Como se pode perceber a partir das palavras gregas originais que deram origem à própria designação, com a Fotogrametria pretende-se obter medições (“metron”) a partir de fotografias (“photon” + “graphos”). Se bem que haja grandezas que podem ser obtidas a partir de um só fotograma, só recorrendo a pares de fotogramas tirados de pontos distintos mas cobrindo os mesmos objectos se consegue fazer uma análise tridimensional completa, por aplicação do princípio da estereoscopia.

Os processos e técnicas utilizados podem ter aplicação noutras situações diferentes, como no levantamento de fachadas de edifícios monumentais, por exemplo. Quando relacionada com a representação do terreno natural, esta actividade é exercida a partir de fotografias aéreas, tiradas por câmaras especiais, transportadas por uma aeronave que sobrevoa a zona a estudar.

Os primeiros passos são dados no início do século XX, quando se começa a desenvolver tanto a fotografia como a aviação. No entanto, é vulgar apontar a 2ª Guerra Mundial como factor impulsionador da Fotogrametria, como uma das vertentes do reconhecimento aéreo, sendo por essa altura que esta técnica atingiu a sua maioridade. Como testemunho do referido, os Serviços Cartográficos do Exército começam a adoptar este processo de levantamento em 1937. A cobertura sistemática do território nacional é feita apenas em 1948, ainda com a ajuda da Royal Air Force. A aplicação ao campo civil é sensivelmente contemporânea.

Em termos muito simplificados, há dois momentos complementares no desenvolvimento desta actividade para a obtenção de cartas topográficas, ambos exigindo instrumentos especiais de grande exigência tecnológica. Numa primeira fase, devem ser obtidas as fotografias aéreas com câmaras que utilizam negativos de grande formato, ou, mais modernamente, sensores digitais de grande resolução.

Posteriormente, as imagens obtidas têm de ser processadas pelos “restituidores”, nos quais são orientadas entre si, de modo a proporcionarem uma visão estereoscópica daquilo que se poderia chamar um modelo óptico reduzido do terreno, daí se conseguindo então extrair, por formas mais rudimentares ou mais sofisticadas, as informações pretendidas, normalmente o desenho da planta correspondente a uma dada escala.

A evolução tecnológica dos referidos instrumentos de restituição, em particular na parte que refere ao problema de orientação das imagens, permite distinguir três gerações: analógica, analítica e digital.

Os restituidores analógicos correspondem aos primeiros tempos e neles todas as operações, incluindo as respeitantes à orientação das imagens, eram feitas com base em elementos mecânicos, sendo mesmo o trajecto dos raios luminosos materializado por hastes metálicas. Com o advento dos restituidores analíticos, muitas das operações de orientação passaram a basear-se em cálculos numéricos, feitos já com o apoio de equipamento informático entretanto surgido. Na versão mais moderna, dos restituidores ditos digitais, completou-se o processo de desmaterialização, inclusive das próprias imagens, sendo estas apenas virtuais e sendo transferidos para computadores quase todo o trabalho e responsabilidade até ao desenho do produto final.

Os levantamentos fotogramétricos necessitam sempre, sobretudo para efeitos de trabalho com coordenadas, de algum trabalho complementar feito no terreno. Mas também aqui se pode verificar uma certa evolução favorável, pois cada vez este apoio terrestre pode ser mais reduzido, caso do recurso à triangulação aérea, por exemplo. Para aquilo que resta fazer no terreno, os instrumentos modernos proporcionam também rendimentos mais elevados.