航攝儀及其基本性能航攝儀：安裝在航空平臺(tái)上能對(duì)地面自動(dòng)進(jìn)行連續(xù)攝影的相機(jī)。攝影測(cè)量對(duì)航攝儀的要求：

鏡頭分解力高、畸變小、透光力強(qiáng)、焦面照度分布均勻。幾何精度好、具有精確的內(nèi)方位元素快門具有較寬的曝光時(shí)間變更范圍有精密的膠片壓平裝置(僅對(duì)模擬相機(jī))有精密框標(biāo)標(biāo)志(僅對(duì)模擬相機(jī))安放航攝儀的座架應(yīng)具有良好的減震作用，以防止在航空攝影過程中內(nèi)方位元素發(fā)生漂移。有一套自動(dòng)控制裝置（曝光、航線、姿態(tài)等自動(dòng)控制裝置）,操縱簡(jiǎn)便在航空攝影之前，航攝儀要進(jìn)行嚴(yán)格檢校，具有精確的相機(jī)參數(shù)。

框標(biāo)及框標(biāo)坐標(biāo)系航攝儀鏡箱上物鏡筒和暗盒的銜接處有一貼附框，框的四邊嚴(yán)格地處于同一平面內(nèi)，每邊的中點(diǎn)或四個(gè)角隅各設(shè)有一個(gè)標(biāo)志，即為框標(biāo)。四角為四個(gè)光學(xué)框標(biāo)，四邊中央為四個(gè)機(jī)械框標(biāo)。四個(gè)機(jī)械框標(biāo)的連線的交點(diǎn)為原點(diǎn)，航線方向的框標(biāo)連線為X軸，垂直于航線方向的框標(biāo)連線為Y軸建立的坐標(biāo)系為框標(biāo)坐標(biāo)系?？驑?biāo)的作用：建立框標(biāo)坐標(biāo)系，確定掃描坐標(biāo)系和以像主點(diǎn)為原點(diǎn)的像平面坐標(biāo)系的關(guān)系，改正像片變形。航攝儀的檢定（一）按精度1、量測(cè)型：專用相機(jī)，物鏡光學(xué)特性良好，畸變差小，分辨力高，透光率強(qiáng)，攝影機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，幾何精度精密。(內(nèi)方位元素已知；像平面金屬框架有框標(biāo)記號(hào)（針對(duì)模擬航攝儀）)2、非量測(cè)型：普通相機(jī)，沒有框標(biāo)標(biāo)志（針對(duì)模擬航攝儀），物鏡畸變差大，內(nèi)方位元素未知（二）按成像和記錄介質(zhì)1、模擬航攝儀：以膠片成像與記錄2、數(shù)字航攝儀：以CCD成像并用電子介質(zhì)存貯航攝儀的分類內(nèi)方位元素確定投影中心(鏡頭后節(jié)點(diǎn))和像平面位置關(guān)系的元素。由航攝儀主距和像主點(diǎn)坐標(biāo)組成xyayxo′SO：主光軸模擬航空攝影機(jī)1109542876113①外殼②鏡筒③物鏡④濾光片⑤暗匣⑥壓片機(jī)構(gòu)⑦卷片軸⑧操縱器（控制器）⑨座架⑩減震器11吸氣管(一)基本結(jié)構(gòu)12檢影望遠(yuǎn)鏡檢影望遠(yuǎn)鏡，它與鏡箱相連，操縱它可整平航攝儀，改正航偏角。檢影望遠(yuǎn)鏡中還設(shè)有重疊度調(diào)整器，以控制像片的重疊度。膠片航攝儀座架暗箱鏡筒操縱器我國(guó)目前使用的有RC型RMK型框幅式航空攝影機(jī)航空攝影輔助設(shè)備濾光片：消除空中蒙霧亮度的影響像移補(bǔ)償裝置：減少影像的模糊自動(dòng)曝光系統(tǒng)：自動(dòng)調(diào)整光圈或曝光時(shí)間膠片航攝儀當(dāng)代航空攝影相機(jī)共同特點(diǎn)： 像幅較大（23cmX23cm）、鏡頭分解力高、畸變差小、自動(dòng)化程度高。1、RC系列（瑞士徠卡公司）

RC10：23cmX23cm、四種焦距、自動(dòng)測(cè)光、檢影器

RC20：RC10的基礎(chǔ)上加了像移補(bǔ)償裝置FMC（64mm/s) RC30：RC20的基礎(chǔ)上加了ASCOT（基于GPS的航測(cè)飛行管理系統(tǒng)）2、RMK系列（德國(guó)Opton廠）

