立體觀測釋文：利用人眼借助立體鏡對立體像對進行觀察和測量的過程。當用立體鏡觀察立體像對時，像片上影像的不同左右視差反映到雙眼就構成生理視差，從而產生與實物一樣的立體感覺。具有縱向或旁向重疊的兩幅遙感圖像可以構成立體像對；而對雷達圖像來說，同一地區不同視向的雷達圖像也可以構成立體像對。通過立體觀測叮以確定物體的形狀和高度，有助于識別物體的性質和類型。實現立體觀測的方法很多，除立體鏡外，尚有互補色立體、閉閃法立體、雙像投影、雙像放映、偏振光、激光干涉全息等立體視覺等。立體效應釋文：在天然實體三維觀察和人造立體觀測中，由于人眼的生理視差能夠感覺、判斷物體的遠近和立體模型的高低起伏，物體表面的凹凸變化,即可察覺出的細微的視差量，稱為立體的感覺，或景深感覺。立體像對上同名地物景點的左右視差反映在人眼中形成生理視差，產生立體視覺效應。由于左右像片的安置關系可以產生正立體和負立體效應。當立體像對基線與眼基線垂直安放時，就會失去立體效應，稱為零位立體效應。航空攝影測量-正文根據在航空飛行器上拍攝的地面像片，獲取地面信息，測繪地形圖。主要用于測繪1:1000?1:100000各類比例尺的地形圖。航攝像片是航空攝影測量的基本資料，是用畫幅式航攝機，按照嚴格的航攝要求攝得的（見航空攝影）。原理單張像片測圖的基本原理是中心投影的透視變換，而攝影過程的幾何反轉則是立體測圖的基本原理。廣義來說，前一情況的基本原理也是攝影過程的幾何反轉。20世紀30年代以后，攝影過程的幾何反轉都是應用各種結構復雜的光學機械的精密儀器來實現的。50年代，開始應用數學解析的方式來實現。圖1就是用光學投影方法實現攝影幾何反轉的示意圖。圖中假設兩張相鄰的航攝像片覆蓋了同一地面AMDC，它們在左片P上的構像為amdc，右片P上的構像為amdc,兩攝站點S和S間的距離為基線B。如將這1 1111 2 2222 1 2兩張像片裝回與攝影鏡箱相同的投影器內，后面用聚光器照明，就會投射出同攝影時相似的投影光束。再把這兩個投影光束安置在與攝影時相同的空間方位，并使兩投影中心間的距離為b（b為按測圖比例尺縮小的攝影基線），此時所有的同名投影光線都應成對相交，從而得出一個地面的立體模型A'M'D'C'。這時，用一個空間的浮游測標（可作三維運動）去量測它，就可畫得地形圖。理論航空攝影測量的主題，是將地面的中心投影（航攝像片）變換為正射投影（地形圖）。這一問題可以采取許多途徑來解決。如圖解法、光學機械法（亦稱模擬法）和解析法等。在每一種方法中還可細分出許多具體方法，而每種具體方法又有其特有的理論。其中有些概念和理論是基礎性的，帶有某些共性，如像片的內方位元素和外方位元素，像點同地面點的坐標關系式,共線條件方程，像對的相對定向，模型的絕對定向和立體觀測原理等。像片的內方位元素和外方位元素內方位元素用以確定攝影物鏡后節點（像方）同像片間的相關位置。利用它可以恢復攝影時的攝影光線束。內方位元素系指攝影機主距f和攝影機物鏡后節點在像平面的正投影位于框標坐標系中的坐標值（x°,y°）。這些數值通過對航攝機鑒定得出，故內方位元素總是已知的。確定攝影光線束在攝影時的空間位置的數據，叫做像片或攝影的外方位元素。外方位元素有6個數值，包括攝影中心S（圖2）在某一空間直角坐標系中的3個坐標值X、Y、Z和用來確定攝影光線束在空間方位的3個sss角定向元素,如嗅、3、k角。這些外方位元素都是針對著某一個模型坐標系O—XYZ而定義的。