《主被動融合淺水水下地形提取技術規(guī)范》編制說明

《主被動融合淺水水下地形提取技術規(guī)范》

編制說明

一、工作簡況

（一）任務來源

本標準由南京大學提出，由中國國際科技促進會歸口，【2023】中科促標字第1031號

《關于開展〈主被動融合淺水水下地形提取技術規(guī)范〉團體標準立項通知》，項目計劃編

號為CI2023442。

（二）制定背景

為主被動融合淺水水下地形提取制定標準具有必要性。水下地形數(shù)據(jù)作為基礎地理信

息數(shù)據(jù)，是港島建設、資源開發(fā)、航行安全、海洋救護、生態(tài)保護等應用的基礎保障。利

用主被動融合水下地形反演技術獲取近岸水深較淺的海域和遠海島礁海域，可以及時獲取

并更新水下地形，填補數(shù)據(jù)空白，助力經(jīng)濟和國防發(fā)展。但是目前國內(nèi)外缺乏相關標準規(guī)

范，嚴重影響該技術發(fā)展。

為主被動融合淺水水下地形提取制定標準具有可行性。近年來，星載激光雷達和越來

越多光學遙感衛(wèi)星載荷在軌運行，豐富的數(shù)據(jù)源為主被動融合淺水水下地形提取提供了新

的數(shù)據(jù)契機。同時，主被動融合水下地形提取技術發(fā)展迅速，目前具備淺海水下地形提取

能力。近五年，南京大學研究團隊多次海上實驗，完成了主被動融合淺水水下地形提取關

鍵技術驗證，提取了南沙海域70萬平方公里20米以淺所有島礁水下地形數(shù)據(jù)，填補了部分

關鍵島礁精細水下地形數(shù)據(jù)空白，精度國際領先。

（三）起草單位

南京大學等眾多高?？蒲性核?。

（四）主要工作過程

4.1起草階段

4.1.1成立標準制定工作組

2023年7月，南京大學牽頭成立標準制定工作組。開始資料調(diào)研、技術驗證等，其他

參與單位和人員負責標準完善、技術驗證等工作。

4.1.2確定工作計劃

2

2023年8月，南京大學作為項目承擔單位，與項目參與單位進行了聯(lián)系，成立了標準

修訂編制組編制組，初步擬定了標準編制的工作目標、工作內(nèi)容，討論了在標準制訂過程

中可能遇到的問題，按照任務書的要求，確定了標準工作計劃。

2023年10月，完成標準內(nèi)容的起草。確定標準技術內(nèi)容為數(shù)據(jù)準備與處理、水下地形

提取算法、精度評價和成果提交3大部分。數(shù)據(jù)準備與處理包括遙感影像篩選、遙感影像

處理、水深數(shù)據(jù)處理3個部分，水下地形提取算法包括比值法、多項式法、神經(jīng)網(wǎng)絡法3個

部分。

計劃于11月份完成標準進行意見征求、專家審查工作。根據(jù)征求的意見和專家的審查

意見對標準進行修改、完善。

計劃于12月份獲得標準的批準，進行標準的發(fā)布和推廣工作。

4.1.3查詢國內(nèi)外相關標準和文獻資料

主被動融合淺水水下地形提取尚無國內(nèi)外相關標準。標準制定工作組在編寫過程中查

詢參考了測深、遙感相關領域的國內(nèi)外標準。

在標準編寫過程中，參考了《GB/T14950-2009攝影測量與遙感術語》《GB/T

17501-2017海洋工程地形測量規(guī)范》《GB/T50228-2011工程測量基本術語標準》中的

標準術語；參考了《GB/T15968-2008遙感影像平面圖制作規(guī)范》中的遙感影像處理方法；

參考了《GB/T18316-2008數(shù)字測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》《GB/T24356-2009測繪成果

