《主動激光衛(wèi)星淺水水下地形提取技術(shù)規(guī)范》編制說明

《主動激光衛(wèi)星淺水水下地形提取技術(shù)規(guī)范》

編制說明

一、工作簡況

（一）任務(wù)來源

本標(biāo)準(zhǔn)由南京大學(xué)提出，由中國國際科技促進(jìn)會歸口，【2023】中科促標(biāo)字第1030號

《關(guān)于開展〈主動激光衛(wèi)星淺水水下地形提取技術(shù)規(guī)范〉團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項通知》，本團(tuán)體標(biāo)

準(zhǔn)進(jìn)行立項，項目計劃編號為CI2023441。

（二）制定背景

為主動激光衛(wèi)星淺水水下地形提取制定標(biāo)準(zhǔn)具有必要性。水下地形數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)地理

信息數(shù)據(jù)，是港島建設(shè)、資源開發(fā)、航行安全、海洋救護(hù)、生態(tài)保護(hù)等應(yīng)用的基礎(chǔ)保障。

我國海域面積廣闊，據(jù)統(tǒng)計我國海域水深在50米以內(nèi)的海域面積達(dá)50萬平方公里。渤海灣

平均水深為18米左右，最大水深也只有30多米；黃海海域和東海也有比較大的淺水區(qū)；相

對而言，臺灣海峽和南海海域水深小于50米的區(qū)域較小。但考慮到船載聲吶和機(jī)載激光雷

達(dá)難以抵近遠(yuǎn)離大陸、敵情復(fù)雜的島礁和險灘，而主動激光衛(wèi)星具有主動式測量、精度高、

覆蓋面廣、可重復(fù)觀測等優(yōu)點，特別適合于淺海水深探測，可以在淺水水深測量時成為船

載聲納數(shù)據(jù)的有效補(bǔ)充。主動激光衛(wèi)星已在海洋淺海深度提取、海岸線調(diào)查、軍事偵查等

調(diào)查具有重要地位。但是目前國內(nèi)外缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，嚴(yán)重影響該技術(shù)發(fā)展。

為主動激光衛(wèi)星淺水水下地形提取制定標(biāo)準(zhǔn)具有可行性。近年來，在軌運行的主動激

光衛(wèi)星為全球沿岸淺水水下地形提供了豐富的數(shù)據(jù)源，針對主動激光衛(wèi)星淺水水下地形提

取技術(shù)研究越來越多。同時，主動激光衛(wèi)星淺水水下地形提取技術(shù)發(fā)展迅速，目前具備淺

水水下地形提取能力。近五年，南京大學(xué)研究團(tuán)隊多次海上實驗，完成了主動激光單光子

水深提取與全鏈路點云校正，驗證了南沙海域島礁水下地形測深結(jié)果，測深精度國際領(lǐng)先。

（三）起草單位

南京大學(xué)等眾多高?？蒲性核?。

（四）主要工作過程

4.1起草階段

2

4.1.1成立標(biāo)準(zhǔn)制定工作組

2023年7月，南京大學(xué)牽頭成立標(biāo)準(zhǔn)制定工作組。開始資料調(diào)研、技術(shù)驗證等，其他

參與單位和人員負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)完善、技術(shù)驗證等工作。

4.1.2確定工作計劃

2023年8月，南京大學(xué)作為項目承擔(dān)單位，與項目參與單位進(jìn)行了聯(lián)系，成立了標(biāo)準(zhǔn)

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

中可能遇到的問題，按照任務(wù)書的要求，確定了標(biāo)準(zhǔn)工作計劃。

2023年10月，完成標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的起草。確定標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容為數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與處理、點云校正、

精度評價和成果提交3大部分。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與處理包括數(shù)據(jù)下載與篩選、數(shù)據(jù)處理2個部分，

點云校正包括大氣逆氣壓校正、折射校正、潮汐校正3個部分。

計劃于11月份完成標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修改、完善。

計劃于12月份獲得標(biāo)準(zhǔn)的批準(zhǔn)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布和推廣工作。

4.1.3查詢國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)資料

光學(xué)衛(wèi)星遙感淺水水下地形反演尚無國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)制定工作組在編寫過程中

