基于CW10无人机正射影像在国土三调中的研究

卢永岗

（甘肃省有色金属地质勘查局天水矿产勘查院，甘肃 天水 741025）

1 概述

随着无人机遥感技术的发展，无人机航摄通过快速获取高分辨率影像，被广泛应用于应急保障、国土调查、国情监测等多个领域。第三次全国国土调查的主要任务是在第二次调查成果基础上，按照国家统一标准在全国范围内利用遥感、测绘、地理信息、互联网等技术，统筹利用现有资料，实地调查土地，全面掌握耕地、园地、林地、草地等地类分布及利用状况。本文就是基于CW10无人机航摄影像，在礼县国土三调项目中进行全流程作业，应用RTK差分技术与无人机遥感相结合的技术,并在重要环节进行控制措施，提高作业效率，其作业高效性和质量效果显著。原有的工作模糊区域与无人机航拍成果形成鲜明的对比，如下图1～4所示[1]。

图1 模糊图（一）

图2 航拍图（一）

图3 模糊图（二）

图4 航拍图（二）

2 项目案例

2.1 测区概况

礼县测区平均海拔1350m ，地貌类型属陇南山区秦岭山地之间断陷部分的西礼盆地，地貌形态多样，立体气候明显，日照充足。测区长6.9km宽4.6km，面积31.7km2，国家下发1：10000比例尺影像图，由于云层遮挡，建筑阴影和北方冬季植被的覆盖等原因，给影像解译和图斑勾画的准确度带来了一定影响，因此项目组决定在有困难和要求相对较高的建筑密集区进行航拍1:2000正射影像，来方便图斑属性的判定，为外业举证减少了工作量,提高了勾画精准度[2]。

2.2 项目实施

本次采用四川纵横CW10无人机，采用固定翼结合四旋翼的复合机翼布局形式，增加多轴动力单元，可以保证全程自主飞行状态转换起降等飞行任务，能在简易的场地做垂直起降，在复杂地形顺利作业。应用GCS-202地面站和数传系统，可全程利用CWCommander软件对无人机监控。翼展2.6m，最大速度30m/s，抗风5级，任务荷载2KG，续航时间90分钟，相机为索尼a7RⅡ数码相机，像幅7952×5304像素，相机的镜头焦距为35mm，40A+10A的锂电池。作业流程为：

图5 流程图

2.3 参数设计

为保证本次无人机航拍质量，在下列环节进行了控制，①作业前的检查，作业前获取准确的内方位元素和畸变参数，确保飞机飞控和杭电参数正常，航线的科学设计。②相机设置，在中午前后航摄光圈一般设置为11.0≥F≥8.0，感光度（ISO）设置为250，像点位移与曝光时间的计算公式为像点位移一般要保证不能超1/3像素。③航线布设，本次共布设航线10条，构架航线6条，共69个路航点，航向重叠度为70﹪，旁向重叠度为60﹪，相对行高1550m，拍照间距为318.2m，航线间距为636.2m，飞行过程如下图6。

图6 航线图

2.4 外业像控点布设

本次使用GPS、POS辅助空三测量，为了保证成果精度，布设了一定的地面像控点，作为控制测量和验证。

①通过地面布设像控点，将影像坐标系和测图坐标系统联系起来，像控点尽量选在上下两条航线六片重叠范围内，使控制点能用于多张像片。本次在航拍区域均匀布设3组共45个平高点，所有像控点均采用喷红漆的方法，在地面明显地方喷2M×2M红十字标志。②像控点测量采用RTK进行测量，每个点测量次数为两次，如果两次差值在要求范围内，取两次平均值作为像控点坐标成果。

2.5 空三加密及数据处理

对获取的244张影像数据与POS数据文件相对应，机载POS数据是GNSS/MU辅助空中三角测量中的重要要素,机载POS数据的质量对提高空三加密的精度,具有重要的影响。空三加密采用Inpho全数字摄影测量系统，由于是无人机自主进行作业，首先要进行相片的质量检查和相关的纠正，然后利用软件加密平差。具体流程如下：①外业控制点文件和相机文件检查，确保所有数据文件相对应；②粗差检查，经过一系列的评估计算，直到剔除所有粗差；③利用已有的内方位元素，POS辅助测得的外方位元素，地面布设的像控点数据进行联合平差处理。

2.6 DOM制作

利用空三获得的成果及影像匹配获得的数据制作DOM。具体步骤为：①资料准备，②色彩调整，③DEM采集，④影像纠正（融合），⑤影像镶嵌，⑥图幅裁切，⑦质量检查，⑧成果整理与提交。

2.7 DOM精度评定

DOM的检查包括空间坐标系统、精度、影像质量、逻辑一致性和附件质量检查。DOM地物点相对于实地同名点的点位两倍中误差为其限差，特殊地区可放宽0.5倍。本次利用CORS站，选244张影像中30张影像的地物特征点，在实地测量对比，经计算相对中误差为：Mxy=0.150m，Mz=0.099m，栅格数据集统计最小值为0，最大值为255，平均值为68.864，标准差为70.573，波段数为3，像素深度为8位。航飞中及时对质量进行检查，航向重叠度不得小于60%，相邻航线的旁向重叠度不得小于30%。航摄影像检查：测区是否全覆盖，影像应清晰，颜色饱和、反差适中，色调适中、不偏色、能辨认出地面上最暗处的影像细节，不得有色斑、大面积坏点以及曝光过度等问题[3-5]。

3 结语

传统的航空测量对机场和天气条件依赖比较大，成本高，风险大，相比在小范围内，无人机测绘技术可大幅度提升测绘行业的作业效率，凭借操作简便、快速高效、机动灵活、成本低、天气因素可控等优势，正逐渐颠覆传统测绘的作业方式，成为测绘行业的主流，本文就纵横大鹏CW10无人机，用固定翼结合多旋翼垂直起降,具有起降安全便捷，可实现全自主飞行，采用GPSRTK差分定位等特点，在国土三调项目中的应用，进行了对比验证，其效率、质量效果明显，希望无人机航测在今后的发展中，能给大家带来更多的参考方案和利用价值。