航空数码相机的种类与发展.doc

航空数码相机的种类与发展来源： 中国测绘报 时间： 2008-04-29 13:38 【大 中 小】 随着CCD传感器技术的发展，数字航空摄影已呈现明显的优势，航空数码相机面临着前所未有的发展机遇。在2000年国际摄影测量与遥感学会（ISPRS）阿姆斯特丹大会上，航空数码相机开始出现。在2004年的ISPRS伊斯坦布尔大会上，航空数码相机成为一个热点。国外已经出现相关产品，我国对航空数码相机的研制也已初见端倪。航空数码相机主要以两种方式发展：一种是基于线阵（Linear Array）的传感器方式，代表产品有ADS40；另一种是基于面阵（Plane Array）的传感器方式，代表产品有DMC、UCD、SWDC等。 ADS40ADS40（Airborne Digital Sensor）航空数码相机由Leica公司2000年推出，能够同时获取立体影像和彩色多光谱影像。它采用线阵列推扫成像原理，能同时提供3个全色与4个多光谱波段数字影像。该相机全色波段的前视、下视和后视影像可以构成3个立体像对。彩色成像部分由R、G、B和近红外4个波段，经融合处理获得真彩色影像和彩红外多光谱影像。ADS40集成了POS系统（GPS和惯性测量装置（IMU），其焦距（f）为62mm，像元尺寸为6.5m，全色波段线阵为212000像素，RGB和NIR为12000像素，FOV视场角为46。 图1 ADS40航空相机 DMCDMC（Digital Mapping Camera）是Z/I公司推出的面阵航空数码相机。DMC由4台黑白影像的全色相机和4台多光谱相机组成，摄影时相机同时曝光。4台全色相机倾斜安装，互成一定的角度，影像间有1%的重叠度，提供用户的是经过辐射与几何纠正的、拼接成的有效（Virtual）影像。DMC的像元尺寸为12m，焦距为120mm，视场角为69.3/42，影像尺寸为768013824，最大连拍速度为2秒/幅，波段为黑白全色+多光谱。 图2 DMC航空相机 UCDUCD（UltraCAM-D）是Vexcel公司2003年推出的面阵航空相机。UCD相机由8个独立的相机构成，类同DMC，4台黑白影像的全色相机和4台多光谱相机组成，但摄影时，是先后顺序曝光。UCD的焦距（f）为100mm，像元尺寸为9m，影像尺寸为115007500，波段为黑白全色+多光谱，视场角为55/37。 图3 UCD航空相机 SWDC SWDC（Si Wei Digital Camera）航空相机是具有我国自主知识产权的科研产品，已进行多次生产性科研试验。它作为航空遥感的重要技术手段，填补了国内空白。SWDC主体由4个高档民用相机（单机像素数为3900万，像元大小为6.8m）经外视场拼接而成，系统中集成了GPS和自动控制等关键技术。SWDC的焦距为50mm / 80mm，像元尺寸为6.8m，影像尺寸为15K10K/14K11K ，像元角（弧度）为1/7353|1/11764，辐射分辨率为8/12bit真彩色，旁向视场角2y为91/59，航向视场角2x为74/49，最短曝光间隔为4秒。 SWDC在北京郊区进行了试验，试验测区位于北京郊区八达岭，测区面积约30平方公里，于2006年12月使用蜜蜂-3C超轻型飞机进行航摄试验，地面布设了42个地标控制点,其中有24个控制点相隔很近，作为密集区像对检查点。试验采用JX-4C数字摄影测量系统进行了单像对模型定向，经过单模型测量，高程中误差几乎与影像重叠度成正比，且高程精度只与基高比有关，四个像对的高程中误差达到H/10000左右，比预期的高程精度高很多。还采用武汉大学的DPGrid软件、中国测绘科学研究院的PBBA软件以及PTAB等软件对测区进行空中三角测量，得到的空三精度比较一致。 SWDC还在拉萨进行了试验，测区总面积约5500平方公里，涵盖整个拉萨市区及周边县城，主要地形为高山地，测区平均海拔约5000米，平均高差近1500米。测区四角布有4个平高控制点，采用单点定位GPS辅助空中三角测量方案，共计布设了12条航线，具体航摄时间为2007年10月25日（飞机在拉萨贡嘎机场起飞，航摄共计飞行了一架次4个小时）。测区空中三角测量采用了几种不同加密软件分别进行，主要有海拉瓦公司的Match-T软件、武汉大学的WuCAPS软件和DPGrid软件、Map-AT1.0软件等。加密平差区域有10条东西基本航线，每条航线共计29条基线，两条南北构架航线，影像共计360张，涉及近5500平方公里范围。 试验结果表明：在无地面GPS差分基站、无IMU、无地面控制点、有构架航线的情况下，摄影测量的平面精度和高程精度均达到两个像元左右；若增加一个控制点，摄影测量的平面和高程精度可减小到半个像元。 图4 SWDC航空相机 随着计算机和CCD技术的发展，航空数码相机必将成为高分辨率、高精度航空遥感以