質(zhì)量檢查與驗收》中的成果質(zhì)量檢查與驗收要求；參考了《GB/T13989-2012國家基本比

例尺地形圖分幅和編號》《GB/T18317-2001專題地圖信息分類與代碼》《GB/T20257-

2017（所有部分）國家基本比例尺地圖圖式》《GB/T32067-2015海洋要素圖式圖例及

符號》中的地圖繪制要求等。

目前，國內(nèi)已有使用聲吶、激光雷達等主動測深的標準和大量遙感領域的相關標準。

在該標準編寫過程中，參考了《GB/T39264-2020機載激光雷達水下地形測量技術規(guī)范》

的水下地形測量技術流程和成果提交部分，參考了《T/CSF012-2021區(qū)域人工林資源面

積遙感監(jiān)測技術規(guī)程》中的遙感影像處理部分等。

4.1.4形成標準草案

2023年11月，標準制定工作組完成標準草案。標準文本包括范圍、規(guī)范性引用文件、

術語和定義、技術流程、數(shù)據(jù)準備與處理、水下地形提取方法、成果質(zhì)量檢查、成果整理

與上交八個部分。

4.1.5形成標準討論稿和編制說明

3

標準草案完成后工作小組開展內(nèi)部審查和修改工作。工作小組針對標準格式和標準中

的關鍵技術指標再次進行討論，根據(jù)標準專家的修改意見，對標準草案進行修改。

經(jīng)過各成員的討論、修改和檢查，工作小組形成標準討論稿和編制說明。

二、標準編制原則、主要內(nèi)容及其確定依據(jù)，修訂標準時，還包括修訂前后

技術內(nèi)容的對比

（一）標準的編寫原則

（1）先進性

南京大學研究團隊長期從事光學衛(wèi)星水下遙感研究，突破了衛(wèi)星遙感水下光學信號極

微弱條件下淺水水下地形高精度提取等難題，近五年開展多次海上實驗，獲得第一手淺水

實測數(shù)據(jù)，完成了關鍵技術驗證。團隊提取了南沙海域70萬平方公里20m以淺所有島礁水

下地形數(shù)據(jù)，填補了部分關鍵島礁精細水下地形數(shù)據(jù)空白，精度國際領先。以此為基礎制

定主被動融合淺水水下地形提取標準，滿足先進性的編寫要求。

（2）適用性

標準針對主被動融合淺水水下地形提取技術，充分調(diào)研了測繪相關行業(yè)和其它行業(yè)單

位的意見，開展了大量試驗，使標準的制定更加有利于生產(chǎn)和使用，滿足適用性的編寫要

求。

（3）可操作性

本標準對遙感影像的處理流程與《GB/T14950-2009攝影測量與遙感術語》相一致，

同時根據(jù)水下地形提取的要求對遙感影像的要求進行了完善和細化。本標準基于項目組多

次海上實驗的基礎，給出了主被動融合淺水水下地形提取的具體操作步驟和技術流程，滿

足可操作性的編寫要求。

（4）實用性

本標準針對主被動融合淺水水下地形提取技術，從基本技術要求，遙感影像處理、測

深數(shù)據(jù)處理、水下地形提取算法、提取精度驗證等方面進行了充分考慮。標準規(guī)范了遙感

影像處理的方法和要求，保證經(jīng)過處理的影像可以滿足水下地形提取的質(zhì)量要求；標準給

出了三種主被動融合水下地形提取方法，提供了不同方法的要求和計算流程；標準規(guī)范了

實測數(shù)據(jù)的處理流程和精度驗證方法，統(tǒng)一精度評價指標可以對水下地形提取成果進行直

4

觀的比較和公正客觀的評價，滿足實用性的編寫要求。

（5）規(guī)范性

規(guī)范中的術語及內(nèi)容與《GB/T14950-2009攝影測量與遙感術語》、《GB/T15968-

2008遙感影像平面圖制作規(guī)范》等相關標準保持一致。標準編制的所有階段均遵守國家

標準《GB/T1.1-2020標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)

定，滿足規(guī)范性的編寫要求。

（二）提出本標準的依據(jù)

本標準技術流程基于南京大學研究團隊多年來開展的海上實驗和主被動融合淺水水下

地形提取作業(yè)。具體參數(shù)來源于項目研究成果以及各單位在本領域各自積累的相關研究結(jié)