查詢參考了測深、遙感相關(guān)領(lǐng)域的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)。

在標(biāo)準(zhǔn)編寫過程中，參考了《GB/T14911-2008測繪基本術(shù)語》《GB/T17501-2017

海洋工程地形測量規(guī)范》《GB/T39624-2020機(jī)載激光雷達(dá)水下地形測量技術(shù)規(guī)范》中的

標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語；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。

目前，國內(nèi)已有使用聲吶、激光雷達(dá)等傳統(tǒng)方式進(jìn)行測深的標(biāo)準(zhǔn)和大量遙感領(lǐng)域的相

關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在該標(biāo)準(zhǔn)編寫過程中，參考了《GB/T39264-2020機(jī)載激光雷達(dá)水下地形測量技

術(shù)規(guī)范》的水下地形測量技術(shù)流程和成果提交部分。

4.1.4形成標(biāo)準(zhǔn)草案

2023年11月，標(biāo)準(zhǔn)制定工作組完成標(biāo)準(zhǔn)草案。標(biāo)準(zhǔn)文本包括范圍、規(guī)范性引用文件、

術(shù)語和定義、技術(shù)流程、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與處理、水下點云校正、成果質(zhì)量檢查、成果整理與上

交八個部分。

4.2形成標(biāo)準(zhǔn)討論稿和編制說明

標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)格式和標(biāo)準(zhǔn)中

3

的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)再次進(jìn)行討論，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)專家的修改意見，對標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行修改。

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

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則、主要內(nèi)容及其確定依據(jù)，修訂標(biāo)準(zhǔn)時，還包括修訂前后

技術(shù)內(nèi)容的對比

（一）標(biāo)準(zhǔn)的編寫原則

（1）先進(jìn)性

南京大學(xué)研究團(tuán)隊長期從事主動激光衛(wèi)星淺水水下地形提取研究，提出主動激光單光

子水深提取與全鏈路點云校正等關(guān)鍵技術(shù)，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(guān)鍵技術(shù)驗證。團(tuán)隊在南沙海域完成了主動激光衛(wèi)星測深能力驗證，經(jīng)全

鏈路點云校正后最大測深深度約為30m，測深精度均方根誤差為0.5m，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

以此為基礎(chǔ)制定主動激光衛(wèi)星淺水水下地形提取相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使該標(biāo)準(zhǔn)滿足先進(jìn)性的編寫要

求。

（2）適用性

標(biāo)準(zhǔn)針對主動激光衛(wèi)星淺水水下地形提取的基本要求，從基本技術(shù)要求、生產(chǎn)流程、

命名規(guī)則和產(chǎn)品構(gòu)成等環(huán)節(jié)進(jìn)行了充分考慮。同時，標(biāo)準(zhǔn)在編制過程中，充分調(diào)研了其它

行業(yè)單位的意見，也開展了大量試驗，更加有利于生產(chǎn)和使用。確保標(biāo)準(zhǔn)各項條款的適用，

提升標(biāo)準(zhǔn)的實用性。

（3）可操作性

本標(biāo)準(zhǔn)基于項目組多次海上實驗的基礎(chǔ)，給出了主動激光衛(wèi)星淺水水下地形提取的具

體操作步驟和技術(shù)流程，使標(biāo)準(zhǔn)具有可操作性。

（4）實用性

本標(biāo)準(zhǔn)針對主動激光衛(wèi)星淺水水下地形提取技術(shù)，從基本技術(shù)要求，點云處理、點云

校正、反演精度驗證等方面進(jìn)行了充分考慮。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了主動激光衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理的方法和

要求，保證經(jīng)過處理的影像可以滿足淺水水下地形提取、剖面水深計算的質(zhì)量要求；標(biāo)準(zhǔn)

給出了淺水水下地形提取方法，充分考慮了水下地形提取作業(yè)面對的復(fù)雜環(huán)境，保證在不

同情況下的水下地形提取工作的進(jìn)行；標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)可以對剖面水下地形成果進(jìn)行直觀的比較和公正客觀的評價。

4

（5）規(guī)范性

本標(biāo)準(zhǔn)涉及的對象是淺水水下地形提取，采用的手段是主動激光衛(wèi)星測深。標(biāo)準(zhǔn)編制

的所有階段均遵守國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T1.1-2020標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的

