模拟摄影测量的发展可追溯到19世纪。1839年法国的J.N.涅普斯（Joseph Nicéphore Nièpce）和L.J.M.达盖尔（Louis Jacques Mandé Daguerre）发明了摄影技术以后，摄影测量学开始了它的发展历程。1849年法国的A.劳塞达特（AimeLaussedat）致力于将摄影技术用于测绘，他根据德国数学家J.H.兰伯特（Johann Heinrich Lambert）的透视几何理论，利用所谓“明箱”装置测制了万森城堡图，可以说是摄影测量的开端，当时采用图解法进行逐点测绘。立体观测的发明和利用，对于发展立体摄影测量有着重大的意义。1901年德国人C.普尔弗里希（Carl Pulfrich）制成了立体坐标量测仪。1911年维也纳军事地理研究所制成了自动立体测图仪，后来，由德国卡尔·蔡司厂进一步发展，成功地制造了实用的立体自动测图仪。经过半个世纪的发展，到20世纪60～70年代，这种类型的仪器发展到了顶峰。由于这些仪器均采用光学投影器或机械投影器或光学—机械投影器“模拟”摄影过程，用它们交会被摄物体的空间位置，所以称其为“模拟摄影测量仪器”。在模拟摄影测量的漫长发展阶段中，摄影测量技术的发展基本上是围绕着模拟摄影测量仪器进行的。摄影测量的发展经历了模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量3个阶段，模拟摄影测量是摄影测量发展的第一阶段。

模拟摄影测量是以光学投影及光学、机械交会的摄影测量仪器为代表的摄影测量。单张像片测图的基本原理是中心投影的透视变换，而立体测图的基本原理就是摄影过程的几何反转。图1是用光学投影方法实现摄影过程几何反转的示意图。图中假设两张相邻的航摄像片覆盖了同一地面，它在左片上的构像为，在右片上的构像为，两摄影站和的空间距离为摄影基线。根据摄影过程的可逆性，如将这两张像片和装回到与摄影机相同的两个投影镜箱内，并保持两投影器的方位与摄影时方位相同，但物镜间的距离缩小了，即投影器从移到处，此时投影基线为。在投影器上，用聚光灯照明，则两投影器光束中所有同名光线都应对相交，所有这些交点的集合，就构成了与地面相似的光学立体模型。在所构成的立体模型中，如用一个带有测标的测绘台（见图2），在承影面上利用测绘台的升降来使测标与模型表面相切，再加上测绘台的平面移动，测绘台下的绘图笔就可测绘出地形图。

图1 摄影过程的几何反转

图2 立体量测

模拟摄影测量的主要内容包括两个方面：模拟法空中三角测量和模拟法测图。

用光学机械的方法，在实现摄影过程几何反转的基础上，借助立体测图仪进行空中三角测量。一般只限于在一条航带内进行。主要步骤是：把一条航线段的像片按顺序安置在测图仪的各投影器内，通过逐个像对的相对定向，建立单个立体模型。然后借助于相邻立体模型之间重叠部分的公共地物点和公共投影中心，把模型依次连接起来，构成航线网模型。最后把航线网模型作为一个整体进行绝对定向，使所建立的航线网模型同少量的外业控制点相符合。航线网模型中所有的点经绝对定向后，即可作为单个模型测图时的控制点。

航线网模型的绝对定向要求至少有3个外业控制点。由于各种误差的存在会引起模型的变形，所以一般在工作中要求每条航线具备6个作业控制点，以便在绝对定向中用图解方法进行整体模型的变形改正。利用多倍投影测图仪进行空中三角测量时，像片需先经缩小，只有两个投影器的立体测图仪，如果有基线向内和向外安置以及观察目镜系统左、右转换等功能，也可以用类似方法进行空中三角测量。

模拟法航空摄影测量的测图方法主要有3种：综合法、分工法（或称微分法）和全能法测图。

是摄影测量和平板仪测量相结合的测图方法。地形图上地物、地貌的平面位置由像片纠正的方法得出像片图或线划图，地形点高程和等高线则用普通测量方法在野外测定。

是按照平面和高程分求的原则进行测图的一种方法。使用的主要仪器是立体量测仪和投影转绘仪。

是根据摄影过程的几何反转原理，置立体像对于立体测图仪内，通过建立起所摄地面缩小的几何模型来进行地形图测绘。全能法测图的仪器是模拟立体测图仪。根据投影方式的不同，模拟立体测图仪可分为三类：①光学投影类仪器。其特点是像点、投影中心至模型点的投影光线全部由实际的光线构成，如多倍仪、Stereoplanigraph C8型立体测图仪等。②机械投影类仪器。其特点是像点、投影中心至模型点的投影光线用一根精密的机械导杆代替，上述三个几何点则用万向关节的中心代替。这类仪器很多，如Aviograph B8S、Autograph A10、Planimat D3、Topocart-B等都是属于这一类型。③光学—机械投影类仪器。其特点是所模拟的投影光线从像点至投影中心由实际光线构成，而从投影中心至模型点则用机械导杆来代替。这类仪器由于增设了一套光学投影系统，使得仪器构造复杂，造价昂贵，因此这类仪器的型号极少，比较有代表性的是Stereoplanigraph B立体测图仪。模拟立体测图仪的结构须有投影系统、观测（观察和量测）系统和绘图系统等几个主要部分。使用立体测图仪进行相对定向和绝对定向，是通过两个投影器的直线运动和角运动及测标架上测标的安置动作来实现的。定向之后，可以通过立体观测，利用仪器上的测标点在地面的立体模型上进行地物和地貌的测绘。

模拟摄影测量存在着明显的缺点和局限性，主要表现为：①精度低。由于大面积摄影时，各片光束在空间构成复杂的几何关系，用模拟的方法很难实现用像片来精确地测定物方目标的点位。即使对于单个模型，由于模拟仪器结构复杂，受机械和光学加工的限制，其定位精度也是有限的。②系统误差改正非常困难。在摄影和量测过程中可能引入的系统误差会破坏模拟仪器交会导杆的直线性，对这类系统误差在模拟仪器上是很难加以考虑的。③对原始资料有较大的限制。主要是对像片的内方位元素和外方位元素以及仪器上的模型比例尺均有较大的限制和约束。因为内方位必须已知其精确值，而且对于不同主距的像片，必须有相应主距的投影器，否则就要进行变换光束测图。此外，模拟仪器受结构、体积大小和光学机械加工的限制，对像片倾斜角和基线分量均有较苛刻的限制。而且，由于模拟测图仪的模型比例尺受最大和最小高程（和）以及齿轮传动比的限制，使得在模拟仪器上确定模型比例尺成为颇费脑筋的一件事。④模拟摄影测量的产品单一，一般只能提供图解产品的图件，不便于产品的存储、修改或更新，更不能直接在计算机上应用。随着电子计算机的出现和发展，模拟摄影测量的缺点和局限性导致了解析摄影测量的理论和方法的出现。