DB4102T 033-2023無(wú)人機(jī)科研項(xiàng)目地表數(shù)據(jù)獲取技術(shù)規(guī)范

ICS07.040CCSV53DB4102DB4102/T033—20232023-09-04發(fā)布2023-10-04實(shí)施開(kāi)封市市場(chǎng)監(jiān)督管理局發(fā)布IDB4102/T033—2023前言 II1適用范圍 12規(guī)范性引用文件 1 1 13.2無(wú)人機(jī)系統(tǒng) 3.3傳感器 1 14系統(tǒng)框架及要求 15作業(yè)人員要求 26作業(yè)前準(zhǔn)備工作 27現(xiàn)場(chǎng)地表數(shù)據(jù)采集 37.1現(xiàn)場(chǎng)踏勘 37.2起降點(diǎn)選取 37.3無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的架設(shè) 37.4測(cè)區(qū)任務(wù)規(guī)劃創(chuàng)建 37.5數(shù)據(jù)獲取 37.6作業(yè)完成 47.7現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)注意事項(xiàng) 48數(shù)據(jù)后處理 48.1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 48.2數(shù)字正射影像圖制作及使用 4 48.4熱紅外數(shù)據(jù)處理 48.5其它數(shù)據(jù)源處理 58.6數(shù)據(jù)提交 59無(wú)人機(jī)系統(tǒng)管理及維護(hù) 59.1無(wú)人機(jī)系統(tǒng)管理 59.2無(wú)人機(jī)系統(tǒng)維護(hù) 5IIDB4102/T033—2023本文件按照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》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由河南大學(xué)實(shí)驗(yàn)室與設(shè)備管理處歸口。本文件起草單位：河南大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院、黃河中下游數(shù)字地理技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、河南省時(shí)空大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院、鄭州易騰電子科技有限公司。本文件主要起草人：李斌、崔耀平、谷蕾、夏浩銘、王海鷹、盧訓(xùn)令、許立民、蘇恒、王春華、申展、趙超。1DB4102/T033—2023無(wú)人機(jī)科研項(xiàng)目地表數(shù)據(jù)獲取技術(shù)規(guī)范1范圍本文件規(guī)定了無(wú)人機(jī)科研項(xiàng)目地表數(shù)據(jù)獲取的術(shù)語(yǔ)和定義、系統(tǒng)框架及要求、作業(yè)人員要求、作業(yè)前準(zhǔn)備工作、現(xiàn)場(chǎng)地表數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)后處理、無(wú)人機(jī)系統(tǒng)管理及維護(hù)。本文件適用于科研項(xiàng)目中利用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行地表數(shù)據(jù)采集作業(yè)。作業(yè)內(nèi)容包括地表覆被、地表溫度、多光譜、激光雷達(dá)等數(shù)據(jù)類(lèi)型獲取及后處理。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。凡是所注日期的引用文件僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件，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。GB42590民用無(wú)人駕駛航空器系統(tǒng)安全要求CH/Z3001無(wú)人機(jī)航攝安全作業(yè)基本要求3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。無(wú)人機(jī)由無(wú)線(xiàn)電遙控設(shè)備管理進(jìn)行遠(yuǎn)程操縱或自主程序控制的無(wú)人駕駛的航空器。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)由無(wú)人機(jī)、傳感器、數(shù)據(jù)鏈路、地面控制單元、后處理等模塊組成。傳感器與無(wú)人機(jī)連接，用以獲取地物目標(biāo)信息的探測(cè)儀器。