果和應用成果。

（三）制定本標準的基礎

南京大學研究團隊多年致力于敏感海域水下三維地形提取、快速三維精細建模、南海

島礁遙感動態(tài)監(jiān)測等研究，突破了衛(wèi)星遙感水下光學信號極微弱條件下淺水水下地形高精

度提取等難題。南海典型島礁水下三維地形提取精度、快速三維精細建模精度國際領先，

南海島礁遙感動態(tài)監(jiān)測技術國內(nèi)領先。發(fā)表SCI論文100余篇，授權(quán)專利28件，呈交信息專

報10余份。

（四）實驗內(nèi)容

團隊近五年赴南沙、西沙、北海、泉州、平潭、舟山、威海等地開展多次海上實驗，

歷時150天，船行1萬余公里，獲得第一手淺水實測數(shù)據(jù)，完成了關鍵技術驗證。實驗內(nèi)容

包含水下三維地形測量、水質(zhì)與底質(zhì)測量、島礁戰(zhàn)略地位狀況調(diào)查掌握、島礁無人機影像

拍攝等。

(五)實際應用效果

團隊長期從事光學衛(wèi)星水下遙感研究，主持承擔國家863計劃重點項目課題、國家重

點研發(fā)計劃項目、中央部門重點項目任務等20余項。團隊提取了南沙海域70萬平方公里20

米以淺所有島礁水下地形數(shù)據(jù)，填補了部分關鍵島礁精細水下地形數(shù)據(jù)空白，精度國際領

先。目前已經(jīng)完成包括礁盤三維地形、島礁動態(tài)監(jiān)測在內(nèi)的8大南海數(shù)據(jù)庫建設，自主研

發(fā)的平臺部署中央部門業(yè)務化運行，成功保障中央重大活動。

三、試驗驗證的分析、綜述報告，技術經(jīng)濟論證，預期的經(jīng)濟效益、社會效

5

益和生態(tài)效益

（一）主要試驗分析

本標準給出了多種水下地形提取方法，可以根據(jù)遙感影像和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)情況進行選

擇，包括比值法、多項式法、神經(jīng)網(wǎng)絡法，標準給出了使用的波段要求和數(shù)學公式。

精度評價參考了遙感影像制圖的相關標準，評價指標使用了均方根誤差和平均相對誤

差。質(zhì)量檢查的色彩和像素要求來源于團隊實際作業(yè)經(jīng)驗，產(chǎn)品質(zhì)量檢查與驗收應符合

《GB/T24356測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》和《GB/T18316數(shù)字測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》

的相關要求。地圖注記、圖式及圖廓等具體要素應符合《GB/T20257（所有部分）國家

基本比例尺地圖圖式》中的相關要求。

以南海地區(qū)安達礁為例，南京大學研究團隊在該海域進行實驗并收集了大量實際測深

數(shù)據(jù)，使用比值法、多項式法和神經(jīng)網(wǎng)絡法對哨兵二號衛(wèi)星影像對該海域進行了水下地形

提取作業(yè)。結(jié)果如圖1所示。

圖1安達礁水下地形提取結(jié)果：(a)比值法，(b)多項式法，(c)神經(jīng)網(wǎng)絡法

其中，使用比值法的水下地形提取結(jié)果均方根誤差為1.58米，平均相對誤差為16%。

使用多項式法的水下地形提取結(jié)果均方根誤差為1.16米，平均相對誤差為11%。使用神經(jīng)

