浅论摄影测量的发展现状与趋势

尹鹏飞，王双亭，王友，孟丽艳，陈萍

（1.河南理工大学测绘与国土信息工程学院，焦作454000；2.61243部队，乌鲁木齐830006）

浅论摄影测量的发展现状与趋势

尹鹏飞1，王双亭1，王友1，孟丽艳1，陈萍2

（1.河南理工大学测绘与国土信息工程学院，焦作454000；2.61243部队，乌鲁木齐830006）

本文简要介绍摄影测量发展的三个阶段，即模拟摄影剥量、解析摄影测量、数字摄影测量，介绍摄影测量与遥感、3S的集成等摄影测量的发展趋势。

摄影测量；3S技术；发展趋势

1 引言

摄影测量学有二百多年的历史了。最初叫图像量测学（据Iconometry而来，或译作量影术）。1837年，发明摄影技术后，才叫摄影测量学。数学家勃兰特早在18世纪就论述了摄影测量学的基础-透视几何理论。1839年，法国报导了第一张摄影像片的产生后，摄影测量学开始了它的发展历程。19世纪中叶，法国陆军上校劳塞达利用所谓“明箱”装置，测制了万森城堡图。劳塞达被公认为“摄影测量之父”。航空技术发达之后，摄影测量学被称作航空摄影测量学。1975年，卫星上天后，航空测量发展到了航天测量，再随着遥感技术的迅速发展，1980年，国际摄影测量学会改称为“国际摄影测量与遥感学会”。摄影测量进入到遥感这个新的历史时期。

2 摄影测量的三个发展阶段

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。

2.1 模拟摄影测量

19世纪中叶，劳塞达用摄影像片和所谓的“明箱”装置，测制万森城堡图，标志着摄影测量的诞生。当时采用的是图解法逐点测绘。直到本世纪初，才由维也纳军事地理研究所按奥雷尔的思想制成了自动立体测图仪，后来由德国卡尔蔡司厂进一步发展，成功地制造出实用的“立体自动测图仪”。由于这些仪器均采用光学投影器或机械投影器或是光学-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”。仪器虽冠以“自动”二字，但它只是说能够避免繁琐的计算，即利用光学机械模拟的装置，实现了复杂的摄影测量解算。但它并不需要人工观测。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-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。

2.3 数字摄影测量

用影像相关（或影像匹配）技术代替双眼观测，实现真正的自动化测图，采用数字方式实现摄影测量自动化，这样，摄影测量发展到了数字摄影测量阶段。随着数字图像处理、模式识别、人工智能、人工神经元网络、专家系统和计算机视觉等学科的不断发展，以及计算机性能的快速提高，数字摄影测量被公认为摄影测量的第三个阶段。数字摄影测量就是以数字影像为基础，用电子计算机进行分析和处理，确定被摄物体的形状、大小、空间位置及其性质的技术。数字摄影测量与模拟、解析摄影测量的最大区别在于：它处理的原始信息不仅可以是像片，更主要的是数字摄影（如CCD影像）或数字化影像，它最终是以计算机视觉代替人眼的主体观测，因而它所使用的仪器最终将只是通用计算机及其相应外部设备。

3 从遥感的发展看摄影测量的发展

王之卓教授指出：遥感与摄影测量的具体内容可以相差很多，但都是因为两者所处的时代不同，科技水平不同，而本质都是一样的。“可以说遥感是代表摄影测量的发展”。李德仁教授指出：遥感在经历了3O多年的探索，到今天已取得了令人瞩目的成绩，从实验到应用、从单一技术到遥感科技领域、从单学科到学科综合、从静态到动态、从区域到全球、从地表到太空，无不表明遥感已经发展到相当的阶段。当代遥感的发展主要表现在它的多传感器、高分辨率和多时相特征。

①多传感器技术。已经覆盖大气窗口的所有部分，光学遥感技术可包含可见光、近红外和短波红外区域。热红外遥感的波长可达8um，微波遥感观测目标物电磁波的辐射和散射，分被动微波遥感和主动微波遥感，波长范围为1mm-100cm。从目前的动向看，微波遥感将是今后极有前途的遥感手段。

②形成多极分辨率影像序列的金字塔，以提供从粗到精的对地观测数据源。全面体现在空间分辨率、光谱分辨率和温度分辨率三个方面，长线阵CCD成像扫描仪可以达到1-2m的空间分辨率，成像光谱仪的光谱细分可达到5-6nm的水平。热红外辐射计的温度分辨率可从0.5k提高到0.3k乃至0.1k。

③可以反复地获得同一地区影像数据的多时相性。随着小卫星群计划的推行，可以用多颗小卫星，实现每3-5天对地重复一次采样，获得高分辨率成像光谱仪数据，多波段、多极化方式的雷达卫星，将能解决阴雨多雾情况下的全天候和全天时对地观测。卫星遥感与机载和车载遥感技术的结合，是实现多时相遥感数据获取的有力保证。

④尽可能增加更多谱段的遥感数据，一方面充分利用能透过大气的各类电磁波谱段，向红外、远红外和微波方面扩展，另一方面则是细分光谱段。综上，未来的卫星遥感计划将尽可能地集多种传感器、多级分辨率、多谱段和多时相于一身，并将GPS、INS、CCD等技术和快速数据处理系统结合成所谓既采集又处理数据的智能传感器，从而以更快的速度、更高的精度和更大的信息量来提供对地观测数据。

4 结论

摄影测量的发展有一、二百年的历史了，从最初的模拟摄影测量、解析摄影测量、发展到了现在的数字摄影测量。而“实际上，摄影测量发展到了数字摄影测量时期就是遥感”（王之卓语）。随着计算机科学和空间科学的发展，测绘学科内部正在走向相互渗透、相互综合的道路，具体表现在全球定位系统、遥感和地理信息系统的综合，这就是所谓的“3S”的集成。以3S集成技术为核心的现代测绘科学与计算机和通讯科学等的交叉和渗透，又可以组成用于采集、量测、分析、存储、管理、显示、传播和应用与地球和空间分布有关数据的一门综合和集成的信息科学和技术，这就是地球空间信息科学（Geomatics）。它是现代测绘学的发展方向，是地球信息科学的重要组成部分，是数字地球的基础。

［1］张永生.数字摄影测量［M］.解放军出版社，1997.

［2］中国军事百科全书军事测绘学分册［M］.军事科学出版社，1991.

［3］杜道生等.RSGIS GPS的集成与应用［M］.测绘出版社，1995.

［4］陈虹等编译.摄影测量的回顾与展望—阿克曼谈今日摄影测量［J］.测绘通报，1998，3.

［5］王之卓.当代学科的发展［J］.测绘学报，1998，4.

［6］李德仁.地球空间信息科学的兴起与跨世纪发展［J］.城市勘测，1991，1.

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10.3969/j.issn.1001-0270.2014.05.24

2014-05-04