GB∕T 39624-2020 機(jī)載激光雷達(dá)水下地形測(cè)量技術(shù)規(guī)范

機(jī)載激光雷達(dá)水下地形測(cè)量技術(shù)規(guī)范2020-12-14發(fā)布2020-12-14實(shí)施I前言 2規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14縮略語(yǔ) 35基本要求 45.1一般規(guī)定 45.2空間基準(zhǔn) 45.3時(shí)間基準(zhǔn) 45.4投影和分幅 45.5圖式符號(hào) 45.6點(diǎn)云密度要求 45.7點(diǎn)云平面精度 55.8點(diǎn)云高程精度 55.9元數(shù)據(jù) 66準(zhǔn)備工作 66.1需求分析 66.2資料收集 66.3現(xiàn)場(chǎng)踏勘 66.4儀器設(shè)備選擇 66.5技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)編寫(xiě) 77數(shù)據(jù)獲取 77.1綜合檢校 77.2航線(xiàn)設(shè)計(jì) 97.3數(shù)據(jù)獲取要求 97.4數(shù)據(jù)獲取飛行 7.5數(shù)據(jù)補(bǔ)測(cè) 8數(shù)據(jù)處理 8.1數(shù)據(jù)處理流程 8.2數(shù)據(jù)整理 8.3波形數(shù)據(jù)處理 8.4POS數(shù)據(jù)處理 8.5點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理 8.6成果制作 9成果質(zhì)量檢查 ⅡGB/T39624—20209.1成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收 9.2原始采集成果的檢查 9.3后處理成果檢查 10成果整理與上交 10.1成果提交要求 10.2成果提交內(nèi)容 附錄A(規(guī)范性附錄)波形成果元數(shù)據(jù) 附錄B(規(guī)范性附錄)點(diǎn)云成果元數(shù)據(jù) 附錄C(規(guī)范性附錄)安置角計(jì)算記錄 附錄D(規(guī)范性附錄)偏心分量測(cè)量記錄 附錄E(資料性附錄)偏心分量測(cè)量記錄示例 附錄F(規(guī)范性附錄)飛行記錄 參考文獻(xiàn) Ⅲ本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中華人民共和國(guó)自然資源部提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)地理信息標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC230)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：北京四維空間數(shù)碼科技有限公司、中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所、深圳大學(xué)、浙江省水利河口研究院、中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所、長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院。機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量是一種快速獲取空間高精度三維地理信息的新技術(shù)，集成激光雷達(dá)技術(shù)、高精度慣性導(dǎo)航測(cè)量技術(shù)和高精度動(dòng)態(tài)GNSS差分測(cè)量技術(shù)為一體，較傳統(tǒng)攝影測(cè)量技術(shù)具有更快速、更精確獲取水下地貌和地物三維信息的優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)得到了快速發(fā)展，并開(kāi)始在海岸帶、島礁附近水域和內(nèi)陸水域等水下地形測(cè)繪領(lǐng)域得到應(yīng)用。本標(biāo)準(zhǔn)面向水下地形測(cè)量需求，在分析現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)外機(jī)載激光雷達(dá)水下地形測(cè)量技術(shù)的發(fā)展水平和特點(diǎn)，對(duì)采用機(jī)載激光雷達(dá)進(jìn)行水下地形測(cè)量作業(yè)提出規(guī)范化的技術(shù)要求。1機(jī)載激光雷達(dá)水下地形測(cè)量技術(shù)規(guī)范本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了機(jī)載激光雷達(dá)水下地形測(cè)量的基本要求、準(zhǔn)備工作、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、成果質(zhì)量檢查和成果整理與上交。本標(biāo)準(zhǔn)適用于采用機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行深度不超過(guò)50m水域的水下地形測(cè)量作業(yè)。