DMC系统介绍解读.docx

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1、全数字航空摄影_北京国遥天地信息科技目录1 航摄技术应用22 DMC 特点与技术优势32.1 DMC 系统介绍32.2 DMC 全数字航摄仪的主要技术性能42.3 承受 DMC 相机根本作业流程52.4 利用 DMC 相机航摄比例尺选取62.5 可供给的成果类型72.6 与传统航摄相机的比较72.7 选用DMC 全数字航摄仪所具备的优势1211 航摄技术应用北京国遥天地信息科技是国内唯一同时拥有LIDAR 和DMC 两种设备的公司。公司于 2023 年领先在国内引进第一台 DMC 全数字航摄仪，目前已完成多个不同比例尺的航摄工程，拍摄航摄数码照片 10 万余张，掩盖范围近 50 万平方公里,具

2、有丰富的数码航摄阅历。公司目前拥有 3 台 DMC 全数字航摄仪和 1 台从加拿大 OPTECH 公司引进的 ALTM3100 机载激光三维测高系统，其设备和技术在数码航摄领域处于国内领先地位。国遥天地公司近年来担当的主要工程状况如下:序号工程名称时间比例尺面积平方公里1南京 1：2023 制图2023 年 5 月1：20232882南京高淳溧水数字航摄2023 年 7 月1：1202318503镇江市全数字航摄2023 年 12 月1：600010484镇江市全数字航摄2023 年 12 月1：1202313805镇江建城区全数字航摄2023 年 12 月1：40003306无锡全数字航空摄

3、影2023 年 1 月1：600013207无锡正射影像图制作2023 年 1 月1：20236908常州市武进全数字航摄2023 年 1 月1：60004009泰州市全数字航摄2023 年 1 月1：600045010泰州市正射影像图制作2023 年 5 月1：100045011靖江市全数字航摄2023 年 3 月1：600067012靖江正射影像图制作2023 年 5 月1：100067013东台全数字航摄2023 年 3 月1：60009714句容正射影像图制作2023 年 2 月1：10000138015丹徒正射影像图制作2023 年 3 月1：202375016镇江正射影像图制作20

4、23 年 3 月1：100033017苏州正射影像图制作2023 年 4 月1：2023177018苏州全数字航摄2023 年 4 月1：12023177019海口全数字航摄12023 年 5 月1：400021020海口正射影像制图22023 年 5 月1：100020021天津全数字航摄2023 年 7 月1:250001202322石家庄全数字航摄2023 年 7 月1：1202360023荆州 1:4000 全数字航摄2023 年 10 月1：400036424荆州 1:25000 全数字航摄2023 年 10 月1：25000278025荆州 1:1000 正射影像图制作2023 年

5、 10 月1：100036426荆州 1:4000 正射影像图制作2023 年 10 月1：50002780设备名称型号规格数量产地/品牌全数字航空摄影仪Digital Mapping Camera1美国Z/I 公司高精度定位测量系统机载DGPSIMUInertial MeasurementUnit1加拿大/Applanix 公司航摄飞行导航治理系统Imagestation MissonPlanning1美国Z/I 公司航摄任务打算治理软件Airborne SensorManagement ystem(ASMS)1美国Z/I 公司27河北成功油田数字航摄2023 年 9 月1：20230150

6、028疆全数字航摄2023 年 10 月1：20230240029上海市全数字航摄2023 年 9 月1：12023300030泉州市全数字航摄2023 年 1 月1：1202332031常州市武进全数字航摄2023 年 3 月1：2500026032苏州工业园区全数字航摄2023 年 3 月1：600026033安徽省铜陵全数字航摄2023 年 3 月1：400027034江苏省启东市全数字航摄2023 年 3 月1：400015035江苏省泰兴全数字航摄2023 年 3 月1：600030036江办省南通市全数航摄2023 年 3 月1：25000900037江苏省淮安市全数字航摄2023

7、 年 4 月1：600060038苏州市全数字航摄2023 年 5 月1：600075039疆克拉玛依油田全数字航摄2023 年 6 月1：1000063840桐乡市全数字航摄2023 年 7 月1：2500070041如皋市全数字航摄2023 年 10 月1：4000/ 1：6000160/140042泉州市全数字航摄(II 期)2023 年 10 月1：16000800043昆山市全数字航摄2023 年 12 月1：10000103844常州市全数字航摄2023 年 12 月1：6000190545上海市全数字航摄2023 年 12 月1：2023074152 DMC 特点与技术优势2.1