后處理對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行去除噪聲、校準(zhǔn)、拼接、信息提取等一系列內(nèi)業(yè)處理過(guò)程。4系統(tǒng)框架及要求4.1基本要求4.1.2無(wú)人機(jī)應(yīng)具有飛行控制穩(wěn)定系統(tǒng)，通訊頻率符合國(guó)家有關(guān)規(guī)定要求，具有極端環(huán)境2DB4102/T033—2023下失控自動(dòng)返航、航線(xiàn)規(guī)劃功能。4.1.4無(wú)人機(jī)應(yīng)在中國(guó)民用航空局登記注冊(cè)，并粘貼“民用無(wú)人機(jī)登記標(biāo)志”。4.2傳感器能夠獲取科研數(shù)據(jù)的有效載荷，包括可見(jiàn)光相機(jī)、熱紅外成像儀、多光譜相機(jī)、雷達(dá)探測(cè)儀等科研設(shè)備。工作控制、輸入輸出接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)讀取應(yīng)與無(wú)人機(jī)系統(tǒng)匹配。4.3地面控制單元對(duì)無(wú)人機(jī)和傳感器進(jìn)行可視化監(jiān)控和控制的單元，應(yīng)具有協(xié)調(diào)調(diào)度、航線(xiàn)規(guī)劃、參數(shù)調(diào)整、數(shù)據(jù)鏈控制及運(yùn)維管理等功能。4.4后處理具有傳感器數(shù)據(jù)讀取和加工功能的軟硬件系統(tǒng)，包括運(yùn)行穩(wěn)定高速的圖形工作站和專(zhuān)業(yè)處理軟件。5作業(yè)人員要求5.1操作員應(yīng)獲得相應(yīng)行業(yè)等級(jí)操作資格有效證書(shū)。5.2操作員應(yīng)熟悉作業(yè)機(jī)型，學(xué)習(xí)飛行手冊(cè)，優(yōu)化作業(yè)規(guī)劃，保障作業(yè)正常進(jìn)行。5.3操作員應(yīng)具有飛行安全風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，了解作業(yè)空域管制和電磁環(huán)境情況，具備處置緊急情況的能力。5.4科研項(xiàng)目負(fù)責(zé)人應(yīng)了解數(shù)據(jù)獲取課題組技術(shù)人員基本情況，加強(qiáng)外業(yè)工作人員安全指導(dǎo)和組織協(xié)調(diào)。5.5課題組技術(shù)員應(yīng)了解作業(yè)區(qū)域地形地貌、氣象、道路、水系、管線(xiàn)、人口密度等情況，特別關(guān)注影響無(wú)人機(jī)飛行的安全問(wèn)題，如輸電線(xiàn)、大樹(shù)、遮擋物、地標(biāo)物、禁飛區(qū)、航高等。5.6課題組技術(shù)員應(yīng)了解傳感器特點(diǎn)，包括設(shè)備性能、工作環(huán)境、存儲(chǔ)介質(zhì)、接口、數(shù)據(jù)格式等。5.7無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)獲取作業(yè)組不少于2人，分工明確。5.8后處理人員要熟悉數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、質(zhì)量控制、信息安全等操作程序。6作業(yè)前準(zhǔn)備工作6.1外出作業(yè)前應(yīng)提前在項(xiàng)目區(qū)相關(guān)部門(mén)備案，并辦理空域管理等手續(xù)。6.2召開(kāi)預(yù)備會(huì)，討論項(xiàng)目實(shí)施的具體細(xì)節(jié)。6.3設(shè)備準(zhǔn)備應(yīng)按照下列內(nèi)容進(jìn)行檢查與調(diào)試：a）檢查無(wú)人機(jī)、傳感器等設(shè)備，確保各部件良好、通訊正常，符合項(xiàng)目要求；b）對(duì)照儀器設(shè)備操作規(guī)范，并按標(biāo)準(zhǔn)預(yù)演；c）檢查無(wú)人機(jī)螺旋槳、電池（含動(dòng)力電池）、充電裝置、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的型號(hào)數(shù)量等；d）如需控制測(cè)量，應(yīng)準(zhǔn)備GNSS、三腳架、地面標(biāo)記等設(shè)備。6.4制定作業(yè)規(guī)劃，建立作業(yè)任務(wù)單。6.5制定應(yīng)急預(yù)案，如發(fā)生人員安全、設(shè)備損毀等緊急情況，按照CH/Z3001的規(guī)定執(zhí)行。6.6為外業(yè)工作人員、設(shè)備購(gòu)置商業(yè)保險(xiǎn)。