3.1航空摄影机

(二)摄影测量中常用的模拟航摄仪
3、MRB/LMK（德国蔡司厂） MRB（奥普托） 22.6cmx22.6cm 、三种焦距、 像移补偿装置 FMC （30mm/s）、自动测光、GPS导航 LMK：22.8cmx22.8cm、三种焦距、像移补偿 装置FMC（32mm/s）、自动测光、检影器 LMK1000： 22.8cmx22.8cm、四种焦距、像 移补偿装置FMC（64mm/s）、自动测光、 GPS导航、检影器 LMK2000： 在LMK1000的基础上增加了陀螺 稳定装置
FCMS （OI40）—集成在控制单元CU40
飞行及传感器控制管理系统 飞行引导 传感器控制
飞行管理系统，提供航空摄影从飞行设计、飞行导航、飞行 中相机控制和管理、GPS原始数据记录、飞行后数据处理全程 的控制与质量保证。 LCD会实时显示并监视飞机起飞、转弯 以及沿航线飞行的全程状态。
成像系统的操作界面 - OI40
S
H A FMC作用：
S’
H
m
与W、t、f、1/m成正比，与航高H成反 比 为一变数 最大不得超过0.05mm 最大许可曝光时间： t< 最大H最小/(wf) 最大摄影比例尺：(1/m)最大= 最大/(wt)=V/W V是最大像移补偿速度。 消除像点移位的方法： 根据f、t和H/w来计算像移值，在曝光时将该 值传给暗匣中的数字司服马达，然后由曝 光触发脉冲推动压平板和胶片在曝光时间 内沿摄影航线方向移动该像移值。
飞行高度: 9,840 英尺 3,000 米
地面采样 距离: GSD 25 cm
日期: 1999.4.23
ADS图像 - 柏林-Alexanderplatz ~ 1: 17500
飞行高度: 9,840 英尺 3,000 米
地面采样 距离: GSD 25 cm
日期: 1999.4.23
ADS图像 - 柏林-Alexanderplatz ~ 1: 8000
l
(三)重叠度调整器
f S1 B S1
摄影基线：两相邻摄站的连线。 航向重叠度：同一条航线相邻像片之间的重叠度 H 旁向重叠度：相邻航线两像片之间的重叠度 航向重叠度：q＝P/L lx / L=f/H=1/m B＝L－P＝lx m（1－q） B=Wt
t (1 q)l x m H (1 q)l x W Wf
DO64
光学成像器 DO64
视场角 (FOV)/宽度角: 64° 广角
焦距: 62.77 mm nm 光谱范围


420-900 分辨率
~ 150 Lp/mm
SH40探头
电子部分 IMU
温度系统 成像面 滤镜及三色分色器
镜头
视频摄象机 前盖玻璃
SH40探头
特性

集成IMU 3个全色线阵CCD，每个为 2 x 12000 象元, 交错3.25 m
P L
摄影时间间隔 t (W飞机相对于地面的速度，地速) 1、H/w越大即飞得越慢，摄影时间间隔 t 越长。 （H/W为地物在影像上的显示速度） 2、重叠度q越大，t 越短 3、摄影时间间隔 t 与焦距成反比
(四)像移补偿装置（FMC）
像点移位：飞机的高速运动使胶片上的地物 构像沿航向方向产生移位。 aa’/SS’=f/H aa’= f 1 Wt Wt SS’=Wt a a f a’
可视化 影像分析 分类
数字工作站
多光谱通道同时
打印机
黑白
彩色
多光谱
ADS40获取的航空影像
ADS 图像 - 柏林-Alexanderplatz ~ 1: 70000
飞行高度: 9,840 英尺 3,000 米
地面采样 距离: GSD 25 cm
日期: 1999.4.23
ADS图像 - 柏林-Alexanderplatz ~ 1: 35000
框标及框标坐标系 航摄仪镜箱上物镜筒和暗盒的衔接处有一贴附框， 框的四边严格地处于同一平面内，每边的中点或 四个角隅各设有一个标志，即为框标。四角为四 个光学框标，四边中央为四个机械框标。 四个机械框标的连线的交点为原点，航线方向的 框标连线为X轴，垂直于航线方向的框标连线为 Y轴建立的坐标系为框标坐标系。 框标的作用：建立框标坐标系，确定扫描坐标系 和以像主点为原点的像平面坐标系的关系，改正 像片变形。
辅 助 设 备
滤光片：消除空中蒙雾亮度的影响
像移补偿装置：减少影像的模糊
自动曝光系统：自动调整光圈或曝光时间
当代航空摄影相机
(二)摄影测量中常用的模拟航摄仪
共同特点： 像幅较大（23cmX23cm）、镜头分解力高、畸变差小、自动化 程度高。 1、RC系列（瑞士徕卡公司） RC10：23cmX23cm、四种焦距、自动测光、检影器 RC20：RC10的基础上加了像移补偿装置FMC（64mm/s) RC30：RC20的基础上加了ASCOT（基于GPS的航测飞行管理 系统 ） 2、RMK系列（德国Opton厂） RMK：23cmx23cm、5种焦距、像移补偿装置FMC （30mm/s）、自动测光、检影器
线阵数字相机
GSD: ~ 20cm
面阵数字相机
GSD: 宽度:
ADS40宽度 2x12k 交错的 CCD 线阵
~ 20cm ~ 0.9 km
宽度:
航线数:
~ 2.4 km
1
航线数: 3 作业效率：低
作业效率：高
4K面阵 相机的 宽度
扫描宽度
影像重叠
机载数字传感器 ADS40
所有目标记录三次
航空相机 RC30