結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定，保障標(biāo)準(zhǔn)編制的規(guī)范性。

（二）提出本標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)流程基于南京大學(xué)研究團(tuán)隊多年來開展的海上實驗和光學(xué)衛(wèi)星遙感淺水水

下地形反演作業(yè)。點云處理中的海面點云提取、海底點云提取、剖面水深計算、點云校正

應(yīng)用均來自于團(tuán)隊多年積累的豐富作業(yè)經(jīng)驗；精度評價指標(biāo)和成果處理要求來源于《GB/T

18316-2008數(shù)字測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。具體參數(shù)來源于項目研究成果

以及各單位在本領(lǐng)域各自積累的相關(guān)研究結(jié)果和應(yīng)用成果。

（三）制定本標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)

南京大學(xué)研究團(tuán)隊多年致力于敏感海域水下三維地形提取、快速三維精細(xì)建模、南海

島礁遙感動態(tài)監(jiān)測等研究，突破了主動激光單光子水深提取與全鏈路點云校正等關(guān)鍵技術(shù)。

南海典型島礁水下三維地形提取精度、快速三維精細(xì)建模精度國際領(lǐng)先，南海島礁遙感動

態(tài)監(jiān)測技術(shù)國內(nèi)領(lǐng)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(tuán)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(guān)鍵技術(shù)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(jī)影像

拍攝等。

（五）實際應(yīng)用效果

團(tuán)隊長期從事光學(xué)衛(wèi)星水下遙感研究，主持承擔(dān)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(wù)等20余項。團(tuán)隊反演了南沙海域70萬平方公里20

米以淺所有島礁水下地形數(shù)據(jù)，填補(bǔ)了部分關(guān)鍵島礁精細(xì)水下地形數(shù)據(jù)空白，反演精度國

際領(lǐng)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(shè)，自

主研發(fā)的平臺部署中央部門業(yè)務(wù)化運行，功保障了中央重大活動。

三、試驗驗證的分析、綜述報告，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益、社會效

益和生態(tài)效益

5

（一）主要試驗分析

本標(biāo)準(zhǔn)給出了淺水水下地形提取方法，可以對主動激光衛(wèi)星實測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

精度評價參考了遙感影像制圖的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，評價指標(biāo)使用了均方根誤差和平均相對誤

差。產(chǎn)品質(zhì)量檢查與驗收應(yīng)符合《GB/T24356測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》和《GB/T

18316數(shù)字測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》的相關(guān)要求。

(二）預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果

我國海域廣闊，一倍塞氏盤深度以淺的海域面積約3萬平方千米。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(xué)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費約10億元和大量時間，使用主

動激光衛(wèi)星進(jìn)行淺水水下地形提取花費降低百倍，且測量周期短、可重復(fù)施測、不受地域

限制。

在社會效益方面，利用主動激光衛(wèi)星淺水水下地形提取技術(shù)獲取近岸水深較淺海域水

下地形，有利于促進(jìn)近海養(yǎng)殖業(yè)、航運和港口行業(yè)、近海科研、旅游業(yè)等多種行業(yè)的發(fā)展；

利用該技術(shù)長期監(jiān)測遠(yuǎn)海島礁水下地形，可以獲得我國難以抵近海域的水下地形數(shù)據(jù)，填

補(bǔ)數(shù)據(jù)空白，助力島礁建設(shè)和國防安全建設(shè)。

四、與國際、國外同類標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容的對比情況，或者與測試的國外樣品、

樣機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)對比情況

無。

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

準(zhǔn)，并說明未采用國際標(biāo)準(zhǔn)的原因

無。

六、與有關(guān)法律、行政法規(guī)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

1、按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》

要求進(jìn)行編寫。

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

性、實用性和規(guī)范性。

6

3、遵守和符合相關(guān)法律法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)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(guān)說明

無。

九、實施標(biāo)準(zhǔn)的要求，以及組織措施、技術(shù)措施、過渡期和實施日期的建議

等措施建議

通過通過廣泛收集意見和建議對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善。建議國家、行業(yè)協(xié)會開展本標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用

