第三节 航空像片的立体观察与量测

一、立体观察原理

用光学仪器或肉眼对一定重叠率的像对进行观察，获得地物和地形的光学立体模型，称为像片的立体观察，它的原理是根据人对物体的双眼观察。

（一）人眼的构造

人眼好象一只完善的、能自动调节焦距、光圈的摄影机。从光学观点来看，可分两大部分：水晶体和网膜（图 3－19）。水晶体的作用相当于摄影机的物镜，水晶体的四周有韧带起伸缩作用，以改变水晶体的表面曲率，以能自动改变焦距获得远、近清晰的物像。瞳孔好似光圈，能自动调解光量。网膜相当于底片，能感光产生视觉。网膜中部对着水晶体中心的为黄斑，黄斑中有直径 0.4mm 的网膜窝，它是网膜中感光最强的部分。通过网膜窝中心和水晶体光心的连线称视轴。当人们注视某物点时，视轴能自动转向某点。一般观察物体时，能看清物体的细节，而眼又不感到紧张疲劳，此时水

晶体的焦距为 22.79mm，相应的物距为 250mm。250mm 称为正常视力的明视距离。

所谓眼的视力，又称眼的分辨率，是眼睛能够辨认最小物体的能力，通常用人眼清楚观察到区分最小物体之间的距离对眼睛张开的角度来表示。人眼的分辨率一般是 1′。就是说假如有两个点，它们之间的距离在人眼中所形成的夹角若小于 1′就会把它们看成是一个点，因而称 1′是人眼的分辨率。

眼的视力受许多条件影响，主要是照度的变化。在精密测量工作中，往往用加大照度来增强视力。人眼对辨认线状物体的视力比辨认点状物体的视力要强。例如有一个圆球的直径与一根电线断面的直径相等，人眼能看见电线的最远距离，比看见圆球的最远距离要大好多倍。

（二）单眼观察

单眼观察物体时，只有一个眼睛的视轴指向所观察的物体，不易分辨物体的远近，也就是不易辨别出物体的景深。如图 3－20，当观察点由 A1 移到A2 时，物体在视网膜上的物像由 a1 移到 a2，表现为平面上的移动，如果 A2 沿 SA2 方向移到 A3，仅引起了眼睛的调节作用，而点在视网膜上位置不变。因此用单眼观察物体，就不易分辨出物体的远近，而只能凭经验判断，例如黑板把墙壁遮盖了一部分，就知道黑板比墙近。

（三）双眼观察

用双眼观察空间物体时，可以容易地判定物体的远近，这种现象叫做天然立体观察。如图 3－21 所示，双眼观察时，两视轴交会于地物点上，其交角称为交会角（又称视差角）。地物点愈远，交会角愈小；地物愈近，交会角愈大。交会角 v 可按下式计算：

tg v b

（ 2 ） = 2D

式中：b 为眼基线；D 为地物点至眼睛的距离。若取 b=65mm，D=250mm，则

（3－7）

v 65

tg（ 2 ） = 2×250 = 0.13 v = 15°

即明视距离的交会角为 15°。

若取 D=120mm，b=58mm 或 72mm，可得最大交会角为 27°—33°。

由图 3－21 还可以看出双眼观察的另一特点是，地物点的空间位置不同，它们在两眼视网膜上的像点分布状况就不相同，这种差别称为生理视差。它是因地物点对每只眼睛的相对位置不同所引起的。所以生理视差是产生立体感觉的原因。

当视轴向旁侧斜视时，被观察的物点至两眼的距离不等，因而在视网膜上产生的物像比例尺就有差别（图 3－22）。当视轴偏斜 45°（根据实验两眼的旁向最大偏斜为±45°），而且所观察的物点在明视距离处，网膜上影像比例尺之差约为 13.5%，如果网膜上物像比例尺之差达到 16%时，立体效应就开始破坏，产生双影。

如果所观察的物点，在两眼物像不位于一个视平面上，也会产生双影。正常人眼在天然立体观察中，一般不会发生双影现象。但像片立体观察中如果没有满足一定条件，则会产生双影。