受现今轨道和姿态测量以及姿态控制精度的限制，与传统三线阵立体测绘相比，采用线面阵CCD阵列(LMCCD)测绘体制可提高全球无地面控制点立体测绘精度。详细介绍了LMCCD立体测绘体制下的传感器配置、时间延迟积分(TDI)工作方式及狭小空间线路板连接和LMCCD同步控制方法。经测试该相机能有效削减测轨、测姿误差，满足无地面控制点1:50 000比例尺地图应用要求，性能还可进一步改进提高。

航天立体测绘相机受卫星发射过程的振动、冲击以及复杂的空间环境的影响，相机的靶面将不同程度地偏离相机的焦平面，导致图像分辨率下降.对于测绘相机，其主点位置和主距变化量直接影响地面目标定位准确度.为了弥补利用编码器进行检焦的不足，提出了一种基于像散量的检调焦方法.该方法采用四象限光电探测器测量相机靶面变化引起的像散量，参照已标定的靶面位置与像散量之间的关系，计算出靶面偏离相机焦平面的实际大小和方向.这种检焦方法包含引起相机靶面离焦的所有因素，试验结果表明，基于像散法的测绘相机调焦机构的分辨率可达0.025 mm.

为了满足三线阵CCD相机对刚度和稳定性的要求，提高相机测绘精度，本文在有限元优化分析的基础上完成了相机测绘基座的结构设计。对测绘基座的模态以及承受载荷情况下的自重变形以及自重变形引起的各相机光轴的变化量进行了分析。基于得到的测绘基座关键技术指标，研制了测绘基座专用的垂直度检测工具。对加工过程中测绘基座进行了跟踪检测，验证了该检测工具的可用性，确保测绘基座的几何精度。

考虑几何精度对三线阵CCD立体测绘相机测绘精度的影响, 研究了测绘相机组合体的装调方法以建立和保证相机的空间几何关系。首先, 介绍了测绘相机组合体的结构和坐标系的定义; 其次, 提出了各基准立方镜和相机的装调要求; 最后, 确定了多相机集成装调流程, 重点介绍了测绘相机的装调步骤。装调结果表明: 各相机的光学传递函数＞02, 畸变＜003%, 测绘相机的空间几何关系满足要求, 提出的集成装调技术有效地保证了测绘相机的空间几何关系。

介绍了线阵-面阵CCD(LMCCD)制式相机的相关原理, 提出实现LMCCD相机的关键在于相机焦平面组件的研制。给出了LMCCD相机焦平面组件在研制过程中的关键技术, 如LMCCD像面基板与CCD的高精度拼接, 焦平面组件电子学部分的低噪声、高集成度设计, 焦平面组件在真空环境下的热噪声抑制和热传导设计, 以及焦平面组件的装配和焊接等。最后, 给出了研制和测试结果。LMCCD拼接的共面精度优于5 μm, 平移量和平行度均优于2 μm; 在典型工作情况下, 实验室测试信噪比优于90; 在15 min的工作周期下, 焦面组件的温度控制在30℃以下。这些结果满足LMCCD制式相机关于CCD拼接、焦面温度控制和信噪比的要求。

为了保证测绘相机的正常工作和测绘精度，针对测绘相机的特点设计了热控系统，并对该系统进行了热平衡试验验证。首先，对测绘相机所处的热环境进行了分析，对测绘相机窗口的外热流进行了计算。然后，对测绘相机的各个部分进行了热设计；采用被动热控措施控制相机的温度水平，降低测绘相机系统对外部热环境变化的灵敏度；采取主动热控措施进行温差补偿，减小相机的轴向和对径温差。最后，根据测绘相机的热环境和各种工作模式设计了3种极端试验工况，进行了热平衡试验。试验结果表明，在热控系统工作的情况下，测绘相机系统在各种工况下温度波动在(18±2) ℃之内，且轴向温差<4 ℃，径向温差<0.5 ℃，测绘基座的温度在(18±3) ℃之内。得到的结果能够满足测绘相机系统的需求。

提高立体测绘相机地面像元分辨率和地面目标的定位精度,相机需设计调焦环节用以补偿CCD靶面的离焦量。本文根据立体测绘相机光学结构的特点以及相机的焦深,设计了一种基于凸轮导向的调焦机构。在设计中采用了可靠性设计和消空回措施,以保证结构的强度和刚度以及调焦精度。对传动误差的分析及精度验证试验表明:该调焦机构的传动误差为±1.71 μm;CCD靶面的直线性精度在X方向为11.2″、Y方向为11.8″;在调焦行程内CCD靶面绕光轴旋转4.7″,满足用户提出的精度要求。