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB12319中國(guó)海圖圖式GB12327海道測(cè)量規(guī)范GB/T13989國(guó)家基本比例尺地形圖分幅和編號(hào)GB/T17278數(shù)字地形圖產(chǎn)品基本要求GB/T18316數(shù)字測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收GB/T19710地理信息元數(shù)據(jù)GB/T20257(所有部分)國(guó)家基本比例尺地圖圖式GB/T24356測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收GB/T32067海洋要素圖式圖例及符號(hào)CH/T8023機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理技術(shù)規(guī)范CH/T8024—2011機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取規(guī)范CH/T9008.2基礎(chǔ)地理信息數(shù)字成果1:500、1:1000、1:2000數(shù)字高程模型CH/T9009.2基礎(chǔ)地理信息數(shù)字成果1:5000、1:10000、1:25000、1:50000、1:100000數(shù)字高程模型CH/Z9026基礎(chǔ)地理信息數(shù)字成果數(shù)字水深模型3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。搭載在航空平臺(tái)上，集成了激光雷達(dá)設(shè)備、GNSS和IMU等設(shè)備的激光探測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)。注：本標(biāo)準(zhǔn)特指用于水體水深測(cè)量的機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)深系統(tǒng)，用于獲取目標(biāo)表面幾何和物理特征。水下地形測(cè)量underwatertopographicalsurvey采用水深測(cè)量方法對(duì)水下地貌以及地物直接與已知量或間接量進(jìn)行比較的過(guò)程。注：本標(biāo)準(zhǔn)中特指獲取水底地形幾何形態(tài)特征信息。22000國(guó)家大地坐標(biāo)系ChinaGeodeticCoordinateSystem2000;CGCS2000采用2000參考橢球，原點(diǎn)在地心的右手地固直角坐標(biāo)系。Z軸為國(guó)際地球旋轉(zhuǎn)局參考極方向，X軸為國(guó)際地球旋轉(zhuǎn)局的參考子午面與垂直于Z軸的赤道面的交線(xiàn)，Y軸與Z軸和X軸構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系。[GB/T14911—2008,定義2.32]1985國(guó)家高程基準(zhǔn)NationalVerticalDatum19851987年頒布命名的，采用青島水準(zhǔn)原點(diǎn)和根據(jù)由青島驗(yàn)潮站從1952年到1979年的驗(yàn)潮數(shù)據(jù)確定的黃海平均海水面所定義的高程基準(zhǔn)，其水準(zhǔn)原點(diǎn)的起算高程為72.260m。[GB/T14911—2008,定義2.24]理論最低潮面thelowestnormallowwater我國(guó)海圖深度基準(zhǔn)面的具體實(shí)現(xiàn)形式，為理論上可能出現(xiàn)的潮汐最低水位，其高度從當(dāng)?shù)仄骄Ｆ絒GB/T17501—2017,定義3.6]平均海平面meansealevel高程等于海洋水位觀(guān)測(cè)結(jié)果平均值的平靜的理想海面，按觀(guān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)可分為日平均、月平均、年平均和多年平均海平面。注：改寫(xiě)GB/T15918—2010,定義2.5.5。當(dāng)?shù)仄骄Ｆ矫鎙ocalmeansealevel當(dāng)?shù)仳?yàn)潮站19年以上每小時(shí)的觀(guān)測(cè)值求出的平均值。檢查航線(xiàn)checkline與飛行采集航線(xiàn)垂直的航線(xiàn)。注：用于采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)精度進(jìn)行檢查。波形數(shù)據(jù)waveformdata激光接收系統(tǒng)按照預(yù)設(shè)采樣率對(duì)信號(hào)的回波進(jìn)行離散化采樣，所得的回波強(qiáng)度時(shí)間序列。注：波形數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率不大于激光脈沖寬度，保存了用于反演水體環(huán)境信息和空間地理信息的原始采樣數(shù)據(jù)，由此可以獲得精確的水下地形數(shù)據(jù)與豐富的水面及水體環(huán)境特征。以水下離散高程點(diǎn)為基礎(chǔ)建立的規(guī)則格網(wǎng)或三角網(wǎng)等空間模型。注：用以模擬連續(xù)分布的水下地形空間位置等屬性分布。數(shù)字水深模型digitalbathymetricmodel采用離散水深點(diǎn)數(shù)據(jù)建立的規(guī)則格網(wǎng)或三角網(wǎng)等空間模型。注：用以描述區(qū)域范圍內(nèi)連續(xù)水深變化的數(shù)字化空間模型。3水體漫衰減系數(shù)diffuseattenuationcoefficient在單位長(zhǎng)度水體中傳輸?shù)墓鈱W(xué)輻照度變化量與光學(xué)輻照度的比值。注：屬于水體表觀(guān)光學(xué)參數(shù)，表征水體中光學(xué)輻照度隨水體傳播距離的衰減情況，又稱(chēng)Ka值。水底反射率bottomreflectivity水底反射光輻射度與水底接受輻照度的比值。GNSS偏心分量GNSSleverarmsGNSS天線(xiàn)相位中心在參考坐標(biāo)系中的3個(gè)坐標(biāo)分量。IMU偏心分量IMUleverarmsIMU設(shè)備原點(diǎn)在參考坐標(biāo)系中的3個(gè)坐標(biāo)分量。機(jī)載激光雷達(dá)原點(diǎn)在參考坐標(biāo)系中的3個(gè)坐標(biāo)分量。安置角偏差boresightanglesdeviation機(jī)載激光雷達(dá)坐標(biāo)系與IMU所在載體坐標(biāo)系3個(gè)對(duì)應(yīng)軸系間存在的系統(tǒng)性角度偏差。