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　　劉先林一直致力于航空攝影測量理論與航測儀器的研究工作，他取得了一系列重大科研成果，多項成果填補國內空白，結束了中國先進測繪儀器全部依賴進口的歷史。他通過儀器研制有力地推動了整個行業的發展，大大加快了中國測繪從傳統技術體系向數字化測繪技術體系的轉變。

　　1963年他成功的研究出了“坐標法解析輻射三角測量”新方法，解決了由測制中小比例尺地形圖轉入測制大比例尺地形圖時，航測內業輻射三角測量平面加密精度低的問題，為1：1萬航測內業平面加密開創了新的途徑，該方法被編入國家測繪局1：1萬航測內業規范。1968年他編制的DJS—5航測內業加密程序，使新興的計算機技術第一次被引進了測繪生產領域。1984年他研制的ZS—正射投影儀以及與之相配套的80個程序的軟件包，在數據壓縮、等高線軟件等方面達到了國際先進水平，并獲國家測繪局科技成果一等獎，1985年獲國家科技進步三等獎。從1988年開始他相繼研制成功的集光機電計算機技術于一體的JX—1解析測圖儀和JX—3解析測圖儀，填補了國內該類儀器的空白，部分占領了國內市場并獲1992年國家科技進步一等獎。劉先林同志1998年以來領導科研小組成功研制了數字化測繪技術集成及產業化，該項目2001年榮獲國家科學進步一等獎。他研制生產的JX-4C DPW全數字攝影測量系統、影像掃描儀、3DVR系統的銷售實現了批量出口發達國家。這套設備在我國測繪行業轉軌：由“模擬”到“數字”過渡中起了決定性的作用，它不僅使國內測繪行業為社會信息化、數字城市提供了有力武器，使業務量大增，也為實現國際接軌使測繪行業普遍大量承接國外的數字化任務、為測繪行業實現跨越式發展做出了貢獻。

　　2007年，劉先林院士帶領的團隊又成功研制出國內第一臺可以用于生產的SWDC系列數字航空攝影儀，打破了國內同類產品長期依賴進口的局面，且經過大量試驗和專家論證，證明SWDC系列數字航空攝影儀完全能夠滿足國家規定的精度要求，且高程精度高于國外同類產品，性價比很高。