網(wǎng)絡法的水下地形提取結(jié)果均方根誤差為1.12米，平均相對誤差為12%。

（二）預期的經(jīng)濟效果

我國海域廣闊，海域面積約300萬平方千米，大陸海岸線長1.8萬千米，島嶼海岸線長

1.4萬千米。以我國實施的908海洋調(diào)查專項為例，該項目歷時8年、出動測量船近100艘，

測量面積不及我國管轄海域八分之一。我國近海20米以淺光學衛(wèi)星可測海域約為2萬多平

方公里，按傳統(tǒng)聲吶法淺水區(qū)平均測深價格4萬元/平方公里計算，對這些海域測深需要花

6

費約10億元和大量時間，使用主被動融合水下地形提取花費降低百倍，同時精度高于純被

動光學衛(wèi)星遙感水下地形提取。

在社會效益方面，利用主被動融合技術獲取近岸水深較淺海域水下地形，有利于促進

近海養(yǎng)殖業(yè)、航運和港口行業(yè)、近?？蒲?、旅游業(yè)等多種行業(yè)的發(fā)展；利用該技術提取遠

海島礁水下地形，可以填補我國數(shù)據(jù)空白，助力島礁建設和國防安全建設。

四、與國際、國外同類標準技術內(nèi)容的對比情況，或者與測試的國外樣品、

樣機的有關數(shù)據(jù)對比情況

無。

五、以國際標準為基礎的起草情況，以及是否合規(guī)引用或者采用國際國外標

準，并說明未采用國際標準的原因

無。

六、與有關法律、行政法規(guī)及相關標準的關系

1、按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》

要求進行編寫。

2、參照相關法律、法規(guī)和規(guī)定，在編制過程中著重考慮了先進性、適用性、可操作

性、實用性和規(guī)范性。

3、遵守和符合相關法律法規(guī)和強制性標準要求。

七、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

無。

八、涉及專利的有關說明

無。

九、實施標準的要求，以及組織措施、技術措施、過渡期和實施日期的建議

等措施建議

通過廣泛收集意見和建議對標準進行完善。建議國家、行業(yè)協(xié)會開展本標準應用技術

的培訓、宣傳工作，在科學研究、生產(chǎn)加工、市場營銷和人才培養(yǎng)等各個方面起到指導和

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引領作用。

十、其他應當說明的事項。

無。

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團體標準

《主被動融合淺水水下地形提取技術規(guī)范》

編制說明書

2023年11月

《主被動融合淺水水下地形提取技術規(guī)范》

編制說明

一、工作簡況

（一）任務來源

本標準由南京大學提出，由中國國際科技促進會歸口，【2023】中科促標字第1031號

《關于開展〈主被動融合淺水水下地形提取技術規(guī)范〉團體標準立項通知》，項目計劃編

號為CI2023442。

（二）制定背景

為主被動融合淺水水下地形提取制定標準具有必要性。水下地形數(shù)據(jù)作為基礎地理信

息數(shù)據(jù)，是港島建設、資源開發(fā)、航行安全、海洋救護、生態(tài)保護等應用的基礎保障。利

用主被動融合水下地形反演技術獲取近岸水深較淺的海域和遠海島礁海域，可以及時獲取

并更新水下地形，填補數(shù)據(jù)空白，助力經(jīng)濟和國防發(fā)展。但是目前國內(nèi)外缺乏相關標準規(guī)

范，嚴重影響該技術發(fā)展。

為主被動融合淺水水下地形提取制定標準具有可行性。近年來，星載激光雷達和越來

越多光學遙感衛(wèi)星載荷在軌運行，豐富的數(shù)據(jù)源為主被動融合淺水水下地形提取提供了新

的數(shù)據(jù)契機。同時，主被動融合水下地形提取技術發(fā)展迅速，目前具備淺海水下地形提取

能力。近五年，南京大學研究團隊多次海上實驗，完成了主被動融合淺水水下地形提取關

鍵技術驗證，提取了南沙海域70萬平方公里20米以淺所有島礁水下地形數(shù)據(jù)，填補了部分

關鍵島礁精細水下地形數(shù)據(jù)空白，精度國際領先。

（三）起草單位

南京大學等眾多高?？蒲性核?。

（四）主要工作過程

4.1起草階段

4.1.1成立標準制定工作組

2023年7月，南京大學牽頭成立標準制定工作組。開始資料調(diào)研、技術驗證等，其他

參與單位和人員負責標準完善、技術驗證等工作。

4.1.2確定工作計劃

2

2023年8月，南京大學作為項目承擔單位，與項目參與單位進行了聯(lián)系，成立了標準

修訂編制組編制組，初步擬定了標準編制的工作目標、工作內(nèi)容，討論了在標準制訂過程

中可能遇到的問題，按照任務書的要求，確定了標準工作計劃。

2023年10月，完成標準內(nèi)容的起草。確定標準技術內(nèi)容為數(shù)據(jù)準備與處理、水下地形

提取算法、精度評價和成果提交3大部分。數(shù)據(jù)準備與處理包括遙感影像篩選、遙感影像

處理、水深數(shù)據(jù)處理3個部分，水下地形提取算法包括比值法、多項式法、神經(jīng)網(wǎng)絡法3個

部分。

計劃于11月份完成標準進行意見征求、專家審查工作。根據(jù)征求的意見和專家的審查

意見對標準進行修改、完善。

計劃于12月份獲得標準的批準，進行標準的發(fā)布和推廣工作。

4.1.3查詢國內(nèi)外相關標準和文獻資料

主被動融合淺水水下地形提取尚無國內(nèi)外相關標準。標準制定工作組在編寫過程中查

詢參