數字航攝儀是搭載在飛行器平台上對地面目標物進行攝影，獲得數位化影像的儀器設備
基本介紹
- 中文名：數字航攝儀
- 外文名：Digital aerial camera
- 定義：對目標物攝影，獲得數位化影像
- 原理：電信號
- 發展方向：幅面大、影像好、操作簡潔等
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誕生
數字航攝儀是在傳統膠片航攝儀的基礎上發展產生的。隨著測繪技術、信息技術、計算機技術以及感測器技術的發展革新，又鑒於社會建設在地理信息方面的需求越來越大，人們在航攝儀的原理基礎上整合各種新技術，製作出能夠直接獲取數位化影像的數字航攝儀。
原理
數字航攝儀利用一種電荷耦合器件(CCD)，將鏡頭所成影像的光信號轉化成電信號，再把這種電信號轉化成計算機可以識別的“數位訊號”記錄下來，最後轉換成影像。
在數字航攝儀中，CCD感測器相當於航空膠片，其實質是按某種規律排列的MOS(金屬一氧化物一半導體)電容器構成的移位存貯器。MOS是CCD 的基礎，CCD感光的過程就是光子衝擊感光元件產生信號電荷，並通過CCD上MOS進行電荷存儲傳輸的過程。
CCD感測器是數字航攝儀的核心元件，是由為數眾多的微小光電二極體構成的固態電子感光部件。光電二極體的排列方式有2種，一種是平面陣列，眾多光電二極體排列成一個平面，同時感受光信號；另一種是線狀陣列，多個光電二極體排列成一條直線，逐行進行感光成像。
面陣CCD感測器獲取圖像的方式與框幅式攝影機相似，某一瞬間獲得一幅完整的影像，是一個單中心投影。線陣感測器獲取的圖像與飛行方向垂直，在某一瞬間得到的是一條線影像，一幅影像由若干條線影像拼接而成，又稱為推掃式掃描成像。
對比
傳統的膠片航攝儀體積大、價格高、周期長、效率低，而基於數位相機的數字攝影儀體積小、價格低、周期短、效率高，數字攝影儀已成為當前的研究熱點，二者能力對比分析如下。
特性比較 | 子特性比較 | 數字航測 | 膠片式航測 | 備註 |
感光原理 | 感光原理差異 平面分布結構 信息存儲方式 | 光電轉換信號 顆粒均一排列 信息損失 | 顆粒噪聲不確定 顆粒大小不均 無損記錄 | 數字航攝儀量化級數優異 數字航攝儀平面精度好 數字影像利於存儲 |
解析度 | 像空解析度 光譜解析度 | 120光線對/mm 48bit | 80-140光線對/mm 最多24bit | CCD成像解析度較高 數字航攝儀高 |
感光特性 | 敏感譜段 寬容度 | 1.2-14μm 直線 | 0.25-0.78μm 含趾部和肩部 | 數字航攝儀光譜有害吸收小 CCD大，適應能力強 |
分類
如今，我國套用比較多，技術比較成熟的數字航攝儀有DMC、UCD、ADS、SWDC、A3。
按廠商來分，SWDC為我國國產的首台數字航攝儀，該數字航攝儀由中國測繪科學研究院研製成功；DMC是由德國ZEISS公司和美國Intergragh公司共同研製的；UCD由奧地利VEXCEL Image公司研製生產；ADS40/80由瑞士Leica和德國航天中心共同研製。
按CCD來分，ADS為線陣CCD，其餘為面陣CCD。
按成像原理來分，ADS採用線陣CCD推掃成像；DMC、UCD和SWDC成像方式類似於傳統的框幅式成像；A3採用步進式分幅成像。其中ADS的推掃成像依賴於IMU/DGPS技術；DMC和SWDC為多鏡頭框幅式成像，不同像主點拼合；UCD也是多鏡頭框幅式成像，不同的是實現了同一像主點的多幅影像融合；A3的步進式分幅成像是將步進式和框幅式成像相結合的一種成像方式，在雙鏡頭搖擺的同時進行框幅式成像，之後進行單鏡頭同一像主點的多幅影像拼合和拼合後兩鏡頭影像的不同像主點拼合，從而實現了比較大的幅寬。
參數對比
這幾種數字航攝儀的參數對比如下：
像元數 （M*N） | 像元尺寸（μm） | 像元角 （"） | 焦距 （mm） | 像移補償 | 航高5000米的GSD （cm） | 備註 | |
DMC | 13800*7600 | 12 | 1/10000 | 120 | 有 | 50 | 面陣 |
UCD | 11500*7500 | 9 | 1/11266 | 100 | 有 | 44 | 面陣 |
SWDC | 15000*10000 /14000*11000 | 6.8 | 1/8889 1/5556 | 50 /80 | 無 | 56 /89 | 面陣 |
A3 | 62000*8000 /805000*10200 | 9 | 1/ 33798 | 300 | 有 | 10 | 面陣 |
ADS40 | 12000 | 6.25 | 1/10000 | 62 | 有 | 50 | 線陣 |
套用
上述數字航攝儀在我們的數據採集和社會生產中已經得到了廣泛的套用，社會保有量也比較大，如北京四維遠見信息技術有限公司有SWDC，華正空間有ADS，成都漢康信息技術有限公司有DMC等，這些數字航攝儀在我國西藏拉薩、四川大英、河北連雲港等地區都進行過實際套用，其結果也表明數字航攝儀在生產效率，數據成果等方面相較傳統膠片航攝儀有了長足的進步和提高；A3由於其為最新研製生產出來的產品，所以套用還不是很普及，在國內只有中科遙感擁有，從其在廣東東莞、天津等地區的生產案例來看，其生產效率和數據效果相較其他數字航攝產品又有了進一步的提高。
發展方向
隨著科技的進步和社會需求的進一步加大，數字航攝儀的的硬體技術和其配套軟體系統也正快速的發展進步，基本上呈現出幅面越來越大、效率越來越高、影像質量越來越好、操作越來越簡潔及產品越來越豐富等趨勢，如A3在獲取效率、影像幅面、操作簡潔性等方面都有了顯著地提高，在產品方面，由於吸收了最新的技術，該數字航攝儀在SLF(超大像幅)及傾斜攝影測量產品方面又有了進一步的突破和提高。
相信，隨著數字航攝儀技術的不斷提高，其在我們的社會生產和日常生活中起到的作用將會越來越大，對我們生活質量的提高和改善也會做出更大的貢獻。