RMK：23cmx23cm、5種焦距、像移補(bǔ)償裝置FMC（30mm/s）、自動(dòng)測(cè)光、檢影器(二)攝影測(cè)量中常用的模擬航攝儀3、MRB/LMK（德國(guó)蔡司廠）

MRB（奧普托） 22.6cmx22.6cm

、三種焦距、

像移補(bǔ)償裝置FMC

（30mm/s）、自動(dòng)測(cè)光、GPS導(dǎo)航LMK：22.8cmx22.8cm、三種焦距、像移補(bǔ)償裝置FMC（32mm/s）、自動(dòng)測(cè)光、檢影器

LMK1000：22.8cmx22.8cm、四種焦距、像移補(bǔ)償裝置FMC（64mm/s）、自動(dòng)測(cè)光、GPS導(dǎo)航、檢影器 LMK2000：在LMK1000的基礎(chǔ)上增加了陀螺穩(wěn)定裝置(二)攝影測(cè)量中常用的模擬航攝儀RC30航空攝影儀是瑞士徠卡公司90年代生產(chǎn)的高精度光學(xué)測(cè)量型航空相機(jī)。它所配備的UAG-S型光學(xué)鏡頭分解力很高（平均為115，中心為147），徑向畸變差?。ㄐ∮?.005mm）,色差消除理想(防暈效果好)，可以獲得理想的影像質(zhì)量。它帶有像移補(bǔ)償裝置，能有效消除由于成像瞬間攝影儀和被攝物體間高速運(yùn)動(dòng)造成的像點(diǎn)位移，從而提高影像的清晰度和量測(cè)精度。它還配有自動(dòng)置平陀螺座架，可以保證攝影瞬間像平面保持水平。另外它還帶有先進(jìn)的EDI數(shù)據(jù)接口，可以與ASCOT、CCNS4、TRACKAIR等先進(jìn)的飛行管理控制系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)作業(yè)過程。它的EDI數(shù)據(jù)接口可以輸出曝光瞬間的脈沖信號(hào)，與機(jī)載傳感器定位定姿系統(tǒng)和機(jī)載高精度GPS接收機(jī)相連，可以執(zhí)行基于IMU/GPS的航空攝影項(xiàng)目。(三)重疊度調(diào)整器攝影基線：兩相鄰攝站的連線。航向重疊度：同一條航線相鄰像片之間的重疊度旁向重疊度：相鄰航線兩像片之間的重疊度航向重疊度：q＝P/L

lx/L=f/H=1/m B＝L－P＝lxm（1－q） B=Wt

攝影時(shí)間間隔t

(W飛機(jī)相對(duì)于地面的速度，地速)1、H/w越大即飛得越慢，攝影時(shí)間間隔t越長(zhǎng)。（H/W為地物在影像上的顯示速度）2、重疊度q越大，t越短3、攝影時(shí)間間隔t與焦距成反比 S1S1PLBlfH像點(diǎn)移位：飛機(jī)的高速運(yùn)動(dòng)使膠片上的地物構(gòu)像沿航向方向產(chǎn)生移位。

aa’/SS’=f/H aa’=

SS’=Wt

與W、t、f、1/m成正比，與航高H成反比

為一變數(shù)

最大不得超過0.05mm最大許可曝光時(shí)間： t<

最大H最小/(wf)最大攝影比例尺：(1/m)最大=最大/(wt)=V/WV是最大像移補(bǔ)償速度。消除像點(diǎn)移位的方法：根據(jù)f、t和H/w來計(jì)算像移值，在曝光時(shí)將該值傳給暗匣中的數(shù)字司服馬達(dá)，然后由曝光觸發(fā)脈沖推動(dòng)壓平板和膠片在曝光時(shí)間內(nèi)沿?cái)z影航線方向移動(dòng)該像移值。(四)像移補(bǔ)償裝置（FMC）SS’aaa’AfHFMC作用：能有效消除像點(diǎn)位移，從而提高影像的清晰度和量測(cè)精度。H數(shù)字航攝儀采用TDI(TimeDelayandIntegration)技術(shù)。TDICCD時(shí)間延遲積分CCD器件通常適用于對(duì)一些高速移動(dòng)的物體來成像。(五)自動(dòng)測(cè)光系統(tǒng)

