航空數(shù)碼相機(jī)的種類(lèi)與發(fā)展

航空數(shù)碼相機(jī)的種類(lèi)與發(fā)展來(lái)源： 中國(guó)測(cè)繪報(bào) 時(shí)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(shì)，航空數(shù)碼相機(jī)面臨著前所未有的發(fā)展機(jī)遇。在2000年國(guó)際攝影測(cè)量與遙感學(xué)會(huì)（ISPRS）阿姆斯特丹大會(huì)上，航空數(shù)碼相機(jī)開(kāi)始出現(xiàn)。在2004年的ISPRS伊斯坦布爾大會(huì)上，航空數(shù)碼相機(jī)成為一個(gè)熱點(diǎn)。國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)相關(guān)產(chǎn)品，我國(guó)對(duì)航空數(shù)碼相機(jī)的研制也已初見(jiàn)端倪。航空數(shù)碼相機(jī)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(jī)由Leica公司2000年推出，能夠同時(shí)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(shí)提供3個(gè)全色與4個(gè)多光譜波段數(shù)字影像。該相機(jī)全色波段的前視、下視和后視影像可以構(gòu)成3個(gè)立體像對(duì)。彩色成像部分由R、G、B和近紅外4個(gè)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(cè)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(chǎng)角為46。 圖1 ADS40航空相機(jī) DMCDMC（Digital Mapping Camera）是Z/I公司推出的面陣航空數(shù)碼相機(jī)。DMC由4臺(tái)黑白影像的全色相機(jī)和4臺(tái)多光譜相機(jī)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，互成一定的角度，影像間有1%的重疊度，提供用戶的是經(jīng)過(guò)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(chǎng)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(jī) UCDUCD（UltraCAM-D）是Vexcel公司2003年推出的面陣航空相機(jī)。UCD相機(jī)由8個(gè)獨(dú)立的相機(jī)構(gòu)成，類(lèi)同DMC，4臺(tái)黑白影像的全色相機(jī)和4臺(tái)多光譜相機(jī)組成，但攝影時(shí)，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(chǎng)角為55/37。 圖3 UCD航空相機(jī) SWDC SWDC（Si Wei Digital Camera）航空相機(jī)是具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科研產(chǎn)品，已進(jìn)行多次生產(chǎn)性科研試驗(yàn)。它作為航空遙感的重要技術(shù)手段，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。SWDC主體由4個(gè)高檔民用相機(jī)（單機(jī)像素?cái)?shù)為3900萬(wàn)，像元大小為6.8m）經(jīng)外視場(chǎng)拼接而成，系統(tǒng)中集成了GPS和自動(dòng)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(chǎng)角2y為91/59，航向視場(chǎng)角2x為74/49，最短曝光間隔為4秒。 SWDC在北京郊區(qū)進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)測(cè)區(qū)位于北京郊區(qū)八達(dá)嶺，測(cè)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(jī)進(jìn)行航攝試驗(yàn)，地面布設(shè)了42個(gè)地標(biāo)控制點(diǎn),其中有24個(gè)控制點(diǎn)相隔很近，作為密集區(qū)像對(duì)檢查點(diǎn)。試驗(yàn)采用JX-4C數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了單像對(duì)模型定向，經(jīng)過(guò)單模型測(cè)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(gè)像對(duì)的高程中誤差達(dá)到H/10000左右，比預(yù)期的高程精度高很多。還采用武漢大學(xué)的DPGrid軟件、中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院的PBBA軟件以及PTAB等軟件對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行空中三角測(cè)量，得到的空三精度比較一致。 SWDC還在拉薩進(jìn)行了試驗(yàn)，測(cè)區(qū)總面積約5500平方公里，涵蓋整個(gè)拉薩市區(qū)及周邊縣城，主要地形為高山地，測(cè)區(qū)平均海拔約5000米，平均高差近1500米。測(cè)區(qū)四角布有4個(gè)平高控制點(diǎn)，采用單點(diǎn)定位GPS輔助空中三角測(cè)量方案，共計(jì)布設(shè)了12條航線，具體航攝時(shí)間為2007年10月25日（飛機(jī)在拉薩貢嘎機(jī)場(chǎng)起飛，航攝共計(jì)飛行了一架次4個(gè)小時(shí)）。測(cè)區(qū)空中三角測(cè)量采用了幾種不同加密軟件分別進(jìn)行，主要有海拉瓦公司的Match-T軟件、武漢大學(xué)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(jì)29條基線，兩條南北構(gòu)架航線，影像共計(jì)360張，涉及近5500平方公里范圍。 試驗(yàn)結(jié)果表明：在無(wú)地面GPS差分基站、無(wú)IMU、無(wú)地面控制點(diǎn)、有構(gòu)架航線的情況下，攝影測(cè)量的平面精度和高程精度均達(dá)到兩個(gè)像元左右；若增加一個(gè)控制點(diǎn)，攝影測(cè)量的平面和高程精度可減小到半個(gè)像元。 圖4 SWDC航空相機(jī) 隨著計(jì)算機(jī)和CCD技術(shù)的發(fā)展，航空數(shù)碼相機(jī)必將成為高分辨率、高精度航空遙感以