[科普中国]-航空数码相机

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，航空数码相机面临前所未有的发展机遇，2000年ISPRS阿姆斯特丹大会，航空数码相机开始出现，2004年的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。1

ADS40(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)），其主要技术参数见表和ADS40航空数码相机见右图。1

DMC（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的主要技术指标见表和DMC航空数码相机见右图。1

UCD（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的主要技术指标和UCD数码相机见右图。1

SWDC（Si Wei Digital Camera）航空相机是我国自主知识产权的科研产品，作为航空遥感的重要技术手段，填补了国内空白，SWDC已进行了多次生产性科研试验。SWDC主体由四个高档民用相机（单机像素数为3900万，像元大小6.8μm）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的相关技术指标见下图。1

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，单像对量测的具体精度见下图。1

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，具体空三加密区见下图。1

试验测区位于北纬29°10′～29°50′，东经91°30′～91°45′范围内，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，具体航摄参数见下图，具体航摄时间为2007年10月25日（采用浆状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）。1

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，2条南北构架航线，影像共计360张，涉及近5500平方公里范围，区域网分布情况见下图。1

通过上述统计结果可得：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2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。1

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、高精度航空遥感以及无控制航测的主要技术手段，航空数字影像也必将成为大比例尺地理空间信息获取的重要数据源，随着数字航空遥感的进一步发展，航空数码相机必将在信息化测绘中发挥重要作用。1