點(diǎn)云密度pointclouddensity每平方米單位面積上激光測(cè)量點(diǎn)的平均數(shù)量。最大測(cè)量水深maximumdepth機(jī)載激光雷達(dá)能夠測(cè)量到的水深最大值。注：用被測(cè)水體在激光波長(zhǎng)的漫衰減系數(shù)的倒數(shù)(1/Ka)的倍數(shù)來(lái)表示。機(jī)載激光雷達(dá)作業(yè)時(shí)垂直于飛行航線(xiàn)的測(cè)量寬度。測(cè)量速率measurementrate機(jī)載激光雷達(dá)單位時(shí)間獲取的水底地形測(cè)量點(diǎn)數(shù)。4縮略語(yǔ)下列縮略語(yǔ)適用于本文件。IMU:慣性測(cè)量裝置(Inertialmeasurementunit)GNSS:全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Globalnavigationsatellitesystem)POS:定位定姿系統(tǒng)(Positionandorientationsystem)PPS:秒脈沖(Pulsepersecond)45基本要求5.1一般規(guī)定機(jī)載激光雷達(dá)水下地形測(cè)量應(yīng)符合下列規(guī)定：a)選用的機(jī)載平臺(tái)的供電、載重、航時(shí)、航速、航高和下視窗口等參數(shù)應(yīng)能滿(mǎn)足激光雷達(dá)用于水下地形測(cè)量工作的要求；b)機(jī)載激光雷達(dá)及相關(guān)輔助設(shè)備應(yīng)在計(jì)量檢定或校準(zhǔn)的有效期內(nèi)使用，并處于正常工作狀態(tài)；c)選用的機(jī)載激光雷達(dá)應(yīng)透明提供波形、點(diǎn)云原始數(shù)據(jù)及相應(yīng)的格式說(shuō)明；d)點(diǎn)云密度、平面精度、高程精度適用于海上環(huán)境同時(shí)滿(mǎn)足三級(jí)及以下海況、三級(jí)及以下風(fēng)力、K?小于或等于0.3m-1和水底反射率大于或等于15%等。在困難海況條件下，不能滿(mǎn)足該使用條件時(shí)，指標(biāo)允許放寬0.5倍；e)工作流程應(yīng)包括準(zhǔn)備工作、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、質(zhì)量控制和成果整理與上交；f)成果的生產(chǎn)、分發(fā)和使用應(yīng)符合保密的相關(guān)規(guī)定。5.2空間基準(zhǔn)平面坐標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)采用CGCS2000。如采用其他平面坐標(biāo)系統(tǒng)，應(yīng)與CGCS2000建立聯(lián)系。高程基準(zhǔn)應(yīng)采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，如采用其他高程基準(zhǔn)，應(yīng)與1985國(guó)家高程基準(zhǔn)建立聯(lián)系，在遠(yuǎn)離大陸的島、礁，其高程基準(zhǔn)還應(yīng)給出與當(dāng)?shù)仄骄Ｆ矫娴年P(guān)系。5.2.3深度基準(zhǔn)面深度基準(zhǔn)面應(yīng)采用理論最低潮面，根據(jù)工程需要采用其他基準(zhǔn)面的，應(yīng)給出所采用的基準(zhǔn)面與理論最低潮面以及1985國(guó)家高程基準(zhǔn)的關(guān)系，在遠(yuǎn)離大陸的島、礁，其高程基準(zhǔn)應(yīng)給出與當(dāng)?shù)仄骄Ｆ矫娴年P(guān)系。5.3時(shí)間基準(zhǔn)日期應(yīng)采用公元紀(jì)年，時(shí)間應(yīng)采用北京時(shí)間。5.4投影和分幅投影采用高斯-克呂格投影，測(cè)圖比例尺大于或等于1:2000采用1.5°帶投影，1:5000～1:10000采用3°帶投影，小于1:10000采用6°帶投影。也可根據(jù)實(shí)際需要采用其他投影。未做特定規(guī)定時(shí)，應(yīng)符合GB/T13989的要求，有特定需要時(shí)，可自由任意分幅。5.5圖式符號(hào)表示海域的圖式符號(hào)應(yīng)符合GB12319和GB/T32067的要求，表示陸域的圖式符號(hào)應(yīng)符合GB/T20257的要求。5.6點(diǎn)云密度要求點(diǎn)云密度應(yīng)滿(mǎn)足生產(chǎn)數(shù)字高程模型和表1的要求。5表1點(diǎn)云密度要求成果比例尺數(shù)字高程模型成果格網(wǎng)間距/m點(diǎn)云密度/(點(diǎn)/m2)注1:按不大于1/2數(shù)字高程模型成果格網(wǎng)間距計(jì)算點(diǎn)云密度。注2:對(duì)有特殊要求的水下地形測(cè)量，可視工程的技術(shù)要求在技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)中明確密度。注3:點(diǎn)云密度是指水下地形測(cè)量點(diǎn)云的密度。5.7點(diǎn)云平面精度點(diǎn)云平面中誤差應(yīng)符合表2的要求。表2點(diǎn)云平面中誤差單位為米成果比例尺平面中誤差注1:特殊水下地形測(cè)量工程的精度視具體工程技術(shù)要求而定。注2:d為水深(單位為米)。注3:點(diǎn)云平面精度以點(diǎn)云平面中誤差的2倍作為限差。5.8點(diǎn)云高程精度點(diǎn)云高程中誤差應(yīng)符合表3的要求。表3點(diǎn)云高程中誤差單位為米成果比例尺高程中誤差6表3(續(xù))單位為米成果比例尺高程中誤差注1:特殊水下地形測(cè)量工程的精度視具體工程技術(shù)要求而定。注2:d為水深(單位為米)。注3:點(diǎn)云高程精度以點(diǎn)云高程中誤差的2倍作為限差。