全景式相机结构原理图

　　根据这些不同的特点，通常在低空高速侦察时采用航线式和全景式相机，在高空时采用画幅式或全景式长焦距相机，进行航空测绘的话就要选择畸变小、焦距短的广角相机。为了获取更丰富的目标信息和揭示复杂的伪装，二战期间就已出现的彩色和红外摄影技术在航空相机上得到进一步的发展，可同时在可见光、红外光和紫外光波段上拍摄物体影像的多光谱相机也日趋成熟，所拍出的图像经过处理和对比，能够更准确地识别目标的性质和细节。

用悬挂吊架固定在L-4轻型观测机内的K-20低空侦察相机

　　航空相机安装到飞机上时，根据飞机的承载能力和任务的需要会有不同的安装布局。在空间有限的机型上，通常将小型相机独立装入机身的不同部位或外挂吊舱内。如前苏联用米格-25截击机改装的照相型战术侦察机在机头下方装有5部画幅相机，一部镜头垂直向下，两部左右倾斜15°，两部左右倾斜45°。对于专用侦察机或大型飞机，航空相机则与其它侦察设备构成情报搜集系统。美国的U-2高空侦察机在前机身下装有3部并列的HR-732相机，分别用于垂直拍摄和左右倾斜拍摄，进行测绘航拍时则换装一台焦距更长且镜头可左右摆动的HR-73B相机。改进后的U-2R既加装了合成孔径雷达，也有包含全景相机在内的多波段情报侦察成像系统(IRIS)，增强了综合侦察能力。在SR-71战略侦察机上除雷达外同样少不了多种航空相机，包括拍摄指定区域的HR-308高分辨率技术目标相机、全程记录所飞航线的F-489中等分辨率地形目标相机和进行大角度拍摄的全景相机等。

U-2侦察机的前机身下可装入3部HR-732相机，镜头指向不同角度

U-2侦察机使用的A-2航空相机结构图

U-2从高空拍到的苏联机场照片

从相机到仪器

　　经过近百年的技术积累，航空相机已发展成一整套复杂精密的光学仪器，结合电子和机械控制装置，可进行高精度、大范围、自动化的拍摄和测量，因此现代航空相机也常被称为航空摄影仪，简称航摄仪。与普通相机一样，航摄仪的工作原理也是通过光学透镜摄取地面目标的影像，并记录在感光材料上，经过冲印和放大等加工后获得可供判别的照片。不过航摄仪要在特殊的飞行条件下稳定而可靠地运作，技术要求就要比普通相机高得多。比如镜头必须具有很高的光学性能，尽可能消除各种像差，保证影像的清晰；内部要有压平装置，使底片在曝光时紧紧贴合在成像焦平面上，防止影像变形；采用结实的结构和固定座架，避免各种震动、过载或气温气压变化等外部因素影响到拍摄质量等。

米格-25装备的航空相机

　　航摄仪最基本的部件就是摄影镜箱和胶片暗盒（如图所示）。摄影镜箱的前端是装有物镜的镜筒，物镜是由多个不同曲率和厚度的透镜组合成的光学系统，镜筒将所有透镜的光轴严格保持在同一直线上，而控制曝光时间的快门和调节光线强度的光圈都设在透镜组之间。镜筒前还可加装各种滤光片，进行不同光谱或亮度下的拍摄。镜箱的外壳起到整体保护的作用，并可遮挡旁射光的影响。镜箱的后部是用来与暗盒紧密衔接的贴附框，其平面与镜头的主光轴保持垂直，旁边还有显示时间、高度、序号等信息的指示器，在每次拍摄时同时被记录在底片上作为参考。

　　暗盒顾名思义是一个不透光的盒子，安装在镜箱贴附框上，其内部除了放入感光胶片外，还设有传动机构，在每次曝光完成后都会按规定的长度自动输送胶片。而暗盒底部的压平装置采用真空吸气或机械压板的方法，使胶片在曝光瞬间能完全平贴在焦平面上，以确保成像质量。

　　要完成整个拍摄工作，还需要一部电子控制器，它的一端接通电源，另一端与航摄仪内的各个子系统相连。航拍人员通过操作控制器面板上的各种开关，使航摄仪按程序自动进行修正、压平、曝光、卷片等一系列循环动作。航摄仪要通过特制的座架安装在飞机机舱内，座架由内外活动环和前后支架等部件构成，在飞行过程中不仅具有减震缓冲的作用，还可让航摄仪作三轴旋转调整，以便在动态环境下保持水平姿态和拍摄角度。

航摄仪的主体部分示意图：01暗盒、02外壳、03镜筒、04滤光片、05透镜组、06镜头焦距、07焦平面、08压平板、09快门和光圈、10胶片传动轴

　　除了以上四大部分外，航摄仪还有许多配套的重要附件。在航拍中如果想毫无遗漏地覆盖整个目标区域或进行立体观测，相邻的照片之间须有一定的重叠度。这时就要用到重叠度调整器，按照设定的重叠比例计算出相应的拍摄间隔时间，以此控制快门的开启。重叠度调整器通常结合在用于观察目标的检影器中使用。而在运动速度快的飞机上拍照，即使曝光时间很短，胶片上的影像也会因为产生位移变得模糊。因此需要像移补偿装置根据相关参数计算出位移量，在曝光时间内通过伺服机构使光学部件或胶片作相应的移动，抵消像移的影响。此外还有可测定正确曝光时间的自动测光系统和自动对焦系统等，均可有效保障航摄仪的拍摄质量。

“照”进数字化

　　在各种遥感技术当中，航空摄影尽管受天气影响大、容易被干扰，但仍具有使用灵活、图像分辨率高、直观易辨、成本较低的优点，因此一直都是重要而有效的空中侦察和勘测手段。对传统航空相机的改进主要有：提高光学系统的物理成像质量和胶片的感光性能、结合微电子技术实现自动控制、以陀螺稳定悬挂装置加强减震效果、采用模块化设计并减小各部件的重量和尺寸来适合直升机和无人机使用等。然而，这类相机的一个固有缺点是所拍摄的胶片必须送回地面进行后续处理，扫描成数字影像还需要更多时间，越来越不能满足现代高技术战争对战场侦察和作战评估的时效性要求，也不便于利用测绘数据建立地理信息系统，而光电一体化的数码摄影技术就为解决这样的问题开辟了新路。

　　与胶片相机的感光成像不同，数码相机采用具有自扫描功能的电荷耦合器件即CCD作为图像传感器，让目标影像通过光学镜头聚焦于CCD阵列上进行光电转换，将模拟信号解析成数字信息，经处理后完成图像的存储或传输。这一过程不仅避免了传统方式中化学和机械因素对拍摄效果的不良影响，还可实现图像的快速显现和实时传输。CCD相机可接收的光谱带更宽、灵敏度更高，能够穿透薄雾和揭示伪装，而且存储容量大，便于信息共享，因此已经成为航空摄影技术中的发展重点。