航空數(shù)碼相機的種類與發(fā)展

航空數(shù)碼相機的種類與發(fā)展來源： 中國測繪報 時間： 2008-04-29 13:38 【大 中 小】 隨著CCD傳感器技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字航空攝影已呈現(xiàn)明顯的優(yōu)勢，航空數(shù)碼相機面臨著前所未有的發(fā)展機遇。在2000年國際攝影測量與遙感學會（ISPRS）阿姆斯特丹大會上，航空數(shù)碼相機開始出現(xiàn)。在2004年的ISPRS伊斯坦布爾大會上，航空數(shù)碼相機成為一個熱點。國外已經(jīng)出現(xiàn)相關(guān)產(chǎn)品，我國對航空數(shù)碼相機的研制也已初見端倪。航空數(shù)碼相機主要以兩種方式發(fā)展：一種是基于線陣（Linear Array）的傳感器方式，代表產(chǎn)品有ADS40；另一種是基于面陣（Plane Array）的傳感器方式，代表產(chǎn)品有DMC、UCD、SWDC等。 ADS40ADS40（Airborne Digital Sensor）航空數(shù)碼相機由Leica公司2000年推出，能夠同時獲取立體影像和彩色多光譜影像。它采用線陣列推掃成像原理，能同時提供3個全色與4個多光譜波段數(shù)字影像。該相機全色波段的前視、下視和后視影像可以構(gòu)成3個立體像對。彩色成像部分由R、G、B和近紅外4個波段，經(jīng)融合處理獲得真彩色影像和彩紅外多光譜影像。ADS40集成了POS系統(tǒng)（GPS和慣性測量裝置（IMU），其焦距（f）為62mm，像元尺寸為6.5m，全色波段線陣為像素，RGB和NIR為12000像素，F(xiàn)OV視場角為46。 圖1 ADS40航空相機 DMCDMC（Digital Mapping Camera）是Z/I公司推出的面陣航空數(shù)碼相機。DMC由4臺黑白影像的全色相機和4臺多光譜相機組成，攝影時相機同時曝光。4臺全色相機傾斜安裝，互成一定的角度，影像間有1%的重疊度，提供用戶的是經(jīng)過輻射與幾何糾正的、拼接成的有效（Virtual）影像。DMC的像元尺寸為12m，焦距為120mm，視場角為69.3/42，影像尺寸為768013824，最大連拍速度為2秒/幅，波段為黑白全色+多光譜。 圖2 DMC航空相機 UCDUCD（UltraCAM-D）是Vexcel公司2003年推出的面陣航空相機。UCD相機由8個獨立的相機構(gòu)成，類同DMC，4臺黑白影像的全色相機和4臺多光譜相機組成，但攝影時，是先后順序曝光。UCD的焦距（f）為100mm，像元尺寸為9m，影像尺寸為115007500，波段為黑白全色+多光譜，視場角為55/37。 圖3 UCD航空相機 SWDC SWDC（Si Wei Digital Camera）航空相機是具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的科研產(chǎn)品，已進行多次生產(chǎn)性科研試驗。它作為航空遙感的重要技術(shù)手段，填補了國內(nèi)空白。SWDC主體由4個高檔民用相機（單機像素數(shù)為3900萬，像元大小為6.8m）經(jīng)外視場拼接而成，系統(tǒng)中集成了GPS和自動控制等關(guān)鍵技術(shù)。SWDC的焦距為50mm / 80mm，像元尺寸為6.8m，影像尺寸為15K10K/14K11K ，像元角（弧度）為1/7353|1/11764，輻射分辨率為8/12bit真彩色，旁向視場角2y為91/59，航向視場角2x為74/49，最短曝光間隔為4秒。 SWDC在北京郊區(qū)進行了試驗，試驗測區(qū)位于北京郊區(qū)八達嶺，測區(qū)面積約30平方公里，于2006年12月使用蜜蜂-3C超輕型飛機進行航攝試驗，地面布設(shè)了42個地標控制點,其中有24個控制點相隔很近，作為密集區(qū)像對檢查點。試驗采用JX-4C數(shù)字攝影測量系統(tǒng)進行了單像對模型定向，經(jīng)過單模型測量，高程中誤差幾乎與影像重疊度成正比，且高程精度只與基高比有關(guān)，四個像對的高程中誤差達到H/10000左右，比預(yù)期的高程精度高很多。還采用武漢大學的DPGrid軟件、中國測繪科學研究院的PBBA軟件以及PTAB等軟件對測區(qū)進行空中三角測量，得到的空三精度比較一致。 SWDC還在拉薩進行了試驗，測區(qū)總面積約5500平方公里，涵蓋整個拉薩市區(qū)及周邊縣城，主要地形為高山地，測區(qū)平均海拔約5000米，平均高差近1500米。測區(qū)四角布有4個平高控制點，采用單點定位GPS輔助空中三角測量方案，共計布設(shè)了12條航線，具體航攝時間為2007年10月25日（飛機在拉薩貢嘎機場起飛，航攝共計飛行了一架次4個小時）。測區(qū)空中三角測量采用了幾種不同加密軟件分別進行，主要有海拉瓦公司的Match-T軟件、武漢大學的WuCAPS軟件和DPGrid軟件、Map-AT1.0軟件等。加密平差區(qū)域有10條東西基本航線，每條航線共計29條基線，兩條南北構(gòu)架航線，影像共計360張，涉及近5500平方公里范圍。 試驗結(jié)果表明：在無地面GPS差分基站、無IMU、無地面控制點、有構(gòu)架航線的情況下，攝影測量的平面精度和高程精度均達到兩個像元左右；若增加一個控制點，攝影測量的平面和高程精度可減小到半個像元。 圖4 SWDC航空相機 隨著計算機和CCD技術(shù)的發(fā)展，航空數(shù)碼相機必將成為高分辨率、高精度航空遙感以