航空摄影机

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。
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。
地面采样 距离:
GSD 25 cm
日期: 1999.4.23
ADS图像 - 柏林-Alexanderplatz ~ 1: 8000
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: 4000
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
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
存贮器 MM40
日期: 1999.4.23
ADS图像 - 柏林-Alexanderplatz ~ 1: 35000
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
(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
y
内方位元素
a
确定投影中心(镜头后 节点)和像平面位置关系 的元素。
飞行数据 工程数据
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。
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
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
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。
(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
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。
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。
后视
前视 直视
重叠航空相片
同一 GSD 下得到不同的覆盖宽度
线阵数字相机
GSD: ~ 20cm 宽度: ~ 2.4 km 航线数: 1 作业效率：高
ADS40宽度 2x12k 交错的
CCD 线阵
面阵数字相机
GSD: ~ 20cm 宽度: ~ 0.9 km 航线数: 3 作业效率：低
4K面阵 相机的
成像系统的操作界面 - OI40
操作界面 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
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）
三、
线阵数字航摄仪
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
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。
存贮器
地面处理
多光谱通道同时
存贮系统 数字工作站 打印机
DEM 正射影像 制图 修测
GIS 可视化 影像分析 分类
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
y
o′ x
x
由航摄仪主距 f k
和像主点坐标 x0、y0 组成
SO：主光轴
S
f
y
o x 0 yo0
x
模拟航空摄影机
(一)基本结构
①外壳
②镜筒
5
6
③物镜
④滤光片
⑤暗匣
⑥压片机构
8
⑦卷片轴
2
⑧操纵器（控制器）
⑨座架
⑩减震器
1
11吸气管
11
7 9
10 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。
（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。
a
a a’
aa’/SS’=f/H
f
aa’= SS’=Wt
Wtf Wt1
Hm
S
S’
H 与W、t、f、1/m成正比，与航高H成反
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
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
黑白
相片暗室处
相片
理
彩色
立体观 测
黑白
彩色
彩红外 相片选择
彩红 外
DΒιβλιοθήκη BaiduW500 扫描仪
ADS40直接数字化工作流程
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
(三)重叠度调整器
l
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
旁向重叠度：相邻航线两像片之间的重叠度
H
航向重叠度：q＝P/L
P
lx / L=f/H=1/m
L
B＝L－P＝lx m（1－q）
B=Wt
t(1q)lxmH(1q)lx
W
W•f
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。
4.OI40 成操像作系界统面的
1.SH40传感头 集成IMU
13
5
2
3.MM40存贮器
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
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。
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。
CCD 单线阵
两个 12KCCD 线阵，交错 1/2 象素
No aliasing effects
20 cm bars
校正影像
1级高分 辨率
50 cm bars
一个 12K CCD线阵
Aliasing effects
校正影像
20 cm bars
50 cm bars
1级
Siemens Star diameter 8 m
DO64
2
2.CU40 控制单元 集成GPS 和后处理 软件
光学成像器 DO64
视场角 (FOV)/宽度角: 64° 广角 焦距: 62.77 mm 420-900 nm 光谱范围 分辨率 ~ 150 Lp/mm
SH40探头
IMU 成像面
视频摄象机
电子部分
温度系统 滤镜及三色分色器 镜头
H
比
为一变数 最大不得超过0.05mm
A
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
FMC作用：
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
能有效消除像点位移，从而 提高影像的清晰度和量测精 度。
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。
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。
➢ 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
5
2 6
ADS40 系统
GPS 地面参考站
ADS40 - 传感器系统构成 4
胶片航摄仪
暗箱
我
国
座架
目
前
操纵器
使 用
的
有
RC 型
RMK
镜筒
型
框幅式航空摄影机
航空摄影
胶片航摄仪
辅 滤光片：消除空中蒙雾亮度的影响 助 设 像移补偿装置：减少影像的模糊 备
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。