模擬攝影測量

攝影測量的發(fā)展可分為三個階段，即模擬攝影測量、解析攝影測量、數(shù)字攝影測量。模擬攝影測量與其他兩者相比，其特點如圖《攝影量三個發(fā)展階段的特點》所示。

模擬攝影測量解析攝影測量

電子計算機的出現(xiàn)和自動控制技術(shù)、模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)的實用化，為攝影測量立體測圖儀的發(fā)展提供了新的技術(shù)條件。Helava于1957年提出了攝影測量的一個新概念，就是用“數(shù)字投影代替物理投影”。所謂“物理投影”，就是指“光學的、機械的、或光學一機械”的模擬投影?！皵?shù)字投影”就是利用電子計算機實時地進行共線方程的計算。從而交會被攝物體的空間位置。解析攝影測量是依據(jù)像點與相應的地面點間的數(shù)學關系，用電子計算機解算像點相應地面點的坐標并進行測圖解算的技術(shù)。在解析攝影測量中，利用少量的野外控制點，加密測圖用的控制點或其它用途的更加密集的控制點的工作，叫做解析空中三角測量，也稱為電算加密。電算加密和解析測圖儀的出現(xiàn)標志著攝影測量進入解析攝影測量的時代。

解析測圖儀與模擬測圖儀的主要區(qū)別有三點:

(一)、前者使用數(shù)字投影方式，后者使用模擬的物理投影方式。(二)、在儀器設計和結(jié)構(gòu)上前者為由計算機控制的坐標量測系統(tǒng)，后者使用純光學、機械型的模擬測圖裝置。(三)、在操作方式上前者是計算機輔助的人工操作、后者是完全手工操作。

模擬攝影測量數(shù)字攝影測量

用影像相關(或影像匹配)技術(shù)代替雙眼觀測，實現(xiàn)真正的自動化測圖，采用數(shù)字方式實現(xiàn)攝影測量自動化，這樣，攝影測量發(fā)展到了數(shù)字攝影測量階段。隨著數(shù)字圖像處理、模式識別、人工智能、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡、專家系統(tǒng)和計算機視覺等學科的不斷發(fā)展，以及計算機性能的快速提高，數(shù)字攝影測量被公認為攝影測量的第三個階段。數(shù)字攝影測量就是以數(shù)字影像為基礎，用電子計算機進行分析和處理，確定被攝物體的形狀、大小、空間位置及其性質(zhì)的技術(shù)。

數(shù)字攝影測量與模擬、解析攝影測量的最大區(qū)別在于:它處理的原始信息不僅可以是像片，更主要的是數(shù)字攝影(如CCD影像)或數(shù)字化影像，它最終是以計算機視覺代替人眼的主體觀測，因而它所使用的儀器最終將只是通用計算機及其相應外部設備。

攝影測量學距今以有二百多年的歷史了。最初叫圖像量測學(據(jù)Ieonometry而來，或譯作量影術(shù))。1837年，發(fā)明攝影技術(shù)后，才叫攝影測量學。數(shù)學家勃蘭特早在18世紀就論述了攝影測量學的基礎—透視幾何理論。1839年，法國報導了第一張攝影像片的產(chǎn)生后，攝影測量學開始了它的發(fā)展歷程。

19世紀中葉，法國陸軍上校勞塞達利用所謂“明箱”裝置，測制了萬森城堡圖。勞塞達被公認為“攝影測量之父”。航空技術(shù)發(fā)達之后，攝影測量學被稱作航空攝影測量學。1975年，衛(wèi)星上天后，航空測量發(fā)展到了航天測量，再隨著遙感技術(shù)的迅速發(fā)展，1980年，國際攝影測量學會改稱為“國際攝影測量與遙感學會”。攝影測量進人到遙感這個新的歷史時期。

攝影測量就是利用攝影技術(shù)(主要是航空攝影，也可是地面攝影)攝取物體的影像，從而識別此物體并測求其形狀及位置。攝影測量的發(fā)展可分為三個階段，即模擬攝影測量、解析攝影測量、數(shù)字攝影測量。

攝影測量三個發(fā)展階段從時間上來看沒有嚴格準確的劃分，但基本上，在50年代早期，沒有計算機，那時的攝影測量就是要避免計算，對于制圖和影像輸出都采用模擬技術(shù)來實施。60年代早期出現(xiàn)第一批數(shù)字式計算機，但攝影測量還是沒能跳出傳統(tǒng)攝影測量的范圍。因此，以上時期屬于模擬攝影時期。到了70年代，正射影像和解析測圖儀的出現(xiàn)，標志著解析攝影測量時代的到來。當時的攝影測量儀器制造業(yè)沒有參與軟件的研制而且沒有嚴格地考慮硬件，這種情況持續(xù)了10年。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，促進了數(shù)字制圖和計算機圖形學的發(fā)展，同時遙感也逐漸發(fā)展，最終到了80年代左右，開始了數(shù)字攝影測量的發(fā)展。

模擬攝影測量是利用光學或機械交會方法 ，直接將象點坐標交會成空間模型坐標，它是一種避免計算的攝影測量。它主要是研究攝影測量的基本原理，包括單張像片和雙像成圖原理，即攝影過程和幾何反轉(zhuǎn)原理、恢復和變換光束原理、像片上地物地貌影像變形規(guī)律等，根據(jù)這些原理制造各種模擬型測圖儀器，包括糾正儀（利用單張像片生成影像圖）、立體測圖儀（利用雙像建立立體模型一次測繪地形圖）等儀器的結(jié)構(gòu)原理、操作方法與成圖過程等。