產(chǎn)品元數(shù)據(jù)可基于GB/T19710確定具體元數(shù)據(jù)內(nèi)容并進(jìn)行生產(chǎn)，波形成果元數(shù)據(jù)應(yīng)包含但不限于附錄A的內(nèi)容，點(diǎn)云成果元數(shù)據(jù)應(yīng)包含但不限于附錄B的內(nèi)容。6準(zhǔn)備工作6.1需求分析項(xiàng)目啟動(dòng)前應(yīng)進(jìn)行需求分析，充分理解用戶(hù)需求，與用戶(hù)達(dá)成一致，確定測(cè)區(qū)范圍、獲取方式、成果類(lèi)型、質(zhì)量及成果形式等要求，形成需求分析報(bào)告。6.2資料收集宜收集資料如下：c)已有的外業(yè)控制點(diǎn)成果；d)測(cè)區(qū)及周邊陸域部分的各種比例尺的地形圖及相關(guān)成果，如數(shù)字高程模型、正射影像圖、地形圖行政區(qū)劃圖、交通圖等；測(cè)區(qū)及周邊水域部分海圖或航道圖等；e)其他相關(guān)資料。6.3現(xiàn)場(chǎng)踏勘現(xiàn)場(chǎng)踏勘要求如下：a)對(duì)測(cè)區(qū)的GNSS基站位置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘；b)對(duì)所收集資料的可靠性和準(zhǔn)確性進(jìn)行分析和現(xiàn)場(chǎng)判斷；c)條件允許的情況下，對(duì)測(cè)區(qū)的潮位、水體漫衰減系數(shù)等水體環(huán)境參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核。6.4儀器設(shè)備選擇選擇激光雷達(dá)應(yīng)符合以下要求：a)根據(jù)作業(yè)區(qū)域的水深概況、水底反射率和水體漫衰減系數(shù)，以及對(duì)激光點(diǎn)云密度和精度的要7求，選擇合適的飛行平臺(tái)和激光雷達(dá)，根據(jù)點(diǎn)云密度選擇設(shè)備和飛機(jī)；b)激光雷達(dá)應(yīng)經(jīng)過(guò)測(cè)距、測(cè)角和零位的檢校。選擇POS系統(tǒng)應(yīng)符合以下要求：a)機(jī)載GNSS接收機(jī)應(yīng)為高動(dòng)態(tài)測(cè)量型雙頻GNSS接收機(jī)，具備高動(dòng)態(tài)、高頻率的數(shù)據(jù)接收能力和穩(wěn)定的相位中心，采樣頻率不應(yīng)低于1Hz;b)IMU橫滾角和俯仰角精度應(yīng)優(yōu)于0.005°,偏航角精度應(yīng)優(yōu)于0.02°;c)IMU數(shù)據(jù)記錄頻率宜不低于100Hz;d)具有PPS輸出接口，能夠?qū)PS輸出到激光雷達(dá)，提供時(shí)間同步；e)POS系統(tǒng)存儲(chǔ)器應(yīng)滿(mǎn)足長(zhǎng)時(shí)間記錄和存儲(chǔ)GNSS/IMU數(shù)據(jù)、信號(hào)示標(biāo)輸入器數(shù)據(jù)及其他必要數(shù)據(jù)的要求。6.4.3地面GNSS接收機(jī)選擇地面GNSS接收機(jī)應(yīng)符合以下要求：a)地面GNSS接收機(jī)應(yīng)與機(jī)載GNSS接收機(jī)性能匹配；b)應(yīng)為測(cè)量型雙頻GNSS接收機(jī)，采樣頻率不低于1Hz;c)存儲(chǔ)器容量的選擇應(yīng)滿(mǎn)足最大飛行作業(yè)時(shí)間數(shù)據(jù)完整記錄存儲(chǔ)的要求；d)電源的選擇應(yīng)滿(mǎn)足最大飛行作業(yè)時(shí)間不斷電的要求；e)GNSS接收天線(xiàn)應(yīng)帶有抑徑板或抑徑圈，具有良好抗干擾能力。6.5技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)編寫(xiě)技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)依據(jù)項(xiàng)目的總體要求、已有資料的分析結(jié)果、項(xiàng)目的目標(biāo)等編寫(xiě)設(shè)計(jì)書(shū)。技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)包含的主要內(nèi)容如下：a)通過(guò)需求分析形成關(guān)鍵任務(wù)指標(biāo)；b)任務(wù)來(lái)源或目的及測(cè)區(qū)概況；c)已有資料及前期施測(cè)情況；d)任務(wù)總體要求，包括測(cè)區(qū)范圍、采用基準(zhǔn)、測(cè)量比例尺、圖幅和測(cè)量精度要求等；e)測(cè)量裝備及儀器檢驗(yàn)項(xiàng)目與要求；f)機(jī)載激光雷達(dá)飛行計(jì)劃、實(shí)施，地面基站架設(shè)的要求；g)數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容，包括對(duì)原始數(shù)據(jù)的處理、POS數(shù)據(jù)處理、點(diǎn)云數(shù)據(jù)解算和航帶拼接等；h)飛行數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查及成果評(píng)價(jià)的方法和內(nèi)容；i)成果提交及工作總結(jié)的要求。7數(shù)據(jù)獲取7.1綜合檢校檢校場(chǎng)宜選擇包含有尖頂房屋和平直公路的平坦路域。安置角檢校的飛行航線(xiàn)規(guī)劃按照?qǐng)D1進(jìn)行。8說(shuō)明：圖1安置角檢校飛行航線(xiàn)規(guī)劃示意檢校飛行航線(xiàn)規(guī)劃具體要求如下：a)在垂直于平直公路方向規(guī)劃飛行航線(xiàn)AB和CD,AB和CD為往返飛行的兩條航線(xiàn)；b)在規(guī)劃的往返飛行航線(xiàn)AB和CD的航跡上宜有尖頂房屋；c)同向飛行的AB和EF為兩條平行航線(xiàn)，尖頂房屋應(yīng)處于A(yíng)B和EF航線(xiàn)的旁向重疊區(qū)域內(nèi)；d)沿平直公路方向架設(shè)MN航線(xiàn)；e)平行航線(xiàn)旁向重疊度大于60%。