6.7無(wú)人機(jī)作業(yè)禁止區(qū)域：3DB4102/T033—2023a）機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)、軍事重地等重點(diǎn)地區(qū)上空；c）鐵路和高速公路兩側(cè)300m范圍內(nèi)，高鐵兩側(cè)500m范圍內(nèi)，省級(jí)及以上公路7現(xiàn)場(chǎng)地表數(shù)據(jù)采集7.1現(xiàn)場(chǎng)踏勘7.1.1現(xiàn)場(chǎng)踏勘應(yīng)按照CH/Z3001的規(guī)定執(zhí)行，關(guān)注與預(yù)調(diào)研不一致的情況，及時(shí)調(diào)整規(guī)劃。7.1.2地形地貌：注意微地形，關(guān)注影響安全飛行的因素，如海拔和通視條件。7.1.3電磁環(huán)境：檢測(cè)電磁環(huán)境是否滿(mǎn)足無(wú)人機(jī)工作要求。7.1.4氣象條件：應(yīng)對(duì)風(fēng)速、風(fēng)向、降水、雷電、溫度、能見(jiàn)度等因素進(jìn)行綜合評(píng)估，避免不利因素，確保滿(mǎn)足起飛條件。7.2起降點(diǎn)選取7.2.1起降點(diǎn)應(yīng)接近測(cè)區(qū)，如測(cè)區(qū)范圍較大應(yīng)選擇在測(cè)區(qū)內(nèi)部，提高作業(yè)效率。7.2.2應(yīng)選擇地勢(shì)開(kāi)闊、平坦的區(qū)域?yàn)闊o(wú)人機(jī)起降點(diǎn)，以無(wú)人機(jī)工作全程可見(jiàn)為宜。7.2.3應(yīng)清理起降點(diǎn)附近的雜草、藤蔓、土石，使地面緊實(shí)，可鋪飛行專(zhuān)用墊，以防起降時(shí)，螺旋槳?dú)饬骶砥甬愇锲茐妮d荷。7.2.4如條件允許，可同時(shí)創(chuàng)建備降點(diǎn)。7.3無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的架設(shè)7.3.1依照操作手冊(cè)，檢查包裝箱，取出主機(jī)、支架、配件，按規(guī)定順序連接。7.3.2按照規(guī)定順序打開(kāi)遙控器、無(wú)人機(jī)電源，確保連接成功（多臺(tái)無(wú)人機(jī)協(xié)調(diào)工作時(shí)，注意遙控器頻率）。7.3.3查看無(wú)人機(jī)狀態(tài)，核對(duì)有無(wú)電磁干擾，及時(shí)校準(zhǔn)。7.3.4科研類(lèi)地表數(shù)據(jù)獲取傳感器安裝，確保連接正確，存儲(chǔ)介質(zhì)容量滿(mǎn)足要求。7.4測(cè)區(qū)任務(wù)規(guī)劃創(chuàng)建7.4.1導(dǎo)入測(cè)區(qū)坐標(biāo)或打開(kāi)預(yù)創(chuàng)建的工程任務(wù)文件。7.4.2根據(jù)任務(wù)區(qū)地形及踏勘情況，合理設(shè)置測(cè)區(qū)范圍，避開(kāi)禁止飛行區(qū)域。7.4.3根據(jù)任務(wù)需求，計(jì)算基準(zhǔn)面分辨率，合理調(diào)整航高。7.4.4設(shè)置航向和旁向重疊度。7.4.5設(shè)置返航方式和高度。7.5數(shù)據(jù)獲取7.5.1執(zhí)行測(cè)區(qū)任務(wù)，無(wú)人機(jī)宜在自主程序下工作。通過(guò)控制臺(tái)和目測(cè)，監(jiān)控?zé)o人機(jī)狀態(tài)和傳感器數(shù)據(jù)記錄情況。7.5.2無(wú)人機(jī)每執(zhí)行完1架次任務(wù)，應(yīng)更換滿(mǎn)電電池。7.5.3根據(jù)任務(wù)情況，可采用手動(dòng)飛行模式，以補(bǔ)全遺漏區(qū)域。7.5.4核對(duì)測(cè)區(qū)任務(wù)完成情況，確定任務(wù)滿(mǎn)足項(xiàng)目要求。如有錯(cuò)誤或遺漏，應(yīng)及時(shí)重測(cè)或補(bǔ)測(cè)。4DB4102/T033—20237.6作業(yè)完成7.6.1作業(yè)完成后，檢查無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)各部件完整性。收納無(wú)人機(jī)主機(jī)、遙控器、傳感器、電池到專(zhuān)用存儲(chǔ)箱。7.6.2取出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，妥善安全備份、保管。7.6.3詳細(xì)填寫(xiě)設(shè)備使用記錄及日志，總結(jié)作業(yè)情況。7.6.4保護(hù)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，避免生態(tài)環(huán)境破壞。7.7現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)注意事項(xiàng)7.7.1無(wú)人機(jī)螺旋槳工作時(shí)，禁止人員靠近。