模擬攝影測量

模擬攝影測量是利用光學或機械交會方法 ^[1]  ，直接將象點座標交會成空間模型座標，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原理、恢復和變換光束原理、像片上地物地貌影像變形規律等，根據這些原理製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）等儀器的結構原理、操作方法與成圖過程等。

模擬型測圖儀器的操作比較複雜，對操作員的素質要求比較高，對像片比例尺、成圖比例尺都有一定的限制，而且成果產品單一，只能以影像或地形圖的開式輸出，不利於地形圖的保管、修測與補測。 ^[2] 

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，標誌着攝影測量的誕生。當時採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製成了“自動立體測圖儀”，後來由德國卡爾蔡司廠進一步發展，成功地製造出實用的“立體自動測圖儀”。由於這些儀器均採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，但它只是説能夠避免繁瑣的計算，即利用光學機械模擬的裝置，實現了複雜的攝影測量解算。但它並不是不需要人工來觀測。攝影測量技術的發展可以説基本上是圍繞開發十分昂貴的立體測圖儀來進行的。到了六、七十年代，這種類型的儀器發展到了頂峯。 ^[3] 

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

電子計算機的出現和自動控制技術、模數轉換技術的實用化，為攝影測量立體測圖儀的發展提供了新的技術條件。Helava於1957年提出了攝影測量的一個新概念，就是用“數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。“數字投影”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像點與相應的地面點間的數學關係，用電子計算機解算像點相應地面點的座標並進行測圖解算的技術。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標誌着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別有三點:

(一)、前者使用數字投影方式，後者使用模擬的物理投影方式。(二)、在儀器設計和結構上前者為由計算機控制的座標量測系統，後者使用純光學、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、後者是完全手工操作。 ^[3] 

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

數字攝影測量與模擬、解析攝影測量的最大區別在於:它處理的原始信息不僅可以是像片，更主要的是數字攝影(如CCD影像)或數字化影像，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。 ^[3] 

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Ieonometry而來，或譯作量影術)。1837年，發明攝影技術後，才叫攝影測量學。數學家勃蘭特早在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生後，攝影測量學開始了它的發展歷程。

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”。航空技術發達之後，攝影測量學被稱作航空攝影測量學。1975年，衞星上天后，航空測量發展到了航天測量，再隨着遙感技術的迅速發展，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(主要是航空攝影，也可是地面攝影)攝取物體的影像，從而識別此物體並測求其形狀及位置。攝影測量的發展可分為三個階段，即模擬攝影測量、解析攝影測量、數字攝影測量。

攝影測量三個發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，對於製圖和影像輸出都採用模擬技術來實施。60年代早期出現第一批數字式計算機，但攝影測量還是沒能跳出傳統攝影測量的範圍。因此，以上時期屬於模擬攝影時期。到了70年代，正射影像和解析測圖儀的出現，標誌着解析攝影測量時代的到來。當時的攝影測量儀器製造業沒有參與軟件的研製而且沒有嚴格地考慮硬件，這種情況持續了10年。隨着計算機技術的發展，促進了數字製圖和計算機圖形學的發展，同時遙感也逐漸發展，最終到了80年代左右，開始了數字攝影測量的發展。 ^[3] 

這是模擬攝影測量最主要的應用之一，我國經濟發展很快，城鄉建設日新月異，對地形圖成圖的速度、質量要求愈來愈高，利用攝影測量方法測制地形圖，具有精度高、現勢性好、經濟效益高等優點，正逐漸地被國家級測繪單位採用。還有一些單位已進行了各種比例尺全數字化地形成圖試驗，並且正在提高生產效率，為以後全面推廣奠定了基礎。 ^[2] 

地理信息系統（GIS）是集計算機科學、地理學、遙感、環境、城市、空間、信息、管理科學為一體的新興科學，在我國的經濟建設中起着不可估量的作用。平板、攝影測量模擬法成圖可以通過先測繪地形圖，再將地形圖數學化獲得數據，或者利用解析法成圖獲得數據，從而為GIS提供數據。 ^[2] 

模擬攝影測量採集的數據，可以形成各種形式的數據文件，也可以轉換成廣泛的CAD圖形文件。 ^[2]