空中三角测量
| 250px | |
| en_title | Aerial Triangulation |
|---|---|
| core_concept | 立体像对、连接点、区域网平差 |
| abbr | AT |
| application | 地形图测绘、数字高程模型（DEM）生产、数字正射影像图（DOM）生产 |
| principle | 利用少量地面控制点，通过立体像对的几何关系，在航摄区域内加密大量的地面点坐标。 |
| image_caption | 空中三角测量示意图，通过连接点将多张航摄像片构成的航带连接成一个整体模型。 |
| field | 摄影测量 |
空中三角测量（Aerial Triangulation, AT），简称空三，是摄影测量中的一个核心技术环节。其基本任务是，在获取了具有重叠度的航摄像片（或遥感影像）后，利用少量在地面上实际测量的控制点（Ground Control Points, GCPs），通过解析或数字化的方法，一次性解算出所有像片的精确外方位元素（即像片在拍摄瞬间的空间位置和姿态）以及大量未知加密点的三维地面坐标。
空中三角测量是连接单个立体像对，并将其组合成一个大型、连续、具有统一坐标系统的区域模型的过程。它极大地减少了昂贵且耗时的野外控制点测量工作，是高效生产大范围地形图、数字高程模型（DEM）和数字正射影像图（DOM）的关键步骤。
基本原理
空中三角测量的原理建立在共线方程和立体像对的几何关系之上。共线方程描述了物点、像点和摄影中心三点在一条直线上的几何关系。对于一个航摄区域内的多张像片，同一个地面点会出现在不同的像片上，形成同名像点。
通过在重叠区域内选择连接点（Tie Points），这些点将相邻的像片和航带连接起来。将所有像片的共线方程以及地面控制点的已知坐标联立起来，形成一个庞大的超定方程组。通过最小二乘法进行区域网平差（Bundle Block Adjustment），可以一次性解求出最优的未知参数，包括：
1. 所有像片的外方位元素（6个参数/像片：3个位置参数 `X_s, Y_s, Z_s` 和3个姿态参数 `ω, φ, κ`）。 2. 所有加密点（包括连接点）的三维地面坐标 `X, Y, Z`。
主要步骤
1. 内方位：恢复每张像片的内方位元素，即确定像片坐标系与像框坐标系的关系。对于数字摄影测量，这一步通常在相机出厂标定时完成。 2立体像对]]的相对姿态，建立局部立体模型。 3. 连接点与控制点量测：在立体模型或数字影像上，精确量测地面控制点和自动选择的连接点的像点坐标。 4. 区域网平差：将所有观测值（像点坐标）和已知值（地面控制点坐标）纳入一个统一的数学模型中，进行整体平差计算，得到最终结果。 5. 精度评定：利用检查点（不参与平差计算的控制点）来评定空三成果的精度，确保其满足后续生产的要求。
发展与现状
随着计算机技术和数字摄影测量的发展，现代空中三角测量已经高度自动化。软件可以自动匹配数以万计的同名像点作为连接点，并进行稳健的区域网平差计算。结合全球导航卫星系统（GNSS）和惯性测量单元（IMU）辅助的航空摄影，可以直接测定高精度的像片外方位元素，这种技术称为直接地理配准（Direct Georeferencing），可以进一步减少甚至完全无需地面控制点，极大地提高了作业效率。