通過安裝在攝影物鏡旁的光敏探測(cè)元件測(cè)定景物的亮度，并根據(jù)安置的航攝膠片感光度，由微處理機(jī)計(jì)算出曝光時(shí)間?；疽?）測(cè)光表的光譜敏感范圍與航攝儀的色差校正范圍一致，為400~900nm;2）程序控制自動(dòng)測(cè)光的類型按結(jié)構(gòu)：光圈優(yōu)先快門優(yōu)先

四、ADS40線陣數(shù)字航攝儀

ADS40多波段機(jī)載數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)GPS衛(wèi)星GPS地面參考站ADS40系統(tǒng)123456ADS40-傳感器系統(tǒng)構(gòu)成4.OI40成像系統(tǒng)的操作界面1.SH40傳感頭集成IMU3.MM40存貯器DO642.CU40控制單元集成GPS和后處理軟件IMU 集成在SH40傳感頭-

DO64數(shù)字成像系統(tǒng)GPS 集成在CU40控制單元POS 位置及姿態(tài)計(jì)算機(jī)集成在CU40FCMS 飛行控制管理系統(tǒng)（軟件）6.PAV30陀螺穩(wěn)定平臺(tái)，不包括在標(biāo)準(zhǔn)配置中5.

PI40飛行員操作界面

6.底座PAV30241325

視場(chǎng)角(FOV)/寬度角:64°廣角

焦距:62.77mm420-900nm光譜范圍分辨率~150Lp/mm

光學(xué)成像器DO64SH40探頭成像面鏡頭電子部分視頻攝象機(jī)IMU溫度系統(tǒng)前蓋玻璃濾鏡及三色分色器

SH40探頭特性

集成IMU

3個(gè)全色線陣CCD，每個(gè)為

2x12000象元,交錯(cuò)3.25

m4個(gè)多光譜線陣CCD，每個(gè)12,000象元

立體角:前視與下視夾角28.4°,后視與下視夾角14.2°,前視與后視夾角42.6°交錯(cuò)的線陣CCD交錯(cuò)的CCD線陣CCD單線陣兩個(gè)12KCCD線陣，交錯(cuò)

1/2

象素一個(gè)12KCCD線陣20cmbars50cmbarsSiemensStardiameter8m20cmbars50cmbarsSiemensStardiameter8m校正影像1級(jí)高分辨率校正影像1級(jí)NoaliasingeffectsAliasingeffectsADS40-全色及多光譜波段一次成像后視全色近紅外波段直視全色藍(lán)波段綠波段紅波段前視全色三線陣推掃式掃描組成后視線組成直視線組成前視線后視直視前視ADS存貯系統(tǒng)—MM40存貯器影像數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)飛行數(shù)據(jù)工程數(shù)據(jù)IMU數(shù)據(jù)GPS數(shù)據(jù)FCMS記錄數(shù)據(jù)錯(cuò)誤信息存貯器MM40硬盤

CU40定位定姿系統(tǒng)是IMU/DGPS組合的高精度位置與姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng),利用裝在飛機(jī)上的GPS接收機(jī)和設(shè)在地面上的一個(gè)或多個(gè)基站上的GPS接收機(jī)同步而連續(xù)地觀測(cè)GPS衛(wèi)星信號(hào)，精密定位主要采用差分GPS定位（DGPS）技術(shù)，而姿態(tài)測(cè)量主要是利用慣性測(cè)量裝置（IMU）來感測(cè)飛機(jī)或其他載體的加速度，經(jīng)過積分運(yùn)算，獲取載體的速度和姿態(tài)等信息。POS主要由慣性測(cè)量單元IMU（集成在SH40傳感頭）、GPS模塊（集成在CU40控制單元）和數(shù)據(jù)后處理軟件（POS位置及姿態(tài)計(jì)算機(jī)集成在CU40）組成。POS（positionandorientationsystem）—集成在控制單元CU40

FCMS（OI40）—集成在控制單元CU40飛行及傳感器控制管理系統(tǒng)

飛行引導(dǎo)

傳感器控制飛行管理系統(tǒng)，提供航空攝影從飛行設(shè)計(jì)、飛行導(dǎo)航、飛行中相機(jī)控制和管理、GPS原始數(shù)據(jù)記錄、飛行后數(shù)據(jù)處理全程的控制與質(zhì)量保證。LCD會(huì)實(shí)時(shí)顯示并監(jiān)視飛機(jī)起飛、轉(zhuǎn)彎以及沿航線飛行的全程狀態(tài)。成像系統(tǒng)的操作界面-OI40操作界面