根據(jù)測(cè)區(qū)情況，可選擇其他飛行模式進(jìn)行安置角檢校。飛行準(zhǔn)備要求如下：a)起飛前對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行加電和自檢，保證所有設(shè)備工作正常；b)起飛前檢查所有設(shè)備存儲(chǔ)介質(zhì)，保證有足夠的存儲(chǔ)空間；c)應(yīng)符合CH/T8024—2011的7.1相關(guān)規(guī)定。7.1.4綜合檢校飛行綜合檢校飛行要求如下：a)綜合檢校飛行的安置角計(jì)算結(jié)果應(yīng)按附錄C的表C.1填寫(xiě)；b)按照7.1.2航線(xiàn)規(guī)劃進(jìn)行綜合檢校飛行；c)應(yīng)符合CH/T8024—2011中7.2的相關(guān)規(guī)定。7.1.5綜合檢校報(bào)告綜合檢校報(bào)告應(yīng)包括如下內(nèi)容：a)GNSS偏心分量值、IMU偏心分量值和激光雷達(dá)偏心分量值，應(yīng)按附錄D的表D.1填寫(xiě)。b)應(yīng)在表D.1中配圖說(shuō)明GNSS、IMU和激光雷達(dá)之間位置關(guān)系。其示例可參見(jiàn)附錄E的表E.1。c)應(yīng)給出安置角綜合檢校方法和檢校結(jié)果。d)應(yīng)有檢校參數(shù)使用方法說(shuō)明。9GB/T39624—20207.2航線(xiàn)設(shè)計(jì)7.2.1航線(xiàn)分區(qū)劃分航線(xiàn)分區(qū)劃分要求如下：a)應(yīng)符合CH/T8024—2011中6.3的相關(guān)規(guī)定；b)航線(xiàn)分區(qū)應(yīng)考慮島嶼、海岸線(xiàn)和湖泊的特點(diǎn)，合理進(jìn)行航線(xiàn)分區(qū)。7.2.2航線(xiàn)設(shè)計(jì)航線(xiàn)設(shè)計(jì)要求如下：a)飛行航線(xiàn)設(shè)計(jì)兼顧GNSS基站布設(shè)和測(cè)區(qū)范圍；b)飛行高度的設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮水下及沿岸陸地的點(diǎn)云密度和精度要求，兼顧激光雷達(dá)的有效測(cè)深、測(cè)距及飛行作業(yè)的有效掃描帶寬；c)檢查航線(xiàn)垂直于采集航線(xiàn)，并至少通過(guò)每一條采集航線(xiàn)，長(zhǎng)度不小于測(cè)區(qū)總采集航線(xiàn)的1%;d)應(yīng)符合CH/T8024—2011中6.3的相關(guān)規(guī)定。7.2.3航高與航速設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)獲取的飛行航高、飛行速度與激光點(diǎn)云密度，應(yīng)滿(mǎn)足式(1)的關(guān)系： (1)式中：P?——點(diǎn)云密度，表示每平方米單位面積上激光測(cè)量點(diǎn)的平均數(shù)量，單位為點(diǎn)每平方米(點(diǎn)/m2);f——測(cè)量速率，表示單位時(shí)間獲取的水底地形測(cè)量點(diǎn)數(shù)，單位為點(diǎn)每秒(點(diǎn)/s);d——條帶寬度，表示作業(yè)時(shí)垂直于飛行航線(xiàn)的測(cè)量寬度(用航高的倍數(shù)表示);v——飛行速度，表示飛機(jī)平臺(tái)的作業(yè)飛行速度，單位為米每秒(m/s);h——飛行航高，表示飛機(jī)平臺(tái)的作業(yè)飛行高度，單位為米(m)。7.3數(shù)據(jù)獲取要求7.3.1飛行時(shí)間選擇飛行時(shí)間選擇要求如下：a)選擇氣象、水域情況和光照條件最有利的飛行時(shí)間，應(yīng)選擇水域無(wú)結(jié)冰、無(wú)雨雪、三級(jí)及以下海況等時(shí)間，同時(shí)兼顧飛行時(shí)的云量、能見(jiàn)度等因素；b)應(yīng)符合CH/T8024—2011的6.2相關(guān)規(guī)定。7.3.2點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取要求點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取要求如下：a)明確作業(yè)飛行區(qū)域、面積、水質(zhì)和水下地形情況；b)明確點(diǎn)云密度、平面精度和高程精度的數(shù)據(jù)質(zhì)量要求；c)明確GNSS信號(hào)和有效衛(wèi)星數(shù)要求；d)根據(jù)飛行環(huán)境、作業(yè)要求、激光雷達(dá)技術(shù)指標(biāo)，確定作業(yè)飛行高度和速度；e)根據(jù)測(cè)區(qū)內(nèi)影響激光探測(cè)的水體光學(xué)參數(shù)變化，設(shè)置激光雷達(dá)的參數(shù)；f)航帶旁向重疊度不小于10%,并根據(jù)航帶內(nèi)水下地形起伏情況適當(dāng)提高航帶旁向重疊度。7.3.3數(shù)據(jù)獲取成果要求數(shù)據(jù)獲取成果要求如下：a)數(shù)據(jù)獲取成果包括：機(jī)載激光雷達(dá)原始數(shù)據(jù)、飛行航線(xiàn)和姿態(tài)數(shù)據(jù)、地面基站控制點(diǎn)坐標(biāo)和基b)激光雷達(dá)原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式為配套解算軟件支持的數(shù)據(jù)格式；c)POS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式應(yīng)符合CH/T8024—2011中8.2的相關(guān)規(guī)定。7.3.4基站布設(shè)與測(cè)量要求基站布設(shè)與測(cè)量要求如下：a)當(dāng)采用差分GNSS定位技術(shù)時(shí)應(yīng)布設(shè)地面基站，無(wú)法布設(shè)基站時(shí)采用GNSS精密單點(diǎn)定位b)地面基站應(yīng)靠近作業(yè)飛行區(qū)域，并與測(cè)線(xiàn)兩端點(diǎn)的距離保持大致等距；c)測(cè)區(qū)內(nèi)任意位置與最近基站間距離應(yīng)符合表4的規(guī)定。