模型坐標系的X坐標軸近似地位于攝影的基線方向，Z坐標軸近似地與地面點的高程方向相符。在模型坐標系內所建立的立體模型必須在其后經絕對定向的過程才能取得立體模型的正確方位。像點坐標變換式圖2中，像點a在以攝影中心S為原點，攝影主光軸z坐標軸的像空間坐標系（S-xyz）中的坐標為x.、y.、z「-f。此時以S為原點再建立一個輔助坐標系（S-uvw）其中3個坐標軸u、v、w分別與模型坐標的3個坐標軸X、Y、Z相平行。a點在此輔助坐標系中的坐標設為u、v、w，則其變換關系aaa式為：R為旋轉矩陣,它是由像空間坐標系與輔助坐標系的相應坐標軸間夾角的余弦（稱方向余弦）組成，而這些方向余弦都是像片的3個角定向元素的函數。這是一個重要的基本公式，因為有很多理論公式或作業公式就是在此基礎上進一步演化得出的。例如，在解析攝影測量中有廣泛應用的“共線條件方程式”，就是根據它的反算式作進一步演化得出。相對定向確定像片對相互位置關系的過程。模擬法相對定向是在立體測圖儀上進行。其理論基礎是使空間所有的同名光線都成對相交。當同名光線不相交時，則在儀器的觀測系統中可以觀察到上下視差（常用Q表示）。上下視差就是兩條同名射線在空間不相交時在垂直于攝影基線方向中存在的距離。此時將投影器作微小的直線移動或轉動，就可以消除這個距離。理論上只要能夠在適當分布的5個點處同時消除該點處的上下視差，就認為已經獲得在這個立體像對內全部上下視差的消除，從而完成了相對定向，得出立體模型。相對定向的解析法是在像片上量測各同名像點的像點坐標，例如對左像片為x1、y1，對右像片為x2、y2。根據同名射線共面條件的理論可以推導出這些量測值與相對定向元素的關系式。理論上測得5對同名像點的像點坐標值，就能夠解算出該像片對的5個相對定向元素。同名點在左右像片上的縱坐標差（y1-y2）習慣上也稱之為上下視差,用符號q表示。模型的絕對定向在攝影測量中，相對定向所建立的立體模型常處在暫時的或過渡性的模型坐標系中，而且比例尺也是任意的，因此必須把它變換至地面測量坐標系中，并使符合規定的比例尺，方可測圖，這個變換過程稱為絕對定向。絕對定向的數學基礎是三維線性相似變換，它的元素有7個：3個坐標原點的平移值,3個立體模型的轉角值和1個比例尺縮放率。立體觀測原理立體觀察的原理是建立人造立體視覺，即將像對上的視差反映為人眼的生理視差后得出的立體視覺（圖3）。得到人造立體視覺須具備3個條件:①由兩個不同位置（一條基線的兩端）拍攝同一景物的兩張像片（稱為立體像對或像對）；②兩只眼睛分別觀察像對中的一張像片；③觀察時像對上各同名像點的連線要同人的眼睛基線大致平行，而且同名點間的距離一般要小于眼基線（或擴大后的眼基距）。若用兩個相同標志分別置于左右像片的同名像點上，則立體觀察時就可以看到在立體模型上加入了一個空間的測標。為便于立體觀察，可借助于一些簡單的工具，如橋式立體鏡和反光立體鏡。對于那種利用兩個投影器把左右像片的影像同時疊合地投影在一個承影面上的情況，可采用互補色原理或偏振光原理進行立體觀察，并用一個具有測標的測繪臺量測。作業航空攝影測量需要進行外業和內業兩方面的工作。航測外業工作包括：①像片控制點聯測。像片控制點一般是航攝前在地面上布設的標志點，也可選用像片上的明顯地物點（如道路交叉點等），用普通測量方法測定其平面坐標和高程。②像片調繪。是圖像判讀、調查和繪注等工作的總稱。在像片上通過判讀，用規定的地形圖符號繪注地物、地貌等要素；測繪沒有影像的和新增的重要地物；注記通過調查所得的地名等。