8、 DMC 系统介绍数字航摄相机DMC系统是一个特地用于航空摄影测量的高区分率和高精度数字摄影系统，它的设计思想基于取代传统的胶片式航摄相机，从美国 Z/I 公司引进， 其设备、软件组成如下：DMC 地面后处理系统Ground-based postProcessing systemGround-based misson data receiveal system1美国Z/I 公司DMC 图像数据复原系统1美国Z/I 公司DMC 图像转换应用软件Turnkey past-processingAppsication1美国Z/I 公司作为航空摄影仪，其经受了如下进展过程：1918 年：手持式航摄相机1

9、922 年：RMK C11956 年：RMK1989 年：RMK TOP2023 年：DMC2.2 DMC 全数字航摄仪的主要技术性能（1） 基于面阵 CCD 的设计Z/I 公司研制 DMC 的目标是取代传统的胶片式光学航摄相机，为了到达胶片分辩率的水平，DMC 系统必需同时适合大比例尺和小比例尺测图要求，这一的相机系统用较长的曝光时间来适应各种不同的照相条件。为到达这个要求，DMC 的设计承受了面阵 CCD 器件。面阵的CCD 器件，具有较高的光学品质和光敏度，它的像元尺寸是 12 m12 m，并且供给高线性的动态范围，该 CCD 具有四个角并行输出信号的力气，因而具有较高的信噪比，并能够完

10、成每两秒种一幅图像的重复输出。CCD 信号在 12bit 状况下能够对黑白、彩色通道同时进展输出，而且图像数据在X、Y 方向具有严格的几何精度。（2） 周密的光学镜头DMC 为解决面阵 CCD 器件的尺寸限制，实行了将 8 立的 CCD 相机集成到一起的方式。Z/I 公司与卡尔蔡司公司合作，为 DMC 设计生产了独特的光学镜头，畸变小，光圈较大f/4，分辩率高以及同质的视场响应等特点。由于分开的相机使用各自的镜头，这种设计使得多个较小的相机拍摄的带有重叠的图像的光学特性要高于大孔径的单个镜头。（3） 承受 FMC时间延迟曝光像移补偿装置DMC 承受全电子数字相机 FMC 工作原理，使其中的 C

11、CD 面阵传感器的电路能够按时间延迟方式工作。这种技术类似于胶片相机的机械式 FMC，但不会发生气械移动局部限制和失灵，因而更适合于较高的速高比V/H，因而大大扩展了 DMC 低空和高速照相性能。（4） 数据在线存储当相机工作在全彩色 12bit 状况下，DMC 相机系统每两秒钟得到一幅 260M 原始RAW 格式图像，把握电路由三个基于 PC 完整的PCI 总线并线操作，使相机模块得到的图像数据，通过高速并行PCI 总线送到图像采集卡，最终通过数据各自独立的光纤从 CPU 传送到 RDIA 系统。该系统带有 3 个容量为 280G 的移动硬盘，能供给带有三个并行的光纤通道的总容量为 840G

12、 的存储力气。在 12bit 区分率，四频段彩色模型状态下，DMC 一次飞行能拍摄并存储 2023 张以上照片，这相当于传统相机3 桶 120 米胶卷。并且，可移动硬盘在飞行中可以更换，这又可进一步提高图像存储的空间。2.3 承受 DMC 相机根本作业流程（1） 利用飞行治理软件Misson Planning制定有效的飞行打算。首先依据甲方任务需求和航摄分区设计方案，依据相关标准和技术标准，利用软件完成航摄飞行具体设计。该软件安装在图像工作站上，对一个选定的区域，依据设 全数字航空摄影_北京国遥天地信息科技定的参数，能够自动计算生成最正确飞行路线，并给出每条航线每张照片的中心点坐标。该软件用于

13、形成有效的飞行打算，同时还依据实际飞行状况，评定飞行质量，生成最终的拍摄状况报告和位置指示信息。（2） 利用飞行治理软件进展航摄飞行过程中的自动把握治理。航摄任务设计完毕后，利用软件将设计方案从工作站传送到飞机上的飞行治理系统中，用于实际飞行操作治理依据。系统依照方案自动生成飞行航线参数、影像中心点坐标、像片号等相关信息，在航摄飞行过程中系统自动猎取这些数据而不需人工干预。飞行期间，DMC 全部设备的工作都由飞行治理软件进展自动把握和监视。在治理图像数据猎取的同时，还监视治理关心的接收仪器如 GPS、IMU 等。（3） DMC 数据后处理对于 DMC 系统猎取的图像数据，在地面处理基地完成辐射

