知识点1 摄影测量学的定义、特点、任务及分类

1.摄影测量学的定义

摄影测量，通俗地讲就是通过摄影的方式，在摄影像片上借助一定的工具、技术手段和方法测量物体的位置和大小。

摄影测量学是通过影像研究信息的获取、处理、提取和成果表达的一门信息科学。传统的摄影测量学是利用光学摄影机摄得的影像，研究和确定被摄物体的形状、大小、性质和相互关系的一门科学与技术。它包括的内容有获取被研究物体的影像，单张和多张像片处理的理论、方法、设备和技术，以及如何将所测得的成果用图形、图像或数字表示。

国际摄影测量与遥感学会（International Society of Photogrammetry and Remote Sensing，ISPRS）1998年在日本京都召开第16届国际会议，给出“摄影测量与遥感”的定义：摄影测量与遥感是从非接触成像和其他传感器系统，通过记录、量测、分析与表达等处理，获取地球以及环境和其他物体可靠信息的工艺、科学与技术。其中，摄影测量侧重于提取几何信息，遥感侧重于提取物理信息。也就是说，摄影测量是从非接触成像系统，通过记录、量测、分析与表达等处理，获取地球及其环境和其他物体的几何、属性等可靠信息的工艺、科学与技术。

2.摄影测量学的特点

在影像上进行量测和解译，主要工作在室内进行，无需接触物体本身，因而很少受气候、地理等条件的限制；所摄影像是客观物体或目标的真实反映，信息丰富、形象直观，人们可以从中获得所研究物体的大量几何信息和物理信息；可以拍摄动态物体的瞬间影像，完成常规方法难以实现的测量工作；适用于大范围地形测绘，成图快、效率高；产品形式多样，可以生产纸质地形图、数字线划图（DLG）、数字高程模型（DEM）、数字正射影像（DOM）等。

3.摄影测量学的任务及分类

摄影测量学是测绘学的分支学科，它的主要任务是测绘各种比例尺的地形图、建立数字地面模型，为各种地理信息系统和土地信息系统提供基础数据。摄影测量学要解决的两大问题是几何定位和影像解译。几何定位就是确定被摄物体的大小、形状和空间位置。几何定位的基本原理源于测量学的前方交会方法，它是根据两个已知的摄影站点和两条已知的摄影方向线，交会出构成这两条摄影光线的特定地面点的三维坐标。影像解译就是确定影像对应地物的性质。

根据摄影时摄影机所处位置的不同，摄影测量学可分为地面摄影测量、航空摄影测量与航天摄影测量、近景摄影测量、显微摄影测量。

1）航天摄影测量：传感器搭载在航天飞机或卫星上，摄影距离大于100km，主要用于卫星遥感影像测绘地形图或专题图，或快速提取所需空间信息。

2）航空摄影测量：传感器搭载在航空飞机或航空器上，摄影距离在1～10km，是当前摄影测量生产各种中小比例尺地形图的主要方法。

3）地面摄影测量：通常传感器搭载在无人机上，且摄影高度在100～1000m，是生产各种大比例尺地形图的主要方法，也常用于小区域工程测图和补测航摄漏洞。

4）近景摄影测量：摄影距离小于300m，主要用于特定的竖直目标，而非地形目标的测量。

5）显微摄影测量：利用扫描电子显微镜摄取的立体显微像片，用于对微观世界进行摄影测量。

根据应用领域的不同，摄影测量学又可分为地形摄影测量与非地形摄影测量两大类。

1）地形摄影测量：主要任务是测绘国家基本比例尺的地形图，以及城镇、农业、林业、地质、交通、工程、资源与规划等部门需要的各种专题图，建立地形数据库，为各种地理信息系统提供三维的基础数据。

2）非地形摄影测量：主要是将摄影测量方法用于解决资源调查、变形观测、环境监测、军事侦察、弹道轨道、爆破，以及工业、建筑、考古、地质工程、生物和医学等各方面的科学技术问题。其对象与任务千差万别，但其主要方法与地形摄影测量一样，即从二维影像重建三维模型，在重建的三维模型上提取所需的各种信息。

按照摄影瞬间光轴的方向不同可分为竖直摄影测量、水平摄影测量、倾斜摄影测量。

1）竖直摄影：也称为垂直摄影，要求航摄机在曝光的瞬间物镜主光轴保持垂直于地面。实际上，由于飞机的稳定性和摄影操作的技能限制，航摄机主光轴在曝光时总会有微小的倾斜，按规定要求像片倾角应小于2°～3°。对于无人机而言，通常要求像片倾角小于10%。以测绘地形图为目的的空中摄影多采用竖直摄影方式。

2）水平摄影：有些特殊情况下，需要将摄影机主光轴方向接近水平方向进行摄影测量。被摄影物体主要位于竖直面内，如陡岩、墙面等。通常用于近景摄影测量中。

3）倾斜摄影：摄影机主光轴方向与铅垂线夹角在0°～45°时的摄影，目的是获得更好的纹理效果。倾斜摄影是2000年后发展起来的一种摄影测量方法，目前主要用于生产三维实景模型。

引导问题2

任何技术都要经历从无到有，从弱到强的发展阶段，摄影测量也不例外，那么摄影测量是如何一步步发展起来的呢？