模擬型測圖儀器的操作比較復雜，對操作員的素質(zhì)要求比較高，對像片比例尺、成圖比例尺都有一定的限制，而且成果產(chǎn)品單一，只能以影像或地形圖的開式輸出，不利于地形圖的保管、修測與補測。

19世紀中葉，勞塞達用攝影像片和所謂的“明箱”裝置，測制萬森城堡圖，標志著攝影測量的誕生。當時采用的是圖解法逐點測繪。直到本世紀初，才由維也納軍事地理研究所按奧雷爾的思想制成了“自動立體測圖儀”，后來由德國卡爾蔡司廠進一步發(fā)展，成功地制造出實用的“立體自動測圖儀”。由于這些儀器均采用光學投影器或機械投影器或是光學一機械投影器“模擬”攝影過程，用它們交會被攝物體的空間位置，所以我們稱之為“模擬攝影測量儀器”。因此，這一發(fā)展時期也被稱為“模擬攝影測量時代”。在這時期，能夠用來解決攝影測量主要問題的現(xiàn)有的全部的攝影測量測圖儀，實際上都以同樣的原理為基礎，這個原理可以稱為“模擬原理”。儀器雖冠以“自動”二字，但它只是說能夠避免繁瑣的計算，即利用光學機械模擬的裝置，實現(xiàn)了復雜的攝影測量解算。但它并不是不需要人工來觀測。攝影測量技術(shù)的發(fā)展可以說基本上是圍繞開發(fā)十分昂貴的立體測圖儀來進行的。到了六、七十年代，這種類型的儀器發(fā)展到了頂峰。

模擬攝影測量測制各種比例尺地形圖

這是模擬攝影測量最主要的應用之一，我國經(jīng)濟發(fā)展很快，城鄉(xiāng)建設日新月異，對地形圖成圖的速度、質(zhì)量要求愈來愈高，利用攝影測量方法測制地形圖，具有精度高、現(xiàn)勢性好、經(jīng)濟效益高等優(yōu)點，正逐漸地被國家級測繪單位采用。還有一些單位已進行了各種比例尺全數(shù)字化地形成圖試驗，并且正在提高生產(chǎn)效率，為以后全面推廣奠定了基礎。

模擬攝影測量為地理信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)

地理信息系統(tǒng)（GIS）是集計算機科學、地理學、遙感、環(huán)境、城市、空間、信息、管理科學為一體的新興科學，在我國的經(jīng)濟建設中起著不可估量的作用。平板、攝影測量模擬法成圖可以通過先測繪地形圖，再將地形圖數(shù)學化獲得數(shù)據(jù)，或者利用解析法成圖獲得數(shù)據(jù)，從而為GIS提供數(shù)據(jù)。

模擬攝影測量與CAO數(shù)據(jù)間的交換

模擬攝影測量采集的數(shù)據(jù)，可以形成各種形式的數(shù)據(jù)文件，也可以轉(zhuǎn)換成廣泛的CAD圖形文件。

近景攝影測量可劃分為建筑攝影測量、工業(yè)攝影測量和生物醫(yī)學攝影測量等。

建筑攝影測量包括亭臺樓閣等古老建筑或石窟雕琢的等值線圖、立面圖、平面圖的制作，可用于古跡遺址的發(fā)掘和歷史文物的復制等。

工業(yè)攝影測量可用于汽車外殼形狀的測定，大型機械部件加工質(zhì)量和裝配質(zhì)量的檢查，水利工程模型的量測，爆破量的計算，爆破過程的演示，各類建筑物的變形觀測等。

生物醫(yī)學攝影測量包括動物軀體的外形測量，生物發(fā)育過程的記錄，以及對醫(yī)學內(nèi)科、外科、牙科、眼科、骨傷科、矯形科的臨床診斷提供量測技術(shù),配合X光立體攝影量測體內(nèi)異物或病灶的位置等。

近景攝影測量包括近景攝影和圖像處理兩個過程。近景攝影一般使用量測攝影機，它是框標、內(nèi)方位元素已知并且物鏡畸變小的專用儀器，有的還備有外部定向、同步攝影、連續(xù)攝影等設備。也可以使用非量測攝影機，如電影攝影機、高速攝影機、全息攝影機、顯微攝影機、數(shù)字攝影機、X光攝影機等。圖像處理同通常的攝影測量類似，分為模擬法和解析法，可以獲得平面圖、立體圖、斷面圖、透視圖、等值線圖以及包括物點坐標在內(nèi)的多種物理參數(shù)。近景攝影測量在經(jīng)濟建設、國防建設和科學研究中有廣泛的用途，特別適用于重要工程的變形和自動生產(chǎn)線的監(jiān)測，彈體運動軌跡、炮口沖擊波等不可接觸物體的量測等。

多基線數(shù)字近景攝影測量系統(tǒng)（Lensphoto）屬于地理信息系統(tǒng)領域最新數(shù)字近景攝影測量應用軟件。它是近幾十年來首次在理論上突破了傳統(tǒng)近景攝影測量原理，以計算機視覺替代傳統(tǒng)的人眼雙目視覺原理而獲得實質(zhì)性發(fā)展的一套全數(shù)字近景攝影測量系統(tǒng)。

它能對普通單反數(shù)碼相機獲得的影像，完成從自動空三測量到測繪各種比例尺的線劃地形圖的生產(chǎn)，及對普通數(shù)碼相機所獲的近景影像進行快速精密三維重建；并可作為直接由地面攝影的數(shù)字影像中獲取測繪信息的軟件平臺。它填補了國內(nèi)國際近景攝影測量技術(shù)五十多年無實質(zhì)性發(fā)展的空白，是一項應用前景遠大的測量新技術(shù)。