表4測(cè)區(qū)內(nèi)任意位置與最近基站間距離要求成圖比例尺測(cè)區(qū)內(nèi)任意位置與最近基站間距離/km7.4數(shù)據(jù)獲取飛行數(shù)據(jù)獲取飛行要求如下：a)數(shù)據(jù)獲取飛行的飛行記錄表應(yīng)按附錄F的表F.1填寫(xiě)；b)數(shù)據(jù)獲取飛行應(yīng)符合CH/T8024—2011的7.3、7.4和7.5相關(guān)規(guī)定；c)飛行過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)各配套設(shè)備的運(yùn)行、數(shù)據(jù)記錄等工作狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)處理出現(xiàn)的問(wèn)題；當(dāng)檢測(cè)到不符合飛行數(shù)據(jù)獲取要求，或系統(tǒng)發(fā)生故障，應(yīng)立即停止作業(yè)；d)飛機(jī)停穩(wěn)后，先關(guān)閉激光雷達(dá)和POS系統(tǒng)電源，再關(guān)閉飛機(jī)電源；e)每個(gè)飛行架次后，應(yīng)及時(shí)解算并檢查數(shù)據(jù)情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)查明原因并調(diào)整飛行計(jì)劃；f)結(jié)束飛行后，應(yīng)及時(shí)將獲取的所有數(shù)據(jù)備份于安全的存儲(chǔ)介質(zhì)。7.5數(shù)據(jù)補(bǔ)測(cè)以下情況應(yīng)進(jìn)行航線(xiàn)補(bǔ)測(cè)：a)由于激光雷達(dá)、POS、水域情況等原因，無(wú)法獲取該條航線(xiàn)內(nèi)有效的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)或POSb)激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)無(wú)法滿(mǎn)足該條航線(xiàn)成果點(diǎn)云密度或精度要求。以下情況應(yīng)進(jìn)行遺漏補(bǔ)測(cè)：a)GNSS短時(shí)失鎖引起航線(xiàn)內(nèi)局部數(shù)據(jù)無(wú)法滿(mǎn)足要求；b)因飛行姿態(tài)引起激光點(diǎn)云航線(xiàn)數(shù)據(jù)拼接時(shí)出現(xiàn)局部數(shù)據(jù)缺失；c)因水下復(fù)雜地形變化引起激光點(diǎn)云航線(xiàn)數(shù)據(jù)拼接時(shí)出現(xiàn)局部數(shù)據(jù)缺失。8數(shù)據(jù)處理8.1數(shù)據(jù)處理流程機(jī)載激光水下地形測(cè)量數(shù)據(jù)處理的主要流程見(jiàn)圖2,必要時(shí)可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。數(shù)據(jù)整理數(shù)據(jù)整理驗(yàn)湖、基站數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)檢校導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)波形去噪數(shù)據(jù)融合水體波形目標(biāo)回波探測(cè)水面分量水底分量水體折射率陸地波形目標(biāo)回波探測(cè)水面分量陸地分量發(fā)射與反射位置提取精度檢查數(shù)字水深橫型激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理POS數(shù)據(jù)處理激光問(wèn)波信號(hào)激光發(fā)射信號(hào)航帶拼接與系統(tǒng)誤差改正波形數(shù)據(jù)預(yù)處理水下地形模型點(diǎn)云數(shù)搭解算水下地形圖激光發(fā)射角波形分類(lèi)成果制作波形信號(hào)點(diǎn)云數(shù)據(jù)水深圖圖2機(jī)載激光水下地形測(cè)量數(shù)據(jù)處理流程8.2數(shù)據(jù)整理數(shù)據(jù)獲取后，應(yīng)對(duì)激光雷達(dá)、移動(dòng)站IMU/GNSS、基站GNSS、飛行記錄等數(shù)據(jù)進(jìn)行整理并檢查數(shù)據(jù)的完整性。整理后的數(shù)據(jù)應(yīng)包括以下內(nèi)容：a)激光雷達(dá)原始數(shù)據(jù)；b)移動(dòng)站IMU/GNSS數(shù)據(jù)；c)基站GNSS觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)；d)水體漫衰減系數(shù)、折射率、潮位等與數(shù)據(jù)處理及成果質(zhì)量檢核相關(guān)的其他數(shù)據(jù)信息。8.3波形數(shù)據(jù)處理8.3.1波形數(shù)據(jù)預(yù)處理按照激光發(fā)射時(shí)序、航高、水深以及回波強(qiáng)度等統(tǒng)計(jì)特性，從回波波形數(shù)據(jù)中截取包含激光發(fā)射、海表反射、水體散射和水底反射信息的有效部分。采用數(shù)字信號(hào)濾波等方法將系統(tǒng)硬件、傳播介質(zhì)以及背景等因素對(duì)回波波形強(qiáng)度所造成的隨機(jī)干擾消除，確保處理后的回波波形平滑唯一。按照回波波形的時(shí)域、頻域等特征，將回波波形分成陸地波形和水體波形。8.3.4發(fā)射和反射位置提取根據(jù)激光發(fā)射信號(hào)的波形特征，提取激光發(fā)射位置。