国产swdc航空数码相机及其应用研究 - 国家测绘地理信息局测绘发展

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1、国产SWDC航空数码相机及其应用研究刘先林*刘先林，中国工程院院士，研究员，博士生导师，中国测绘科学研究院名誉院长，长期从事我国航测仪器的研制工作。摘要：随着CCD技术的发展，数字航空摄影技术被应用到航空遥感领域，航空数码相机的研制与应用成为当前航空遥感领域的热点。本文主要阐述了我国自主知识产权的SWDC航空数码相机的关键技术及其在航测生产中的应用优势，并通过精细航测、高精度地形测绘、1:1万基础测绘等应用实例论证了SWDC实际应用的可行性、适用性以及在我国经济建设中的作用。关键词：国产数码相机SWDC航空测绘一引言航空

2、摄影是快速获取地理信息的重要技术手段，是测制和更新国家地形图以及地理信息数据库的重要资料源，在空间信息的获取与更新中起着不可替代的作用。我国传统航空摄影测量长期以来依赖胶片影像，这种方式存在飞行天气少、几何精度受片基材料影响大、数据生产周期长等缺点，严重制约了我国航空摄影测量的发展。近年来，数码相机技术应用到航测领域，给航空摄影测量带来了前所未有的发展机遇，极大地推动航测的应用与发展。国外对航空数码相机的研究开展较早，并已较为成熟地应用于航测生产。航空数码相机主要有面阵和线阵两种模式，国际上有以DMC和UCD为代表的面阵

3、航空数码相机，以及以ADS为代表的线阵航空数码相机，三款航空数码相机我国均已有进口，其价格为800万～1500万人民币不等。进口面阵航空数码相机具有视场角小、焦距长、航摄基高比小、航摄的飞行效率低等不足，主要应用于城市正射影像产品制作以及平面图测绘，难以达到与适应我国的大比例尺测图对高程精度的要求。线阵航空数码相机存在对飞行条件要求高、后处理软件不能通用、相机检测不能在国内进行等不足，而且其最高地面分辨率较低，很难适用于高精度地形测绘以及精细航测领域。我国航空数码相机的研制与应用已初见端倪，由中国测绘科学研究院研制的国产

4、SWDC航空数码相机在国内已进行了多次航测试验与航测生产应用，作为空间信息获取与更新的重要技术手段，填补了国内空白。本文主要阐述了国产SWDC航空数码相机的关键技术及其应用优势，并通过具体的典型应用实例阐述了SWDC在我国经济建设中的适用性。二SWDC关键技术国产SWDC航空数码相机主体由四个高档民用相机经外视场组合拼接而成（见图1），每个单相机的像素数为3900万或2200万，其对应的像素大小为6.8μm或9μm，经外视场组合拼接后，其对应的单张等效大像幅影像的幅面为10000×14500像素或8500×11000像素

5、。SWDC航空数码相机的研制主要涉及GPS精密单点定位技术、精确定点曝光技术以及多面阵数字影像组合拼接技术。图1外视场拼接效果图（一）GPS精密单点定位技术集成近年来，国内外一些学者开展了基于国际IGS精密卫星轨道参数和卫星钟差的“非差相位精密单点定位”的研究，以实现单台双频接收机实时动态定位（PrecisePointPosition-PPP）简称PPP。SWDC的研制中集成了该项技术，从而在我国首次实现了PPP技术的航空摄影测量集成应用。精密单点定位（PrecisePointPositioning，简称PPP），是利用

6、IGS（国际GPS服务机构）提供的或自己计算的GPS精密星历和精密钟差文件，以无电离层影响的载波相位和伪距组合观测值为观测资料，对测站的位置、接收机钟差、对流层天顶延迟以及组合后的相位模糊度等参数进行估计。用户通过一台含双频双码观测数据的GPS接收机就可以实现在数千平方公里乃至全球范围的高精度定位。它的特点在于各站的解算相互独立，计算量远远小于一般的相对定位。PPP与双差定位的主要区别在于双差定位时部分参数和误差项通过站间和星间求差得以消除，而PPP必须采用精细的模型加以改正和用辅助参数进行估计，比如卫星天线相位中心相位

7、偏差改正、固体潮改正、海洋负荷改正等。差分定位技术虽然精度高，但需要布设基站，不仅受作用距离的限制，而且成本也会相对较高。精密单点定位恰好集成了普通单点定位和差分定位的优点，克服了各自的缺点，改变了以往只能使用双差相位定位模式才能达到较高定位精度的现状。航空摄影测量区域跨度大，因此，精密单点定位技术特别适合于航空摄影测量作业。在航空摄影测量领域中，精密单点定位技术较传统的差分定位技术具有显著的优势。PPP技术的集成，使得SWDC实现了无地面差分基站的GPS辅助数码空中三角测量。（二）基于GPS的精确定点曝光技术在GPS技

8、术出现并实际应用之前，航空摄影主要采用定时曝光方式，即根据飞机的飞行速度、基线长度等信息事先设计好相机的曝光时间间隔，从而在空中实施定时曝光，这种曝光方式受到飞机飞行质量的影响较大。SWDC航空数码相机采用的是基于GPS技术的精确定点曝光方式，即根据事先设计好的航线中的曝光点坐标，在空中利用GPS输出的实时预报星历伪