高精度的三维空间数据是实现数字地球和智慧城市的数据基础。一方面,随着三维空间数据的应用领域日益广泛,各领域对其提出了更高的精度要求。另一方面,数字摄影测量技术随着数字影像获取、处理技术和计算机技术的飞速发展,为利用数字摄影测量技术获取高精度的三维空间数据提供了可行的技术条件。相比其它三维测量技术,数字摄影测量技术具有经济效益高、非接触性、影像信息丰富、量测精度高等优点,被广泛应用于陆地,近景及多介质等环境下的各种测量任务,如绘制三维地形图,精细海底地形地貌三维重建,海洋生物监测管理,文物三维重建,水下油气管道监测等。数字摄影测量技术包括影像成像,相机检校、影像匹配、空间交会等多个技术环节,因此最终三维空间数据成果会受到众多因素干扰。例如,近景摄影测量大多采用非量测相机进行影像数据获取,相机检校难以通过不同检校模型将非量测相机镜头产生的畸变误差完全消除;影像匹配时由遮挡现象、无纹理等因素引起的误差也难以消除。此外,随着摄影测量技术应用领域的延伸,其最终成果的精度还将受到外部环境因素的干扰。例如涉及水体环境的摄影测量应用,水对光线的折射作用将对相机检校、获取影像质量、空间交会等环节产生不可忽略的误差影响。目前,国内外学者从各个技术环节对提高数字摄影测量精度进行了大量的研究工作。本文根据目前科技高速发展,从拍摄方式出发,提出利用拍摄超短基线多度重叠影像的方法,提高控制点空间交会精度,从而提高最终三维点云精度。本文首先介绍了摄影测量空间交会的两种解算方法,从公式原理入手,分析空间交会精度和影像数量、基高比等因子间关系,随后利用数值模拟生成的模拟影像进行空间交会,验证分析实验结果,然后在陆地实际场景中,利用迭代检校后的非量测相机获取超短基线序列影像,依据数字摄影测量空间交会计算原理,从影像单个控制点精度入手,利用超短基线影像进行空间交会求解控制点物方空间坐标,通过研究超短基线影像数量与空间交会精度关系,提出利用超短基线影像进行空间交会能显著提高控制点精度,并将该方法用于改善航空影像生成城市三维地形图过程中由遮挡产生的误差问题。最后将超短基线多度重叠影像应用到涉水环境中进行双介质和水下两个实验,证明了超短基线多度重叠影像在涉水环境下依然能够有效提高水下控制点空间交会精度。本文的主要贡献是提出了通过超短基线多度重叠影像来提高空间交会精度的思想。论文通过理论分析和具体实验验证,首次全方位地探讨了多个环境下超短基线多度重叠影像空间交会精度与主要影响因子的关系,所得出的结论对于展开相应的应用具有重要的参考依据和指导价值。论文展开的具体工作如下:(1)概括了数字摄影测量技术在陆地及水下的应用,总结阐述了国内外学者为提高摄影测量精度在相机检校、影像匹配、空间交会等技术环节所做的研究贡献。(2)介绍了数字摄影测量空间交会的原理和两种解算方法,包括线性法和光束法,对比了两种解算方法精度及特点。介绍了超短基线相关概念及其空间交会计算方法与精度评定。通过理论和实验分析得出线性法空间交会与光束法空间交会精度相差无几,但就解算过程相较而言,线性法更为简单快捷。通过计算公式理论分析了多基线空间教会精度受基高比和影像重叠度影响。(3)利用数值模拟生成典型摄影测量场景下的超短基线多度重叠模拟影像,并给相机外方位元素、控制点像平面坐标添加不同数量级的随机误差,随后利用多基线摄影测量空间交会程序解算控制点物方坐标,并进行精度分析。通过大量对照实验,利用控制变量的方法,研究了在不同误差等级、分布情况下,超短基线多度重叠影像空间交会精度随各实验因子的变化情况,以及在不同条件下所能达到的最优精度。(4)根据数值模拟实验结果进行了陆地超短基线多度重叠影像的空间交会实验,结果表明在影像数量达到60张左右时,空间交会精度将提高一个数量级左右并趋于稳定;当基高比远小于1时,利用超短基线影像进行空间交会所得的交会精度亦能达到理想空间交会情况下的精度。(5)将陆地超短基线多度重叠影像应用于三维城市分析,介绍了超短基线多度重叠影像在城市三维地形图生成中的应用,有效解决了城市高楼间相互遮挡产生的误差问题,利用视线(LOS)算法,对比验证利用超短基线多度重叠影像能够有效降低城市三维地形图重建过程中的遮挡率,以及提高三维重建精度。(6)将超短基线多度重叠影像应用于涉水情况,进行了双介质和水下两种环境的超短基线多度重叠影像的空间交会分析,结果同陆地上的交会实验相似,当基高比接近于1时,控制点空间交会精度随着影像数量增加,当影像数量达到60张左右时,空间交会精度将提高一个数量级左右并趋于稳定;当基高比远小于1时,利用超短基线影像进行空间交会所得的交会精度亦能达到理想空间交会情况下的精度。