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摄影测量原理

一、摄影测量的定义和概念

摄影测量是一种利用摄影技术来进行测量和制图的方法，它是以空间

几何原理为基础，通过对摄影图像进行分析和处理，得到地面上物体

的空间位置、形状、大小等信息。摄影测量广泛应用于地图制图、城

市规划、土地利用、资源调查等领域。

二、摄影测量的基本原理

1.光学原理

摄影测量的基础是光学原理，即光线在不同介质中传播时会发生折射

和反射。在空气中传播的光线与在相机镜头内传播的光线之间存在一

个固定比例关系，这个比例关系被称为像高比例尺。

2.投影几何原理

投影几何是摄影测量中最重要的理论基础之一。它研究了物体在三维

空间中与二维平面之间的投影关系。在实际应用中，我们通常采用透

视投影模型来描述物体在相机成像平面上的投影关系。

3.相对定向原理

相对定向是指将拍摄同一景物不同时刻或不同位置的照片，通过对它

们进行比较和分析，确定它们之间的相对位置关系。相对定向包括方

位角和倾斜角两个方面，其中方位角是指照片上某一点与相机光轴之

间的水平夹角，倾斜角是指照片上某一点与相机光轴之间的竖直夹角。

4.绝对定向原理

绝对定向是指将摄影测量中测量到的物体空间坐标系与地球坐标系进

行联系，从而确定物体在地球表面上的实际位置。绝对定向通常采用

大地坐标系来描述物体在地球表面上的位置。

三、摄影测量的基本流程

1.摄影

摄影是摄影测量中最基本的步骤。在进行摄影时，应选择合适的相机、

镜头和滤镜，并根据实际情况调整曝光时间、光圈和感光度等参数。

2.内定向

内定向是指将相机成像平面与像平面之间建立起一种几何模型，并根

据实际情况进行参数化。内定向通常包括像高比例尺、主距、畸变等

参数。

3.外定向

外定向是指将相机的空间位置和方向与物体的空间位置进行联系。外

定向通常采用相对定向和绝对定向两种方法。

4.立体像对匹配

立体像对匹配是指将拍摄同一景物不同时刻或不同位置的照片进行比

较和分析，从而确定它们之间的空间位置关系。立体像对匹配通常采

用自动或半自动的方法进行。

5.数字高程模型生成

数字高程模型是指根据立体像对匹配所得到的数据，通过计算和插值

得到地面上每个点的高程信息。数字高程模型通常采用插值算法、滤

波算法等方法进行计算。

6.三维重建

三维重建是指根据数字高程模型所得到的数据，将其转化为三维实体

模型或三维点云模型。三维重建通常采用多视图几何、结构光等方法

进行。

四、摄影测量中常见问题及解决方法

1.内定向误差

内定向误差是指由于相机本身参数不准确或者使用过程中参数发生变

化导致成像结果出现偏差。解决内定向误差问题需要重新进行内定向

校正，并调整相机参数。

2.外定向误差

外定向误差是指由于相机位置、姿态等因素导致成像结果出现偏差。

解决外定向误差问题需要重新进行相对定向或绝对定向，并调整相机

位置和方向。

3.立体匹配误差

立体匹配误差是指由于照片质量、光线条件等因素导致立体像对匹配

结果出现偏差。解决立体匹配误差问题需要采用更高精度的算法进行

匹配，并进行数据过滤和平滑处理。

4.数字高程模型精度

数字高程模型精度是指根据立体像对匹配所得到的数据计算得到的高

程信息与实际情况之间的偏差。提高数字高程模型精度需要采用更精

确的插值算法和滤波算法，并结合实地测量数据进行验证和修正。

五、摄影测量在实际应用中的例子

1.地图制图

摄影测量在地图制图中广泛应用，可以通过航空或卫星拍摄照片，然

后利用摄影测量技术进行处理和分析，得到地图上各种要素的位置、

形状、大小等信息。

2.城市规划

摄影测量在城市规划中也有很重要的应用，可以通过航空或卫星拍摄

照片，然后利用摄影测量技术进行处理和分析，得到城市各种要素的

位置、形状、大小等信息，从而为城市规划提供科学依据。

3.土地利用

摄影测量在土地利用中也有很重要的应用，可以通过航空或卫星拍摄

照片，然后利用摄影测量技术进行处理和分析，得到土地利用情况的

详细信息，从而为土地资源管理提供科学依据。

4.资源调查

摄影测量在资源调查中也有很重要的应用，可以通过航空或卫星拍摄

照片，然后利用摄影测量技术进行处理和分析，得到资源分布情况的

详细信息，从而为资源管理提供科学依据。

六、总结

摄影测量是一种基于光学原理和投影几何原理的测量方法。它广泛应

用于地图制图、城市规划、土地利用、资源调查等领域。在实际应用

中需要注意解决内外定向误差、立体匹配误差和数字高程模型精度等

问题，以提高测量精度和数据可靠性。