波、合成孔径雷达、激光雷达、太赫兹等多种传感器获取多种比例尺的目标影像，大大提高其空间分辨率、光谱分辨率和时间分辨率。形成天地一体化摄影测量与遥感的数据获取方法，为人们提供愈来愈多的影像和非影像数据。

随着新一代全球卫星导航定位系统的发展，将以更高的精度自动测定各类传感器的空间位置和姿态，从而实现无地面控制的实时摄影测量与遥感。

2. 空间信息处理的发展趋势

地球空间信息处理和信息提取的发展趋势是走向定量化、自动化和实时化。

通过从时空基准、遥感成像机理、模式识别、计算机视觉及数据挖掘等诸多方面取得突破，实现几何与物理方程的整体反演求解，进而实现空间信息处理和信息提取的定量化、自动化和实时化。

3. 空间信息管理的发展趋势

地球空间信息管理与分析的发展趋势是走向信息共享、互操作和网格化。

随着全球信息网格（GIG）概念的提出，建立全球统一的空间信息网格已势在必行。

为此应在全球统一地理坐标框架下，根据自然社会发展的不平衡特征将全球分成粗细不等的格网，格网中心为经纬度坐标和全球地心坐标系坐标，格网内存贮各个地物及其属性特征，这种存贮方法特别适合于国家社会经济数据的空间统计与分析，使基于空间数据的分析、空间数据挖掘和辅助决策上一个新的台阶。

4. 空间信息应用的发展趋势

地球空间信息成果应用的发展趋势是成果的多样化和应用的大众化与普适化。

地球空间信息在为经济建设、国防建设和政府决策中广泛应用的基础上，将进一步创造高效优质的服务模式，包括汽车导航、盲人导航、手机图形图像服务、智能小区服务、移动位置服务等基于位置的公众信息化服务。地球空间信息的社会化服务包括对国家资