通過像片調繪所得到的像片稱為調繪片。調繪工作可分為室內的、野外的和兩者相結合的3種方法。③綜合法測圖。主要是在單張像片或像片圖上用平板儀測繪等高線。航測內業工作包括：①測圖控制點的加密。以前對于平坦地區一般采用輻射三角測量法，對于丘陵地和山地則采用立體測圖儀建立單航線模擬的空中三角網，進行控制點的加密工作。20世紀60年代以來，模擬法空中三角測量逐漸地被解析空中三角測量代替（見空中三角測量）。②用各種光學機械儀器測制地形原圖。測圖方法20世紀30年代以來，航空攝影測量的測圖方法主要有3種，即綜合法、全能法和分工法（或稱微分法）。航空攝影測量的綜合法是攝影測量和平板儀測量相結合的測圖方法。地形圖上地物、地貌的平面位置由像片糾正的方法得出像片圖或線劃圖，地形點高程和等高線則用普通測量方法在野外測定。它適用于平坦地區的大比例尺測圖。航空攝影測量的全能法是根據攝影過程的幾何反轉原理，置立體像對于立體測圖儀內，建立起所攝地面縮小的幾何模型，借以測繪地形圖的方法（圖4）。在立體測圖儀上安置像片時依據內方位元素，目的是使恢復后的投影光束同攝影光束相似（也可在一定條件下變換投影光束）。由于像對的相對定向過程中并未加入控制點，只利用了像對內在的幾何特性，所以建立的幾何模型的方位是任意的，模型的比例尺也是近似值，因此必須通過絕對定向才能據以測圖。全能法測圖的儀器是立體測圖儀。這類儀器形式繁多，根據投影系統的結構可分為3種類型：①建立實際投影光線束的光學投影式的；②從投影中心至像點一方為實際的投影光線，而從投影中心至模型點一方則用方向導桿代替的光學機械投影式的;③用一根貫穿3個萬向關節（它們分別代表像點、投影中心和模型點）的方向導桿來代替投影光線的機械投影式的。前兩種型式的儀器現已基本淘汰了。立體測圖儀的結構均須有投影系統、觀測（觀察和量測）系統和繪圖系統等幾個主要部分。使用立體測圖儀進行相對定向和絕對定向，是通過兩個投影器的角運動（少數儀器也有直線移動）和測標架上測標的安置動作來實現的。定向之后，可以通過立體觀測，利用儀器上的測標點在地面的立體模型上進行地物和地貌的測繪。有的儀器還可以處理地面攝影的像片，有的可在儀器上作空中三角測量。立體測圖儀自1930年問世以來，發展到60年代達到高峰，以后主要是發展儀器外圍設備，例如電子繪圖桌、正射投影裝置（見正射影像技術）以及坐標記錄裝置等。電子繪圖桌有多種功能，可以自動地做某些內容的繪圖工作。航空攝影測量的分工法（微分法）是按照平面和高程分求的原則進行測圖的一種方法。使用的主要儀器是立體量測儀。它是根據豎直攝影像對，量測左右視差較和在右方像片上勾繪等高線的一種儀器。一個地面點在左、右兩張像片上構像點的橫坐標x的差值稱左右視差p,而兩個地面點的左右視差之差則稱之為左右視差較△P，這個△P是該兩點的高程差所引起的。在量測左右視差較△P的過程中，借助儀器上的改正機件，自動改正由攝影外方位元素帶來的影響，使之等于理想像對的左右視差或左右視差較；而用高差公式計算高程差；然后用投影轉繪儀把在像片上勾繪的等高線以及調繪的地物，進行分帶投影轉繪成地形圖。中國設計制造的X-2型視差測圖儀是在立體量測儀的基礎上，另加平面改正機件，改進后的儀器，在使用中可把分工法測圖中的兩個步驟一次解決，從而提高了作業效率。意大利、聯邦德國也有類似的儀器。航空攝影測量的成圖方法和儀器正在向著半自動化和自動化方向發展，在這方面解析測圖儀已經有了相當的成就。