根據(jù)反射信號(hào)的波形特征，提取陸地波形的地表反射位置，以及水體波形的海表和水底反射位置，按照陸地、水體表面和水底對(duì)反射位置特征進(jìn)行標(biāo)識(shí)。對(duì)IMU/GNSS數(shù)據(jù)和基站GNSS數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，獲得傳感器高精度的位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)。8.5點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理8.5.1點(diǎn)云數(shù)據(jù)解算根據(jù)激光的傳播過(guò)程與系統(tǒng)內(nèi)部各數(shù)據(jù)采集單元間的空間位置關(guān)系，在采集時(shí)間同步的條件下經(jīng)過(guò)水體折射率改正計(jì)算測(cè)區(qū)范圍內(nèi)所得目標(biāo)反射界面的空間位置，形成點(diǎn)云數(shù)據(jù)。按照CH/T8023中點(diǎn)云數(shù)據(jù)解算要求進(jìn)行。8.5.2航帶拼接和系統(tǒng)誤差改正航帶拼接時(shí)，不同航帶間(含同架次和不同架次)點(diǎn)云數(shù)據(jù)同名點(diǎn)的平面位置中誤差應(yīng)小于平均點(diǎn)云間距，高程中誤差應(yīng)不大于表3規(guī)定中誤差。8.5.3點(diǎn)云標(biāo)識(shí)和改正對(duì)解算后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，要求如下：a)根據(jù)激光雷達(dá)反射位置特征標(biāo)識(shí)，對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)按照水面、水底及陸面進(jìn)行標(biāo)識(shí)；b)將明顯低于水底/陸地地表的點(diǎn)、明顯高于地表目標(biāo)的點(diǎn)和明顯高于水面且標(biāo)識(shí)為水底的點(diǎn)進(jìn)行剔除；c)可根據(jù)海面點(diǎn)云擬合波浪形態(tài)，進(jìn)行水底點(diǎn)云位置改正。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)編輯及各項(xiàng)改正后，采用檢查航線(xiàn)和采集航線(xiàn)交叉比對(duì)的方式，檢查水下激光點(diǎn)云對(duì)應(yīng)的高程精度，高程中誤差應(yīng)不大于表3中高程中誤差的√2倍。8.6成果制作水下地形圖是按照一定投影標(biāo)準(zhǔn)與比例尺編繪，并以等高線(xiàn)表示水下地形起伏與地理空間位置的地圖產(chǎn)品。水下地形圖制作中地圖注記、圖式及圖廓等具體要素應(yīng)符合GB/T20257中的相關(guān)要求。水深圖是按照一定投影標(biāo)準(zhǔn)與比例尺編繪，并以等深線(xiàn)表示區(qū)域水深變化與地理空間位置的地圖產(chǎn)品。水深圖制作中地圖注記、圖式及圖廓等具體要素可按照GB12319和GB/T32067中的相關(guān)要求。水下地形模型采用格網(wǎng)及其交點(diǎn)上的高程數(shù)據(jù)描述區(qū)域范圍內(nèi)水下地形形態(tài)的空間分布，水下地形模型的制作應(yīng)符合CH/T9009.2和CH/T9008.2中的相關(guān)要求。數(shù)字水深模型采用格網(wǎng)及其交點(diǎn)上的水深數(shù)據(jù)描述區(qū)域范圍內(nèi)水深變化及其空間分布，數(shù)字水深模型的制作應(yīng)符合CH/Z9026中的相關(guān)要求。9成果質(zhì)量檢查9.1成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收成果質(zhì)量檢查驗(yàn)收應(yīng)符合GB/T24356和GB/T18316的相關(guān)要求，且滿(mǎn)足技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)的要求。作業(yè)成果應(yīng)依次通過(guò)測(cè)繪單位作業(yè)部門(mén)的過(guò)程檢查、測(cè)繪單位質(zhì)量管理部門(mén)的最終檢查和生產(chǎn)委托方的驗(yàn)收。各級(jí)檢查工作應(yīng)獨(dú)立進(jìn)行，不應(yīng)省略或代替。各級(jí)在檢查、驗(yàn)收中，如發(fā)現(xiàn)成果不符合要求時(shí)，應(yīng)退回有關(guān)單位或部門(mén)處理。9.2原始采集成果的檢查原始采集成果的檢查內(nèi)容應(yīng)包括：a)激光雷達(dá)的綜合檢校參數(shù)的正確性；b)波形數(shù)據(jù)的完整性；c)POS數(shù)據(jù)的完整性；d)點(diǎn)云的重疊度和完整性；e)點(diǎn)云密度；f)點(diǎn)云噪聲；g)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的平面精度和高程精度。9.3后處理成果檢查9.3.1水下地形圖水下地形圖質(zhì)量檢查的內(nèi)容應(yīng)包括：a)水下地形圖特征點(diǎn)、等高線(xiàn)與點(diǎn)云數(shù)據(jù)符合性；b)水下地形圖高程數(shù)據(jù)與點(diǎn)云數(shù)據(jù)符合性；c)水下地形圖與水下數(shù)字地形模型的套合精度；d)GB/T17278規(guī)定的其他質(zhì)量檢查內(nèi)容。水深圖質(zhì)量檢查的內(nèi)容應(yīng)包括：a)基面轉(zhuǎn)換關(guān)系的準(zhǔn)確性；b)水深圖與水下地形圖數(shù)據(jù)的符合性；c)地物地貌的標(biāo)注與位置的符合性；d)GB12327規(guī)定的其他質(zhì)量檢查內(nèi)容。水下地形模型質(zhì)量檢查的內(nèi)容應(yīng)包括：a)水下地形模型格網(wǎng)與點(diǎn)云數(shù)據(jù)符合性；b)水下地形模型覆蓋范圍及格網(wǎng)尺寸的正確性；c)GB/T17278規(guī)定的其他質(zhì)量檢查內(nèi)容。