7.7.2轉(zhuǎn)移起降點(diǎn)作業(yè)時(shí)，無(wú)人機(jī)應(yīng)拆卸后放入專(zhuān)用運(yùn)輸箱中，到達(dá)目標(biāo)位置后，重新按照操作流程進(jìn)行作業(yè)。7.7.3無(wú)人機(jī)電池成對(duì)編號(hào)，有序使用，不得混用。禁止電量不足起飛作業(yè)。7.7.4設(shè)置開(kāi)啟通訊中斷、傳感器故障、異常情況下自動(dòng)返航功能。7.7.5無(wú)人機(jī)降落偏離起降點(diǎn)調(diào)整無(wú)果時(shí)，在保證安全情況下，人工參與強(qiáng)制降落。8數(shù)據(jù)后處理8.1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備8.1.1采集后的數(shù)據(jù)分類(lèi)導(dǎo)出，原數(shù)據(jù)備份存儲(chǔ)。8.1.2根據(jù)后處理系統(tǒng)需求，規(guī)范采集信息數(shù)據(jù)庫(kù)。8.2數(shù)字正射影像圖制作及使用8.2.1利用專(zhuān)業(yè)軟件完成測(cè)區(qū)影像快速拼接。8.2.2根據(jù)元數(shù)據(jù)進(jìn)行影像畸變糾正及色彩均衡處理。8.2.3結(jié)合精確控制測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行空中三角測(cè)量。8.2.4根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，生產(chǎn)數(shù)字表面模型和數(shù)字高程模型。8.2.5根據(jù)模型完成數(shù)字正射糾正，通過(guò)測(cè)區(qū)圖廓進(jìn)行裁剪，初步完成數(shù)字正射影像圖。8.2.6質(zhì)量檢查、編輯、成果輸出。8.2.7根據(jù)輸出結(jié)果進(jìn)行地物識(shí)別提取或地表覆被模型指數(shù)計(jì)算。8.2.8進(jìn)行地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。8.33D實(shí)景模型創(chuàng)建8.3.1導(dǎo)入無(wú)人機(jī)傾斜攝影多視角影像。8.3.2匹配同名點(diǎn)和空中三角測(cè)量。8.3.3生成點(diǎn)云，構(gòu)建三角網(wǎng)，完成紋理自動(dòng)映射。8.3.5質(zhì)量檢查、錯(cuò)誤修正、成果輸出。8.3.6三維布局、通視、剖面、等值線(xiàn)等分析。8.4熱紅外數(shù)據(jù)處理8.4.1熱紅外影像、同源可見(jiàn)光影像導(dǎo)入。8.4.2熱紅外影像幾何畸變糾正。8.4.3參照同源可見(jiàn)光影像和控制點(diǎn)對(duì)熱紅外影像進(jìn)行鑲嵌。5DB4102/T033—20238.4.4影像正射糾正。8.4.5地物表面溫度和發(fā)射率光譜反演。8.5其它數(shù)據(jù)源處理8.5.1激光雷達(dá)數(shù)據(jù)：獲取的三維點(diǎn)云通過(guò)控制點(diǎn)完成高程坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)噪聲處理，提取地物要素，生成數(shù)字模型圖和專(zhuān)題地理要素分類(lèi)圖。8.5.2多光譜數(shù)據(jù)：對(duì)獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、特征提取、數(shù)據(jù)分割、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)擬合、結(jié)果可視化等操作。8.6數(shù)據(jù)提交8.6.1數(shù)據(jù)格式在課題組內(nèi)部做統(tǒng)一規(guī)定。通常元數(shù)據(jù)為Mdb格式；快拼影像和數(shù)字正射影像圖用Tif等非壓縮格式；數(shù)字高程模型用Img、Grid或ASCII格式。8.6.2數(shù)據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量檢查報(bào)告，格8.6.3數(shù)據(jù)備份，提交項(xiàng)目組。9無(wú)人機(jī)系統(tǒng)管理及維護(hù)9.1無(wú)人機(jī)系統(tǒng)管理9.1.1制定管理制度，從人員、平臺(tái)、傳感器、檔案、成果等方面保障系統(tǒng)高效、安全運(yùn)行。9.1.2無(wú)人機(jī)系統(tǒng)應(yīng)由專(zhuān)人管理，制定操作規(guī)范。9.1.3系統(tǒng)平臺(tái)和傳感器應(yīng)符合國(guó)家及單位的大型精密儀器管理和共享規(guī)定。9.1.4加強(qiáng)操作員培訓(xùn)，保證無(wú)人機(jī)系統(tǒng)安全、高效工作。9.1.5應(yīng)建立無(wú)人機(jī)