14、处理和几何处理。首先， 进入到 DMC 后处理软件并依据参数选定待处理图像，然后对来自 MDR 移动硬盘的原始raw 格式的图像数据进展辐射较正和几何较正，然后自动镶嵌成一张完整的中心投影像片。全部的图像产品由 TerraShare 产品治理系统统一存档治理或提交用户使用。2.4 利用 DMC 相机航摄比例尺选取DMC 全数字航摄是一门的技术，临时没有具有针对性的标准和技术标准可以依据。因而在技术设计中以完全响应标书要求为前提，满足或高于现有标准标准。航摄比例尺像元尺寸地面分辩率备 注基于胶片的航摄比例尺一般是成图比例尺的 34 倍。而 DMC 相机系统由于具有较高的像元区分率和辐射区分率，因

15、此国外实际作业中一般承受 68 倍，我们在设计中，选择航摄比例/成图比例 6。摄影比例尺转变后，对应地面分辩率比照方下表：RMKTOP1:80002116.8cmDMC1:120231214.4cm14.4cm16.8cmRMKTOP1:202302142cmDMC1:300001236cm36cm42cmRMKTOP1:320232167.2DMC1:500001260cm60cm67.2cm6RMKTOP1:250002152.5cmDMC1:400001248cm48cm52.5cmRMKTOPDMC1:350001:50000211273.5cm60cm60cm73.5cm从以上表中可

16、以看出,DMC 相机摄影比例尺对应于 RMKTOP 摄影比例尺转变后，像元地面分辩率都高于胶片扫描后影像的地面区分率。2.5 可供给的成果类型应用 DMC 航摄仪进展航摄作业，可一次性猎取并用高分辩率的黑白图像和多光谱图像合成真彩色、彩红外图像，也可以单波段红、绿、蓝、近红外。2.6 与传统航摄相机的比较1、DMC 相机的几何精度优于传统相机DMC 相机基于面阵 CCD 技术设计，其关键元件面阵 CCD 是四个高精度的 4K 7K 面阵 CCD 器件组成。大面积的用于摄影测量的面阵 CCD 器件，生产工艺简洁， 条件苛刻，大约从 100 块以上的产品中才能选中一块符合要求的面阵 CCD。选中符

17、合要求的面阵 CCD 其暗电流、幅射特性、非线性等指标均能到达较高的技术要求。经过系统校正和软件后处理，得到的影像从理论上可以认为是一个没有内部畸变的图像。全部的图像进入摄影测量工作站如 virtrozo,内定内的残差为 0，每一个像元都可以作为相机内方位元素。都有其特定的坐标。传统相机的几何畸变缘于以下因素：（1） 镜头畸变由于传统相机是由单镜头组成，其镜头直径大约在4050CM 左右，因镜头中心与镜头的边缘具有比较明显的变形，称为镜头畸变。另外，镜头中心，焦距等也因环境、机械振动等缘由产生变形，每个镜头的像主点都需要校正，这个校正参数是变化的，标准规定，每两年必需检校一次。而 DMC 相机

18、是由八个相机组成，其中四个为全色波段，四个为多光谱，每个镜头的尺寸约是传统相机的 1/4。因此，镜头在加工时的全都性较传统相机简洁到达。虽然 DMC 相机的镜头也有较小的变形，但是在 DMC 后处理软件中对这种变形作了实时校正，因此可以认为镜头带来的误差近似为零。（2） 胶片的变形和颗粒噪声目前，由美国柯达公司生产的航空胶卷，具有较高的稳定性，但是胶卷在倒片、冲洗、枯燥过程中，随着温度、湿度的变化不行避开的引起胶片的几何变形，个别严峻的地方还有乳剂脱落突起折痕。在测图时有时内定向通不过。目前，胶片扫描常用的设备有 photoscan,ultrascan5000,扫描孔径常用的有 21 28 ，

19、有阅历的作业员在使用胶片扫描数据时常觉察有较为严峻的颗粒噪声，严峻时漂移框标和有用信息。传统胶片在显影、定影、冲洗等过程中不经意会有划伤，严峻时有条道，有些肉眼不能看到，但在放大后可清楚地看出来。由于我们四周的环境的干净度达不到要求， 会有很多灰尘附着在胶片外表、还有静电的作用、作业员的手印等综合影响，使我们所得到的扫描数据影像很不干净，这些噪声和干扰信息都将进人摄影测量工作站参与影像的匹配和相关，造成几何精度的损失和下降。全数字航空摄影_北京国遥天地信息科技经过严格测试，由面阵 CCD 相机得到的航摄图像，像元匹配精度中误差是传统胶片的 1/2 左右。2、DMC 相机和传统相机辐射区分率比较