基本要求 1）测光表的光谱敏感范围与航摄仪的色差校正范 围一致，为400~900nm;
2）程序控制 自动测光的类型 按结构：光圈优先

快门优先
四、ADS40线阵数字航摄仪
ADS40 多波段机载数据获取系统
GPS 卫星 4 1 3 2 6 5
ADS40 系统
GPS 地面参考站
ADS40 - 传感器系统构成
20 cm bars
Aliasing effects
20 cm bars
校正影像 校正影像 1级高分 辨率
50 cm bars 50 cm bars
1级
Siemens Star diameter 8 m
Siemens Star diameter 8 m
ADS40-全色及多光谱波段一次成像
后视全色 蓝波段 绿波段
航摄仪（航空摄影机）
一、航摄仪概述 二、模拟航摄仪（胶片航摄仪） 线阵数字航摄仪 三、 数字航摄仪 竖直航空摄影 面阵数字航摄仪 倾斜航空摄影：面阵
航摄仪及其基本性能
航摄仪：安装在航空平台上能对地面自动进行连续摄影的相 机。 摄影测量对航摄仪的要求： 镜头分解力高、畸变小、透光力强、焦面照度分布均匀。 几何精度好、具有精确的内方位元素 快门具有较宽的曝光时间变更范围 有精密的胶片压平装置(仅对模拟相机) 有精密框标标志(仅对模拟相机) 安放航摄仪的座架应具有良好的减震作用，以防止在航 空摄影过程中内方位元素发生漂移。 有一套自动控制装置（曝光、航线、姿态等自动控制装 置）,操纵简便 在航空摄影之前，航摄仪要进行严格检校，具有精确的 相机参数。
H
能有效消除像点位移，从而 提高影像的清晰度和量测精 度。

数字航摄仪采用TDI(Time Delay and Integration )技术。 TDI CCD时间延迟积分CCD器件通常适用于对 一些高速移动的物体来成像。
(五)自动测光系统
通过安装在摄影物镜旁的光敏探测元件测定景物 的亮度，并根据安置的航摄胶片感光度，由微处理 机计算出曝光时间。
近红外波段
红波段
直视全色 前视全色
三线阵推扫式扫描
后视
直视
前视
组成后视线
组成直视线
组成前视线
ADS 存贮系统—MM40存贮器
IMU 数据 GPS 数据
影像数据 管理数据 飞行数据 工程数据
存贮器 MM40
FCMS 记录数据 错误信息
硬盘 CU40
POS（position and orientation system）—集 成在控制单元CU40 定位定姿系统是IMU/DGPS组合的高精度位置与姿 态测量系统 ,利用装在飞机上的 GPS接收机和设在 地面上的一个或多个基站上的 GPS 接收机同步而 连续地观测 GPS 卫星信号，精密定位主要采用差 分GPS定位（DGPS）技术，而姿态测量主要是利 用惯性测量装置（IMU）来感测飞机或其他载体的 加速度，经过积分运算，获取载体的速度和姿态 等信息。 POS主要由惯性测量单元 IMU（集成在 SH40传感 头）、GPS模块（集成在 CU40控制单元）和数据 后处理软件（POS 位置及姿态计算机集成在CU40） 组成。
不是所有目标记录三次
对于60%重叠度的飞行只有60%的 目标在三张照片上
直接完全的数字化处理流程
基于RC30相片的工作流程
相片 相片暗室处 理
彩色 黑白
DEM
立体观 测
正射影像 制图
彩红 外 黑白 彩色 彩红外
相片选择
DSW500 扫描仪
修测 GIS
ADS40直接数字化工作流程
存贮器 地面处理
存贮系统






