地面攝影測量
正文
利用安置在地面上基線兩端點處的專用攝影機拍攝的立體像對，對所攝目標物進行測繪的技術。1851年,法國的洛斯達(A.Laussedat)最早用地面攝影測量方法編制地形圖。當時的作法是先在地面選設攝影站點，攝影時使攝影機光軸保持水平，像片面則處於鉛垂位置,至少從兩個攝站分別攝取同一地段的像片,攝站位置和攝影機方位用普通測量方法測定。在室內利用像片測點時，是根據單張像片上的像點坐標，求出從攝站到各地麵點方向與光軸之間的水平角及豎直角；然後，利用求得的水平角在繪圖板上展繪出各攝站到各相應點的諸方向線，類似於平板儀的圖解交會，得到各點的平面位置，再利用豎直角和量取的距離計算出各點的高程。這種方法稱為平板儀攝影測量或交會攝影測量。1901年，德國的普爾弗里希(C.Pulfrich)創製了立體坐標量測儀，地面攝影測量遂發展為地面立體攝影測量，即用地面拍攝的立體像對，在地面立體測圖儀上建立模型，然後再進行地形測繪的技術。它適用於險阻高山區、小範圍山區和丘陵地區的測圖，可用於地質、冶金、採礦、水利、鐵道等多方面的勘察工作。1966～1968年，中國曾用此方法測繪了珠穆朗瑪峰地區比例尺為1:25000和1:50000的地形圖。
地面立體攝影測量的外業工作包括攝影和測量兩部分。攝影工作是在地面選定的基線兩端點，用攝影經緯儀按一定方式分別攝影，以獲取立體像對。攝影方式可分為：①正直攝影，即攝影機光軸保持水平，並與基線方向相垂直；②等偏攝影，即攝影機光軸保持水平，從與基線相垂直的方向左偏或右偏同一角度；③交向攝影，即攝影機光軸保持水平，而在基線兩端攝影的光軸方向相交成某一角度；④等傾攝影，即在正直攝影或等偏攝影光軸所處位置的基礎上，使兩個光軸再上仰或下傾同一角度。在地形測量作業中，通常採用前兩種攝影方式。外業的測量工作包括選擇攝影基線，用普通測量方法測定基線長度，基線端點和檢查點的坐標值。攝影基線長度和位置的選定，以能滿足成圖或量測精度要求和減少野外工作量為原則。地面攝影測量使用的攝影機具有定向裝置,攝影鏡箱的主距以往都是固定的,不能調焦（以測量地形為目的的攝影機一般也無需調焦）。為通用於近景攝影測量，在現代的產品中，有的攝影鏡箱主距可以調節，有的還帶有附屬部件，使兩個攝影機在基線兩端可以進行同步攝影。
地面立體攝影測量的內業成圖方法可分為解析法、圖解法和利用地面立體測圖儀的測繪方法。其原理如圖1(右圖為相應的側視圖)。內業成圖的解析法是在立體坐標量測儀上量測出某地麵點M在左像片m1上的橫坐標x1和縱坐標z1，以及左右視差p(p=x1-x2)，按下列各式計算地麵點在以左攝站S1為坐標原點，基線方向為X軸,長度為B,左方光軸方向為Y 軸的空間直角坐標系中的坐標XM、YM、ZM。對於正直攝影為：
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式中嗘為等偏角度，向右偏時嗘為正值，左偏時嗘為負值。x2為右像片上的橫坐標。內業成圖的圖解法是根據立體坐標量測儀上量測出的x1、z1和p 值,按相似三角形關係設計一種圖板，圖解地求出地麵點的平面位置和高程。這種方法在地面攝影測量的發展過程中曾發揮過作用。利用地面立體測圖儀的測繪方法是目前在生產實踐中使用的主要方法。 1911年德國製造出由奧地利的奧雷爾(E.von Orel)設計的比較完善的地面立體測圖儀。這種測圖儀主要是由一台立體坐標量測儀以及平面的和高程的交會桿所組成。其結構原理（圖3）是將兩張像片P1，P2所形成的空間投影射線分解成兩部分：一部分投影到物方空間直角坐標系的XY平面上。當立體觀測像片坐標為x1、z1和x2的某地麵點時,通過左方像片投影中心S1的方向桿L1和過右方投影中心S2的視差桿L2間接地實現前方交會，確定地麵點的平面位置。此時S1S2=B，B是以成圖比例尺表示的基線值。另一部分投影到物方的YZ平面上，用高程桿H1來體現。因平面交會已經確定了所測點的Y坐標,故只需採用左方高程桿H1就能確定點的高程。現代出產的各種型號的地面立體測圖儀，結構原理基本上與奧雷爾當初所創製的相同，但作了某些改進。例如增加了右方高程桿，得以在觀測過程中自動消除上下視差；有的還配備有傾斜計算器，用以處理等傾攝影像對等。有些主要為航測用的立體測圖儀，也可直接用於處理地面攝影的像片對。當代的解析法地面攝影測量，是從解析攝影測量的基礎理論出發，依據地面控制點以及儘可能精確的攝影外方位元素進行綜合平差運算，從而取得地面攝影測量較高的測點精度。這一方法可用於觀測結構物的變形，如測求大壩變形和地面滑動等數據。