20、DMC 相机的像元尺寸是 12 ,传统胶片扫描， 扫描区分率常常用的是 21-28 ， 假设承受 12 ，扫描文件尺寸较大，扫描时间加长，在生产中不能承受。因此同样比例尺下，DMC 的像元区分率远高于传统相机。10DMC 相机图像像元辐射区分率为 12BIT，这就意味着每个像元将有 2 的 12 次方(4096)个灰阶，而传统胶片扫描后的影像数据、像元辐射区分率为8BIT，2 的 8 次方(256)个灰阶。在影像进入摄影测量工作站进展自动相关的匹配时，DMC 数字影像具有明显的优势。全部利用DMC 相机拍摄，可以不受阴影影响。在影像直方图的高端和低端有丰富的信息，如水泥地面、水面的影像层次照旧

21、格外丰富。这对于操作员在三维环境下切准地面、切准高程带来有利条件。3、DMC 相机和传统相机的像移补偿飞机在航摄时，与地物存在相对运动，在大比例尺航摄中，速高比V/H 较大，在快门开启瞬间，地物相对移动比较明显，假设没有像移补偿 FMC，则影像会发虚。传统相机的像移补偿是承受机械式，在曝光瞬间作用于焦平面上的胶片也产生相对移 动，这样可以抵消一局部由像移带来的影像模糊损失。但在补偿的过程中，由于机械方式的反映的非线性，在确定程度上存在补偿缺乏或过补偿，因此剩余像移较大而 DMC 则利用时间延迟电子方式的像移补偿(TDI)，延迟补偿的时间取决于 V/H， 其中 V 为飞行速度，H 为飞行高度，在

22、运动过程中，逐行曝光，这样得到的照片，剩余像移根本无视不计。由于承受了时间延迟方式 TDI 电子 FMC，所以在大中比例尺航摄中，假设天气条件不好，如光照缺乏、云下摄影等就可以用延长曝光时间的方式来满足曝光条件，得到一张满足的图像。综上所述，由于 DMC 相机的像元尺寸为 12U，像元辐射区分率 12BIT。又承受了时间延迟方式的电子 FMC 因此每天的摄影时间大大延长。可以从早拍到黄昏，雨后、云下等较差的天气条件也可以拍摄。依据我们的阅历能见度大于五公里就可以得到较好的拍摄效果，而传统相机尤其是拍摄彩色照片，能见度必需大于十公里。2.7 选用 DMC 全数字航摄仪所具备的优势1可以获得更好品

23、质的图像。DMC 相机的几何精度和辐射区分率优于或等于基于胶片的胶摄相机，胶片经扫描仪扫描得到的数字影像 8bit 为 256 个灰阶，而 DMC 相机 12bit 的区分率具有 1024 个灰阶,因此细部层次和阴影局部可以得到更好的表现。（2） 可同时供给更多的产品类型。一次航摄能同时猎取黑白、真彩、彩红外等多种类型数据。黑白数据可直接用于测图；真彩色数据用于制作正射影像图和大幅面挂图，彩红 全数字航空摄影_北京国遥天地信息科技外数据应用于遥感解译。（3） 具有较高的数据猎取效率。DMC 相机集合了周密的光学，框幅式面阵 CCD 和电子 FMC 技术，使获得图像的地面分辩率大大提高。DMC

24、相机像元孔径为 12，每个像元辐射分辩率为 12bit，每幅图像像元数为140008000 像素。当相机工作在全彩色12bit 状况下，DMC 每 2 秒钟得到 1 幅 260M RAW 格式原始图像，一次飞行能拍摄并存储 2023 张以上的照片。在低空高速飞行时一样能获得格外清楚的图像。这一的相机系统能用较长的曝光时间来适应各种不同的照相条件，使照相时间窗口扩大了 3 倍以上。使用 DMC 全数字相机，获得影像数据，无需冲洗、扫描，航摄飞行当天就能拿到数据产品，通过软件完成飞行质量检查，来打算是否需要准时补飞。（4） 大幅度提高数据应用的时效性，并为用户节约大量的后期成图的本钱。一方面，DM

25、C 承受机载 GPS 和 IMU 技术，随机猎取每张相片的外方位元素，经等视差曲线编辑，可自动生成 DEM 和正射影像，无需地面把握点或只需加少量把握点， 因而大大缩短作业周期，节约了外业把握费用。另一方面，其猎取的为全数字影像数据，无需再冲洗、扫描，增加数据应用时效性的同时，节约了胶片扫描费用。（5） 适用于全部国内通用的摄影测量软件。DMC 基于面阵 CCD 的设计保证了类似于胶片一样严格的几何精度。技术上突破的标志在于能够完成高精度、高区分率大比例尺航摄任务。DMC 系统输出的图像是一个标准的中心投影的图像，适用于全部当今国内流行的摄影测量软件，可以便利地进展人工或自动空三加密。我们以 DMC 拍摄的实际数据，分别在适谱软件公司、中国测绘科学争论院使用 VirtuoZo、JX4 摄影测量系统进展了实际生产测试，试验结果说明：产品精度完全满足且高于标准要求。13