數(shù)字水深模型質(zhì)量檢查的內(nèi)容應(yīng)包括：a)數(shù)字水深模型格網(wǎng)與點(diǎn)云數(shù)據(jù)符合性；b)數(shù)字水深模型覆蓋范圍及格網(wǎng)尺寸的正確性；c)CH/Z9026規(guī)定的其他質(zhì)量檢查內(nèi)容。10成果整理與上交10.1成果提交要求成果提交應(yīng)符合下列要求；b)各項(xiàng)作業(yè)記錄、技術(shù)資料和成果數(shù)據(jù)完整。10.2成果提交內(nèi)容成果提交內(nèi)容主要包括；a)技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)；b)設(shè)備校驗(yàn)的相關(guān)資料；c)測(cè)繪儀器檢定證書(shū)；d)原始數(shù)據(jù)及成果圖件；e)元數(shù)據(jù)；f)技術(shù)總結(jié)；g)檢查報(bào)告與驗(yàn)收?qǐng)?bào)告；h)其他相關(guān)資料。(規(guī)范性附錄)波形成果元數(shù)據(jù)波形成果元數(shù)據(jù)的基本內(nèi)容見(jiàn)表A.1。表A.1波形成果元數(shù)據(jù)序號(hào)數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)類(lèi)型約束條件填寫(xiě)說(shuō)明1項(xiàng)目名稱(chēng)字符串必填2項(xiàng)目編號(hào)字符串可選3成果生產(chǎn)單位名稱(chēng)字符串必填4儀器生產(chǎn)單位名稱(chēng)字符串必填5儀器名稱(chēng)字符串必填6儀器型號(hào)字符串必填7儀器編號(hào)字符串必填8儀器固件版本號(hào)字符串必填Major.Minor.Release.Build例如2.0.1.33659成果采集日期字符串必填2019-09-0409:09:00測(cè)量條帶編號(hào)字符串可選波形個(gè)數(shù)字符串必填數(shù)據(jù)的波形個(gè)數(shù)單位字符串必填單位：納秒(ns)碼盤(pán)分辨率字符串必填單圈的碼盤(pán)計(jì)數(shù)值角度單位字符串必填單位：度(°)坐標(biāo)單位字符串必填單位：米(m)波形通道數(shù)字符串必填共有幾個(gè)波形通道波形通道描述字符串必填通道一為紅外通道，通道二為淺水通道，通道三為深水通道波形種類(lèi)字符串必填共有幾種波形波形種類(lèi)描述字符串必填陸地波形，無(wú)水底的水體波形，有水底的水體波形主波零位字符串必填主波采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)間計(jì)數(shù)值碼盤(pán)零位字符串必填掃描零位角對(duì)應(yīng)的碼盤(pán)計(jì)數(shù)值波形數(shù)據(jù)格式字符串必填GB/T39624—2020序號(hào)數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)類(lèi)型約束條件填寫(xiě)說(shuō)明大地基準(zhǔn)字符串必填平面坐標(biāo)系字符串必填高程基準(zhǔn)字符串必填數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)分字符串必填數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查單位字符串必填數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查日期字符串必填(規(guī)范性附錄)點(diǎn)云成果元數(shù)據(jù)點(diǎn)云成果元數(shù)據(jù)的基本內(nèi)容見(jiàn)表B.1。表B.1點(diǎn)云成果元數(shù)據(jù)序號(hào)數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)類(lèi)型約束條件填寫(xiě)說(shuō)明1項(xiàng)目名稱(chēng)字符串必填2項(xiàng)目編號(hào)字符串可選3成果生產(chǎn)單位名稱(chēng)字符串必填4儀器生產(chǎn)單位名稱(chēng)字符串必填5儀器名稱(chēng)字符串必填6儀器型號(hào)字符串必填7儀器編號(hào)字符串必填8儀器固件版本號(hào)字符串必填Major.Minor.Release.Build例如2.0.1.33659成果采集日期字符串必填2019-09-0409:09:00測(cè)量條帶編號(hào)字符串可選點(diǎn)云個(gè)數(shù)字符串必填數(shù)據(jù)的點(diǎn)云個(gè)數(shù)灰度分辨率字符串必填坐標(biāo)單位字符串必填單位：米(m)點(diǎn)云分類(lèi)數(shù)字符串必填共有幾種點(diǎn)云類(lèi)型點(diǎn)云類(lèi)型描述字符串必填陸地，水面，水底，水中點(diǎn)云數(shù)據(jù)格式字符串必填大地基準(zhǔn)字符串必填平面坐標(biāo)系字符串必填高程基準(zhǔn)字符串必填數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)分字符串必填數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查單位字符串必填數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查日期字符串必填項(xiàng)目名稱(chēng)字符串必填項(xiàng)目編號(hào)字符串可選GB/T39624—2020表B.1(續(xù))序號(hào)數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)類(lèi)型約束條件填寫(xiě)說(shuō)明成果生