高反差,LCD彩色觸摸屏1024x768象素

人體力學(xué)設(shè)計(jì)

防震

可移動(dòng)

適于RC30平臺(tái)ADS40推掃原理與框幅式成像方式的對(duì)比成像方式重疊航空相片前視直視后視連續(xù)推掃式成像不連續(xù)框幅式成像機(jī)載數(shù)字傳感器ADS40航空相機(jī)RC30同一GSD下得到不同的覆蓋寬度掃描寬度4K面陣相機(jī)的寬度ADS40寬度2x12k交錯(cuò)的CCD線陣線陣數(shù)字相機(jī)面陣數(shù)字相機(jī)GSD:~20cm寬度:~2.4km航線數(shù):1作業(yè)效率：高GSD:~20cm寬度:~0.9km航線數(shù):3作業(yè)效率：低機(jī)載數(shù)字傳感器ADS40航空相機(jī)RC30影像重疊所有目標(biāo)記錄三次對(duì)于60%重疊度的飛行只有60%的目標(biāo)在三張照片上

不是所有目標(biāo)記錄三次相片暗室處理彩紅外彩色黑白立體觀測(cè)相片選擇多光譜通道同時(shí)GISDEM正射影像制圖修測(cè)可視化影像分析分類

數(shù)字工作站地面處理直接完全的數(shù)字化處理流程基于RC30相片的工作流程ADS40直接數(shù)字化工作流程打印機(jī)彩色多光譜黑白存貯系統(tǒng)彩色彩紅外黑白DSW500掃描儀相片存貯器ADS40獲取的航空影像ADS圖像-柏林-Alexanderplatz~1:70000日期:1999.4.23飛行高度:9,840英尺3,000米地面采樣距離:GSD25cmADS圖像-柏林-Alexanderplatz~1:35000日期:1999.4.23飛行高度:9,840英尺3,000米地面采樣距離:GSD25cmADS圖像-柏林-Alexanderplatz~1:17500日期:1999.4.23飛行高度:9,840英尺3,000米地面采樣距離:GSD25cmADS圖像-柏林-Alexanderplatz~1:8000日期:1999.4.23飛行高度:9,840英尺3,000米地面采樣距離:GSD25cmADS圖像-柏林-Alexanderplatz~1:4000日期:1999.4.23飛行高度:9,840英尺3,000米地面采樣距離:GSD25cmADS圖像-柏林-Alexanderplatz~1:2000日期:1999.4.23飛行高度:9,840英尺3,000米地面采樣距離:GSD25cmADS圖像-柏林-Alexanderplatz~1:1000日期:1999.4.23飛行高度:9,840英尺3,000米地面采樣距離:GSD25cmADS圖像-柏林-Alexanderplatz~1:500日期:1999.4.23飛行高度:9,840英尺3,000米地面采樣距離:GSD25cmADS40-糾正的RGB影像(FastLevel1)日期:2000.6.7飛行高度:6,080英尺1,850米地面采樣距離:GSD20cm面陣數(shù)字航攝儀美國(guó)Z/I公司的DMC相機(jī)DMC（digitalmappingcamera）是美國(guó)Z/I公司推出的面陣航空數(shù)碼相機(jī)（圖2.7）。DMC基于面陣CCD的設(shè)計(jì)，由4臺(tái)全色CCD傳感器和4臺(tái)多光譜傳感器組成，攝影時(shí)相機(jī)同時(shí)曝光。4臺(tái)全色相機(jī)傾斜安裝，互成一定角度，影像間有1%的重疊度，提供給用戶的是經(jīng)過輻射與幾何糾正的、拼接成的有效影像。它還具有電子FMC（自動(dòng)像移補(bǔ)償）和每像素12bit的灰度量級(jí)，影像質(zhì)量好。Z/IDMC——面陣數(shù)碼相機(jī)DMC是由4臺(tái)分離的傾斜攝影小面陣影像經(jīng)過糾正、拼接而成虛擬的單中心投影大幅面影像。數(shù)碼航攝儀飛行方向F/R——飛行方向的右側(cè)B/R——后方的右側(cè)F/L——飛行方向的左側(cè)B/L——后方的左側(cè)全色影像包括了重疊部分虛線是有效影像800012000外拼，后期用外部軟件合成。3.UCD/UCX面陣數(shù)字航攝儀