RC30航空摄影仪是瑞士徕卡公司90年代生产的高精度光 学测量型航空相机。 它所配备的UAG-S型光学镜头分解力很高（平均为115， 中心为147），径向畸变差小（小于0.005 mm）,色差消 除理想(防晕效果好)，可以获得理想的影像质量。 它带有像移补偿装置，能有效消除由于成像瞬间摄影仪和 被摄物体间高速运动造成的像点位移，从而提高影像的清 晰度和量测精度。 它还配有自动置平陀螺座架，可以保证摄影瞬间像平面保 持水平。 另外它还带有先进的EDI数据接口，可以与ASCOT、 CCNS4、TRACKAIR等先进的飞行管理控制系统连接， 实现全自动作业过程。 它的EDI数据接口可以输出曝光瞬间的脉冲信号，与机载 传感器定位定姿系统和机载高精度GPS接收机相连，可以 执行基于IMU/GPS的航空摄影项目。
4.OI40 成像系统的 操作界面 1.SH40传感头 集成IMU
4
1
3 2
5
3.MM40存贮器
2
6.底座 PAV30 IMU 集成在 SH40传感头 - DO64数字成像系统 GPS 集成在 CU40控制单元 POS 位置及姿态计算机集成在CU40 FCMS 飞行控制管理系统（软件） 6.PAV30陀螺稳定平台，不包括在标准配置中 5. PI40飞行员操作界面 2.CU40 控制单元 集成GPS 和后处理 软件
y
内方位元素 确定投影中心(镜头后 节点)和像平面位置关系 的元素。 由航摄仪主距 f k 和像主点坐标 x0、y0 组成
a
y
o′
x
x
SO：主光轴
f
y
y0
o x0
o
x
模拟航空摄影机
(一)基本结构
①外壳 ②镜筒 ③物镜 ④滤光片 ⑤暗匣 ⑥压片机构 ⑦卷片轴 ⑧操纵器（控制器） ⑨座架 ⑩减震器 11吸气管
8 2 11 5
6
7
9
10
1
3 4
12 检影望远镜
检影望远镜，它 与镜箱相连，操 纵它可整平航摄 仪，改正航偏角。 检影望远镜中还 设有重叠度调整 器，以控制像片 的重叠度。
胶片航摄仪
暗箱 座架 操纵器
我 国 目 前 使 用 的 有 RC 型
镜筒
RMK
型
框幅式航空摄影机
航空摄影
胶片航摄仪
操作界面ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ

高反差, LCD 彩色触摸屏 1024 x 768 象素 人体力学设计 防震


可移动
适于 RC30 平台
ADS40推扫原理 与 框幅式成像方式的对比
成像方式
机载数字传感器 ADS40
连续推扫式成像
航空相机 RC30
不连续框幅式成像
前视
直视 后视 重叠航空相片
同一 GSD 下得到不同的覆盖宽度
4个多光谱线阵CCD，每个 12,000 象元

立体角: 前视与下视夹角 28.4°, 后视与下视夹角14.2°, 前视与后视夹角42.6°

交错的线阵 CCD
交错的 CCD 线阵
两个 12KCCD 线阵，交错 1/2 象素
CCD 单线阵
一个 12K CCD线阵
No aliasing effects
航摄仪的检定
航摄仪的分类
（一）按精度 1、量测型：专用相机，物镜光学特性良好，畸变 差小，分辨力高，透光率强，摄影机机械结构稳 定，几何精度精密。 (内方位元素已知；像平面金属框架有框标记号 （针对模拟航摄仪）) 2、非量测型：普通相机，没有框标标志（针对模 拟航摄仪），物镜畸变差大，内方位元素未知 （二）按成像和记录介质 1、模拟航摄仪：以胶片成像与记录 2、数字航摄仪：以CCD成像并用电子介质存贮