航空數位相機

航空攝影測量是地形測繪的基礎手段之一，傳統航測主要採用膠片攝影方式，隨著CCD技術的發展，數字航空攝影儀成為研究與套用的熱點, 其相對於傳統膠片攝影有明顯的優越性。

基本介紹

• 中文名：航空數位相機
• 外文名：aerial digital camera
• 背景：CCD感測器技術的發展
• 發展方向：基於線陣和基於面陣的感測器方式
• 代表產品：ADS40、DMC、UCD、SWDC等
• 套用領域：信息化測繪

背景

隨著CCD感測器技術的發展，數字航空攝影已呈現明顯的優勢，航空數位相機面臨前所未有的發展機遇，2000年ISPRS阿姆斯特丹大會，航空數位相機開始出現，2004年的伊斯坦堡大會上航空數位相機成為一個熱點。國外已經出現相關產品，我國對航空數位相機的研製也已初見端倪。航空數位相機主要以兩種方式發展，一種是基於線陣（Linear Array）的感測器方式，代表產品有ADS40；另一種是基於面陣(Plane Array)的感測器方式，代表產品有DMC、UCD、SWDC等。

ADS40

ADS40(Airborne Digital Sensor)航空數位相機由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。它採用線陣列推掃成像原理，能同時提供3個全色與4個多光譜波段數字影像。該相機全色波段的前視、下視和後影像可以構成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（GPS和慣性測量裝置(IMU)），其主要技術參數見表和ADS40航空數位相機見右圖。

DMC

DMC（Digital Mapping Camera）是Z/I公司推出的面陣航空數位相機。DMC由4台黑白影像的全色相機和4台多光譜相機組成，攝影時相機同時曝光。4台全色相機傾斜安裝，互成一定的角度，影像間有1%的重疊度，提供用戶的是經過輻射與幾何糾正的、拼接成的有效（Virtual）影像，DMC的主要技術指標見表和DMC航空數位相機見右圖。

UCD

UCD（UltraCAM-D）是Vexcel公司2003年推出的面陣航空相機。UCD相機由8個獨立的相機構成，類同DMC，4台黑白影像的全色相機和4台多光譜相機組成，但攝影時，是先後順序曝光，UCD的主要技術指標和UCD數位相機見右圖。

SWDC

介紹

SWDC（Si Wei Digital Camera）航空相機是我國自主智慧財產權的科研產品，作為航空遙感的重要技術手段，填補了國內空白，SWDC已進行了多次生產性科研試驗。SWDC主體由四個高檔民用相機（單機像素數為3900萬，像元大小6.8μm）經外視場拼接而成，系統中集成了GPS和自動控制等關鍵技術，SWDC的相關技術指標見下圖。

北京郊區試驗

採用JX-4C數字攝影測量系統進行了單像對模型定向，經過單模型測量，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，四個像對的高程中誤差達到H/10000左右，比預期的高程精度高很多，單像對量測的具體精度見下圖。

採用武漢大學的DPGrid軟體、中國測繪科學研究院的PBBA軟體、以及PTAB等軟體對測區進行空中三角測量，得到的空三精度比較一致，具體空三加密區見下圖。

拉薩試驗情況

試驗測區位於北緯29°10′～29°50′，東經91°30′～91°45′範圍內，測區總面積約5500平方公里，涵蓋整個拉薩市區及周邊縣城，主要地形為高山地，測區平均海拔約5000米，平均高差近1500米，測區四角布有4個平高控制點，採用單點定位GPS輔助空中三角測量方案，總計布設了12條航線，具體航攝參數見下圖，具體航攝時間為2007年10月25日（採用漿狀飛機在拉薩貢嘎機場起飛，航攝總計飛行了一架次4個小時）。

航攝參數

測區空中三角測量採用了幾種不同加密軟體分別進行，主要有海拉瓦公司的Match-T軟體、武漢大學的WuCAPS軟體和DPGrid軟體、Map-AT1.0軟體等。加密平差區域有10條東西基本航線，每條航線總計29條基線，2條南北構架航線，影像總計360張，涉及近5500平方公里範圍，區域網分布情況見下圖。

平差區域網

通過上述統計結果可得：在無地面GPS差分基站、無IMU、無地面控制點、有構架航線的情況下，攝影測量的平面精度和高程精度均達到2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。

展望

隨著計算機和CCD技術的發展，航空數位相機必將成為高解析度、高精度航空遙感以及無控制航測的主要技術手段，航空數字影像也必將成為大比例尺地理空間信息獲取的重要數據源，隨著數字航空遙感的進一步發展，航空數位相機必將在信息化測繪中發揮重要作用。