UltraCAM是美國(guó)Vexcel集團(tuán)公司發(fā)明、奧地利Wild（威特）廠生產(chǎn)制造的面陣航空相機(jī)，包括UltraCAM-D（UCD）和UltraCAM-X（UCX）兩種型號(hào)，其中UCX是UCD的升級(jí)型號(hào)。UltraCAM采用面陣CCD傳感器件。四個(gè)多光譜鏡頭四個(gè)全色鏡頭內(nèi)拼，自帶軟件，直接獲取拼接好的全色影像，不需要后期軟件合成。由于每個(gè)像機(jī)鏡頭之間的距離很短，所以相鄰鏡頭之間的曝光時(shí)間也很短（大約1ms），因此所有鏡頭幾乎都是在同一位置、同一姿態(tài)下曝光，這樣就能將9個(gè)CCD面陣拼接，得到一個(gè)完整的中心投影大幅面全色影像。4.SWDC系列數(shù)字航攝儀2006200820104.SWDC系列面陣數(shù)字航攝儀

SWDC（Siweidigitalcamera）航空相機(jī)是北京四維遠(yuǎn)見信息技術(shù)有限公司與河南理工大學(xué)共同研制的一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)全數(shù)字航攝儀，作為航空遙感的重要技術(shù)手段，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，其代表產(chǎn)品是SWDC-4。SWDC-4由4個(gè)交向攝影的小面陣普通數(shù)碼相機(jī)構(gòu)成，每個(gè)單機(jī)像素?cái)?shù)為3900萬(wàn)，像元大小為6.8μm，攝影后采用外視場(chǎng)拼接技術(shù)，將4個(gè)小面陣影像拼接為具有單一投影中心的14500×11000像素的大面陣影像。系統(tǒng)中集成了GPS和自動(dòng)控制等關(guān)鍵技術(shù)。國(guó)產(chǎn)SWDC相機(jī)的拼接四鏡頭SWDC-4的顯著特點(diǎn)是：(1)可根據(jù)攝影區(qū)域的海拔和氣候條件隨意更換35mm、50mm或80mm鏡頭的任一種；(2)視場(chǎng)角大；基高比大，高程精度高，高程精度可達(dá)0.5～1GSD；(3)內(nèi)置雙頻GPS接收機(jī)，可實(shí)現(xiàn)高精度定點(diǎn)曝光，并記錄投影中心精確坐標(biāo)；(4)獲取影像為可進(jìn)行立體測(cè)量的真彩色數(shù)字影像。SWDC-4的相關(guān)技術(shù)參數(shù)見表2-10。SWDC4傾斜航空攝影相比于垂直航空攝影，利用傾斜航空攝影獲取影像時(shí)，垂直相機(jī)正對(duì)地面垂直拍攝，而另外的4臺(tái)相機(jī)按照一定的角度（相機(jī)傾角指傾斜放置相機(jī)主光軸與垂直放置相機(jī)主光軸在它們所確定的平面內(nèi)所形成的夾角，TOPDC-5相機(jī)傾角為45°）放置進(jìn)行拍攝，從而每一次曝光可以同時(shí)得到目標(biāo)物前、后、左、右及下視圖五個(gè)方向的影像，每次飛行獲取的影像數(shù)是垂直攝影測(cè)量獲取數(shù)據(jù)量的5倍，其中垂直影像提供建筑物的頂部信息，主要用于數(shù)字正射影像圖、數(shù)字線劃圖的制作，大比例尺測(cè)圖等，而傾斜影像為建筑物提供更為豐富的側(cè)面紋理信息，主要用于紋理提取、建筑物高度量測(cè)等。圖2圖1國(guó)內(nèi)自主研制的傾斜航攝相機(jī)TOPDC-5傾斜相機(jī)/index.php?m=Index&c=Category&a=index&mid=25&cid=544000多萬(wàn)像素2000多萬(wàn)像素2000多萬(wàn)像素六、小型數(shù)碼相機(jī)小型數(shù)碼相機(jī)主要搭載在無(wú)人機(jī)或小型飛機(jī)上，從而組成低空或超低空攝影系統(tǒng)。這種系統(tǒng)飛行靈活，成本低廉，因此在災(zāi)害監(jiān)測(cè)、應(yīng)急測(cè)繪和小區(qū)域攝影測(cè)量中被廣泛應(yīng)用。1.哈蘇哈蘇H5D-60是一款高端的中畫幅小型單反數(shù)碼相機(jī)。擁有6000萬(wàn)有效像素，采用電子圖像處理引擎，文件質(zhì)量得以更好的提升。2.佳能佳能5DM