（見彩圖）空中三角測量-正文航空攝影測量中利用像片內在的幾何特性，在室內加密控制點的方法。即利用連續攝取的具有一定重疊的航攝像片，依據少量野外控制點，以攝影測量方法建立同實地相應的航線模型或區域網模型（光學的或數字的），從而獲取加密點的平面坐標和高程。主要用于測地形圖工作簡史空中三角測量分為利用光學機械實現的模擬法和利用電子計算機實現的解析法兩類。模擬法產生于20世紀30年代初期（見Ovon格魯貝爾）。由于這種方法是在室內作業，節省了大量的野外控制測量工作，所以很快得到應用和推廣。當時雖然也提出過有關解析法的基本理論，但由于計算工具和計算方法不夠完善，所以只限于理論研究。直到40年代末，隨著電子計算機應用范圍的不斷擴大，解析法才得到發展，并逐漸取代了模擬法。60年代以來，解析法擺脫了模擬法的傳統概念，解算方法除仿照模擬法的航帶法外，還有獨立模型法和光線束法等典型方法。空中三角測量的范圍也由單條航線擴展到幾條航線連接的區域，形成區域網空中三角測量。它在運算中不僅可以處理偶然誤差，而且也可以處理系統誤差，有的程序還包括有自動剔除部分粗差的功能，有的還可進行攝影測量觀測值和大地測量觀測值及其他輔助數據的聯合平差等。方法模擬法空中三角測量用光學機械的方法，在實現攝影過程的幾何反轉原理的基礎上，借助立體測圖儀進行空中三角測量。一般只限于在一條航線內進行。主要步驟是：把一條航線段的像片按順序安置在測圖儀的各投影器內，通過逐個像對的相對定向，建立單個立體模型。然后借助于相鄰立體模型之間重疊部分的公共地物點和公共投影中心，把模型依次連接起來，構成航線網模型（見圖）。最后把航線網模型作為一個整體進行絕對定向，使所建立的航線網模型同少量的外業控制點相符合。航線網模型中所有的點經絕對定向后，即可作為單個模型測圖時的控制點。航線網模型的絕對定向要求至少有3個外業控制點。由于各種誤差的存在會引起模型的變形，所以一般在工作中要求每條航線具備6個作業控制點，以便在絕對定向中用圖解方法進行整體模型的變形改正。利用多倍投影測圖儀進行空中三角測量時，像片須先經縮小；只有兩個投影器的立體測圖儀，如具有基線向內和向外安置，觀察目鏡系統左、右轉換等功能，也可以用類似方法進行空中三角測量。解析法空中三角測量根據像片上的像點坐標（或單元立體模型上點的坐標）同地面點坐標的解析關系或每兩條同名光線共面的解析關系，構成攝影測量網的空中三角測量。建立攝影測量網和平差計算等工作都由計算機來完成。建網的方法有多種，最常用的是航帶法、獨立模型法和光線束法。這3種方法既可以在一條航帶上應用，稱為單航帶的解析空中三角測量，也可以將若干條航帶連接成一個區域進行整體平差，稱為區域網空中三角測量，或簡稱區域網平差。區域網平差不僅可以進一步減少野外實測控制點的工作量，而且有內部精度均勻的優點，所以應用最廣。航帶法區域網空中三角測量這種方法基本上模仿模擬法空中三角測量建立單航帶的過程，也就是通過計算相對定向元素和模型點坐標建立單個模型，利用相鄰模型間公共連接點進行模型連接運算，以建立比例尺統一的航帶立體模型。這樣由各單條航線獨立地建立各自的航帶模型。每個航帶模型單元要各自概略置平并統一在一個共同的坐標系中，最后進行整體平差運算。為此要對各航帶列出各自的非線性改正公式（使用二次或三次多項式或二次正形變換公式），按最小二乘法準則統一平差計算，求出各條航帶的非線性改正參數。