主题：【原创】中国的测量界真是挺牛的，不服不行。 -- 温雅颂

我个人认为，测量技术中的一个重要突破就是航空摄影测量技术的出现。

在这之前，平板仪测量的一个最重要缺点就是测区范围太小。因为要拉皮尺量距离，所以测一个小范围地区要花很长时间，而且只能测人能够到达的地区。这种测量方法用于城区的大比例尺测量还可以，但如果要做野外小比例尺测量，其效率就太低了。而且非常受天气的限制。

而航空摄影测量技术的出现，使得测绘的效率得到大大的提高。

航空摄影测量的原理说起来并不神秘，其实就是利用人两眼的视差形成立体感，和立体电影的原理一样，只不过在其中加入了测量的机制。

看过立体电影的人都知道，拍摄立体电影首先要有两台同步电影摄影机，两台摄影机的镜头之间有一个间隔，和人的两眼之间的间隔相似。放映的时候利用偏振的原理，使观众左眼只能看到左面摄影机拍摄的画面，右眼只能看到右面摄影机拍摄的画面。由于两眼所见画面的不同，在人脑中形成立体的影像。

航空摄影测量则是将测量用的专用照相机架设在飞机上，镜头朝下拍摄地面。飞机在测区上空按照事先计划好的航线来回飞行。在飞机直线飞行时，照相机每隔一段距离拍摄一张地面的像片，每张像片必须与前后拍摄的照片有60%以上的重叠。飞机航线与航线之间的照片必须有15%以上的重叠。这样前后两张照片之间重叠的部分，由于拍摄角度不同，用两只眼分别看的时候，其重叠部分就会形成立体视觉。由于每两张照片的重叠度都在60%以上，那么整条航线所覆盖的全部地区（除了开始和最后以外）都至少有两张照片的重叠，也就是说都可以形成立体视觉。用航空摄影测量的术语讲，每个地区都能被至少一副“立体像对”所覆盖。

有了立体像对，可以建立立体视觉，因此也就有了测量地形高低起伏的基础。但是，这仅仅是基础而已。要达到测量的目的，还有很多工作要做。太细的技术细节说起来太枯燥，我只拣主要的说了：

假如地面完全是水平的，地面上有一个很大的院子，其院墙是标准的正方形。再假如拍摄时相机方向与地面正好垂直，并且相机正好在院子中央的正上方，那么照片中的院子也就应该是一个正方形。

如果相机垂直于地面，但不在院子的正上方，而是在几公里以外，那么照片上的院子是否应该是正方形呢？根据经验，我们会觉得它不应该是正方形，而应该是梯形了。但如果我们把相机镜头看成一个几何上的点，地面和像片看成互相平行的两个面，根据“小孔成像”的原理来分析，照片上的院子，依然应该是正方形！如果它不是，那就是镜头的问题了，是镜头导致的像场畸变。测量学归根到底是几何学的应用，只有建立起现实空间与地图空间的几何关系，才能保证测量的精度。因此，摄影测量首先要解决的就是镜头的像场畸变问题，使其尽量逼近“小孔成像”所能达到的几何精度。

由于航摄飞机在飞行时姿态是在不断变化和调整过程中，每张照片在拍摄时相机也不可能恰好处在理想的状态，因此航空摄影测量要求每张照片都要记录下拍摄时的状态，叫做“外方位元素”，包括飞机的俯仰状态，左右倾斜状态，以及与航向方向的偏移状态。换句话说，如果把飞机机身看作Ｘ轴，机翼看作Ｙ轴，相机的朝向看作Ｚ轴，这几个外方位元素就分别是沿着这三个坐标轴的旋转变量。记录下这些变量，就可以事后重建像片与现实的几何关系。举个例子：假如我在某个画廊用相机拍摄了一幅油画。为了简单起见，假设油画本身是正方形，贴在一个与地面垂直的墙壁上，我的相机架在一个经过水平调平的三脚架上，镜头方向是水平的，但镜头方向与墙壁呈30度夹角。如果不考虑镜头的畸变，那么像片上的油画就应该是一个标准的梯形。如果我照的是幻灯片，用幻灯机放映它时也使幻灯机与投影面呈30度夹角，那么投影面上的油画就又变成了正方形。航空摄影测量就是根据这样的原理实现的。

一个最简单的航空摄影测量仪器就是一个平板，上面分别架设两台分别带有红绿滤色镜的幻灯机，各放一张前后拍摄、互有60%重叠航片。每台幻灯机都可以根据航片拍摄时的外方位元素调整角度。两台幻灯机之间还可以互相进行水平和垂直移位。经过这一系列调整，就重建了航拍时两张航片的空间对应关系，这时只要戴上同样的红绿滤色眼镜，就看到了一幅立体感很强的地面影像。这个过程在航测术语中叫做“相对定向”，因为它只是建立了两张航片之间的空间关系，形成了一个独立的、局部的、跟外界无关的坐标体系，要做真正的测绘，还需要把这个独立的坐标体系纳入到全球范围的大地坐标系中，这个过程就是“绝对定向”。

绝对定向就是在所测地区找若干个已知大地坐标的明显地物点，将这些地物点的精确位置标在平板上，然后将这两台幻灯机作为一个整体进行升降或偏转，使影像中的地物点与平板上标出的位置重合，就完成了绝对定向。

很抱歉，因为马上要出门，这段只好先写到这里，回头再接着写。

在绝对定向这段，我的描述里有一点“漏洞”，但现在来不及仔细推敲修改，就先这样了，等接着写的时候我再详细解释。感兴趣的人可以分析分析究竟错在哪了。