航空摄影瞬间，由于飞行姿态不同，每张像片与地面之间的几何关系也是不同的。利用航空像片测制一定比例尺的地图，首先要恢复这种几何关系。对于单张像片来说，像点的空间位置和它相应的地面点的关系可以用一些特定的参数建立起来，确定这些参数就能恢复相互的几何关系，这些参数称为像片的方位元素。其中，确定摄影物镜（后节点）与像片关系位置的参数称为内方位元素，恢复内方位元素的目的在于恢复摄影光束；确定摄影中心与地面相互关系的参数称为外方位元素，外方位元素有六个：其中三个是摄影中心在地面辅助坐标系中的坐标，是直线元素；另外三个是航摄像片（或摄像光束）在地面辅助坐标系中的姿态，是角元素。确定外方位元素的目的在于恢复摄影像片与地面的几何关系。当这些元素都恢复后，航摄像片与地面之间的固定的几何关系也就恢复了。

　　对于由多张像片构成的立体模型来说，恢复或确定其与地面的几何关系，一般分为两步：相对定向和绝对定向。相对定向是在仪器上恢复摄影瞬间构成像对的像片间的相对位置关系，即恢复两个摄影光束的相对位置，使同名投影光线成对相交。相对定向后，就能够观察到立体了。两张像片构成的单独像对，只要转动左右两个光束，就能完成相对定向；连续立体模型的相对走向则要保持左光束不动，依次旋转右光束即可。相对定向后，就建立了自由比例尺的、方位任意的立体模型。但是，我们建立立体模型的目的是为了测绘与实地相似的地图，这就要求把模型按着确定的比例尺和实际方位放置到大地坐标系当中，这个过程就是绝对定向。经过相对定向和绝对定向后，就可以在立体模型上测绘等高线了。