計算過程中既要考慮使相鄰航帶間同名連接點的地面坐標相等，控制點的內業坐標同外業實測坐標相等，又要使各模型點坐標（此時作為觀測值看待）改正數的平方和為最小，從而最后獲得全區域網加密點的地面坐標。獨立模型法區域網空中三角測量首先由航帶內各相鄰的航攝像片構成單模型（或雙模型或模型組）視為剛體單元，即在單元內不加任何改正的獨立模型。各獨立模型可以用解析法或用立體測圖儀來建立。獨立模型法區域網空中三角測量就是把這些獨立模型的全部納入到整體平差運算中。此時每個獨立模型只作平移、旋轉和縮放，把各個加密點和控制點的模型坐標作為觀測值，使相鄰獨立模型的同名點的坐標相等，控制點的坐標同外業的實測坐標相等。在實踐中常常把加密點的平面和高程分開解算，以減少計算機的存貯和計算工作量。光線束法區域網空中三角測量以投影中心點、像點和相應的地面點三點共線為條件，以單張像片為解算單元，借助像片之間的公共點和野外控制點，把各張像片的光束連成一個區域進行整體平差，解算出加密點坐標的方法。其基本理論公式為中心投影的共線條件方程式（見解析攝影測量九由每個像點的坐標觀測值可以列出兩個相應的誤差方程式，按最小二乘準則平差，求出每張像片外方位元素的6個待定參數,即攝影站點的3個空間坐標和光線束旋轉矩陣中3個獨立的定向參數，從而得出各加密點的坐標。以上3種方法中,光線束法理論公式是用實際觀測的像點坐標為觀測值列出誤差方程式，所以平差的理論是嚴密的，加密的精度也應該最高。但在實施中應清除航攝資料本身存在的系統誤差，否則光線束法的優越性就得不到發揮。航帶法在理論上最不嚴密，但它在運算中有消除部分系統誤差的功能，而且運算簡單，對計算機內存容量的要求不高。同模擬法比較，解析法精度高，速度快，沒有模擬法的種種限制，而且對航攝機物鏡畸變、攝影材料的變形、大氣折光等物理因素所引起的像點誤差，以及地球曲率的影響等都可以用計算的方法逐點加以改正，提高加密精度，從而可大量減少外業控制點的測量工作。解析空中三角測量方法不僅可用于測繪地形圖的控制點內業加密，而且還可用于國民經濟的其他方面，如鐵路、公路的選線，高壓輸電線路的設計等。儀器包括量測和轉刺像點的兩類儀器。量測儀器量測像點坐標的儀器主要有：立體坐標量測儀、精密立體坐標量測儀和單像坐標量測儀等。立體坐標量測儀和精密立體坐標量測儀均同時量測像對的兩張像片，它們的結構采用X和F兩個嚴格垂直的精密導軌為主導軌，兩個像盤可沿x主導軌作共同移動，兩個觀測物鏡可沿r主導軌作共同移動。在主導軌上安有單獨的x和y向短導軌，可使右像盤對左像盤做x向的相對移動，右觀測物鏡相對于左觀測物鏡做y向相對移動。立體坐標量測儀和精密立體坐標量測儀可直接量測左像點的坐標x1和y1，左右視差p和上下視差q。左右視差p=x1-x2是同名像點在左、右像片上的x坐標差，上下視差q=y1-y2是其y坐標差。有的立體坐標量測儀對左右兩像盤都有各自的x、y導軌，因而可同時量得左、右像片上某同名點的坐標值x1、y1和x2、y2。精密立體坐標量測儀除了量測坐標的精度從±5微米提高到±1?±3微米的等級以外，由于采用增量脈沖計數方法，故一般都備有可以顯示、打印、紙帶穿孔或磁帶記錄等功能的自動坐標記錄裝置。單像坐標量測儀只有一個像盤以及x和y導軌。配用不同的物鏡和目鏡，可用多種放大率進行觀測。它的精度可達到土0.4微米。這類儀器也都附有自動坐標記錄裝置。為了提高儀器的量測精度，許多坐標量測儀在設計中使用了阿貝原理，亦即所量測的線段同量測的器具置于同一直線上的比長原理。