技術(shù)的培訓(xùn)、宣傳工作，在科學(xué)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(dǎo)和引領(lǐng)作用。

十、其他應(yīng)當(dāng)說明的事項。

無。

7

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

《主動激光衛(wèi)星淺水水下地

形提取技術(shù)規(guī)范》

編制說明書

2023年11月

《主動激光衛(wèi)星淺水水下地形提取技術(shù)規(guī)范》

編制說明

一、工作簡況

（一）任務(wù)來源

本標(biāo)準(zhǔn)由南京大學(xué)提出，由中國國際科技促進(jìn)會歸口，【2023】中科促標(biāo)字第1030號

《關(guān)于開展〈主動激光衛(wèi)星淺水水下地形提取技術(shù)規(guī)范〉團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項通知》，本團(tuán)體標(biāo)

準(zhǔn)進(jìn)行立項，項目計劃編號為CI2023441。

（二）制定背景

為主動激光衛(wèi)星淺水水下地形提取制定標(biāo)準(zhǔn)具有必要性。水下地形數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)地理

信息數(shù)據(jù)，是港島建設(shè)、資源開發(fā)、航行安全、海洋救護(hù)、生態(tài)保護(hù)等應(yīng)用的基礎(chǔ)保障。

我國海域面積廣闊，據(jù)統(tǒng)計我國海域水深在50米以內(nèi)的海域面積達(dá)50萬平方公里。渤海灣

平均水深為18米左右，最大水深也只有30多米；黃海海域和東海也有比較大的淺水區(qū)；相

對而言，臺灣海峽和南海海域水深小于50米的區(qū)域較小。但考慮到船載聲吶和機(jī)載激光雷

達(dá)難以抵近遠(yuǎn)離大陸、敵情復(fù)雜的島礁和險灘，而主動激光衛(wèi)星具有主動式測量、精度高、

覆蓋面廣、可重復(fù)觀測等優(yōu)點，特別適合于淺海水深探測，可以在淺水水深測量時成為船

載聲納數(shù)據(jù)的有效補(bǔ)充。主動激光衛(wèi)星已在海洋淺海深度提取、海岸線調(diào)查、軍事偵查等

調(diào)查具有重要地位。但是目前國內(nèi)外缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，嚴(yán)重影響該技術(shù)發(fā)展。

為主動激光衛(wèi)星淺水水下地形提取制定標(biāo)準(zhǔn)具有可行性。近年來，在軌運行的主動激

光衛(wèi)星為全球沿岸淺水水下地形提供了豐富的數(shù)據(jù)源，針對主動激光衛(wèi)星淺水水下地形提

取技術(shù)研究越來越多。同時，主動激光衛(wèi)星淺水水下地形提取技術(shù)發(fā)展迅速，目前具備淺

水水下地形提取能力。近五年，南京大學(xué)研究團(tuán)隊多次海上實驗，完成了主動激光單光子

水深提取與全鏈路點云校正，驗證了南沙海域島礁水下地形測深結(jié)果，測深精度國際領(lǐng)先。

（三）起草單位

南京大學(xué)等眾多高?？蒲性核?。

（四）主要工作過程

4.1起草階段

2

4.1.1成立標(biāo)準(zhǔn)制定工作組

2023年7月，南京大學(xué)牽頭成立標(biāo)準(zhǔn)制定工作組。開始資料調(diào)研、技術(shù)驗證等，其他

參與單位和人員負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)完善、技術(shù)驗證等工作。

4.1.2確定工作計劃

2023年8月，南京大學(xué)作為項目承擔(dān)單位，與項目參與單位進(jìn)行了聯(lián)系，成立了標(biāo)準(zhǔn)

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

中可能遇到的問題，按照任務(wù)書的要求，確定了標(biāo)準(zhǔn)工作計劃。

2023年10月，完成標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的起草。確定標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容為數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與處理、點云校正、

精度評價和成果提交3大部分。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與處理包括數(shù)據(jù)下載與篩選、數(shù)據(jù)處理2個部分，

點云校正包括大氣逆氣壓校正、折射校正、潮汐校正3個部分。

計劃于11月份完成標(biāo)準(zhǔn)