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1、中 华 人 民 共 和 国 行业 标 准机载激光雷达数据获取技术规范 培训会2012.06.292012.06.29CH/T XXXXXXXXX标准编写组标准编写组一、一般说明 二、编制原则 三、重点说明 四、内容目录一、编制过程一般说明2009年3月提出标准制定计划、批准立项；2009年5月成立标准编制课题组；2010年3月完成讨论稿；2010年7月完成征求意见稿，发函征求意见；2010年9月汇总返回意见，修改征求意见稿；2010年11月完成送审稿2011年2月25日完成审查一、编制过程一般说明本标准起草单位：陕西测绘地理信息局、长安大学、武汉 大学、北京东方道迩信息技术有限责任公司、南京市
2、测绘 勘察研究院有限公司、中国公路工程咨询集团有限公司。征求意见的单位很多，包括部分省测绘地理信息局、省国 土厅、中交/中铁/中咨测绘部门、海军测绘研究所、以及 多个装备机载LiDAR设备并具有大量实际使用经验的公司。收到征求意见稿后，回函的单位数：11个 收到征求意见稿后，回函并有建议或意见的单位数：10个 共74条意见，未采纳16条，采纳43条，部分采纳15条。二、编制原则科学性与系统性先进性与继承性通用性与基础性实用性与灵活性三、重点说明范围范围本规范适用于基础测绘生产作业或基础地理信息成果数字高程模型数据的生产作业。由于机载激光雷达测量技术应用在各类工程测量中的精度要求较为多样化、专业
3、化、差异性大，且多数高于基础测绘生产的精度要求，故本规范以基础测绘为标准适用对象，其他性质的测绘工程可以参照本规范，根据工程项目的具体情况，取更高的精度要求。三、重点说明规范性引用文件规范性引用文件本规范所引用的文件，相关部分构成了本规范的一部分。GB/T XXXX数字航空摄影规范 第1部分：框幅式数字航空摄影和GB/T XXXX惯导与全球定位系统（IMU/GPS）辅助航空摄影技术规范已形成送审稿，GB/T XXXX 惯性测量单元（IMU）检定规程已完成征求意见稿。三、重点说明点云密度要求点云密度要求点云密度按不大于1/2数字高程模型成果格网间距计算的理论依据是shannon采样定理，即当采样
4、间隔能使在函数g（x）中存在的最高频率中每周期取有两个样本时，则根据采样数据可以完全恢复原函数g（x）。点云内插数字高程模型，其实质为重采样，应符合香农采样定理。为使用方便，表1中5m的数字高程模型格网间距按4m计算，2.5m的数字高程模型格网间距按2m计算。三、重点说明点云精度要求点云精度要求表1中数字高程模型成果高程中误差取自CH/T 9008.2-2010基础地理信息数字成果 1:500 1:1000 1:2000 数字高程模型和CH/T 9009.2-2010基础地理信息数字成果1:5000 1:10000 1:25000 1:50000 1:100000数字高程模型规定的一级精度。点
5、云数据高程中误差按数字高程模型成果高程中误差的0.7倍计算后近似取为0.5的整倍数。0.7倍的依据按以下推得：设数字高程模型成果高程中误差为M，其误差源自点云数据高程中误差M1和内插中误差M2，由误差传播公式得M= ，考虑到M2一般较小，最大也不会超过M1，则取M2=M1，得到M= M1，则M1= M0.7M。2 22 1MM2 22三、重点说明对机载数字影像的要求对机载数字影像的要求机载激光雷达系统可以通过数字航摄仪或非量测型数码相机获取数字影像。GB/T XXXX数字航空摄影规范第1部分：框幅式数字航空摄影规定了数字航摄仪数字影像的飞行质量和影像质量的技术要求。CH/Z 3005低空数字航
6、空摄影规范规定了非量测型数码相机数字影像的飞行质量和影像质量的技术要求。本规范不再重复规定，直接引用这两个标准。三、重点说明POS系统系统规定IMU测角精度要求：侧滚角和俯仰角一般不大于0.007；航偏角不大于0.02。在征求意见稿中规定，侧滚角和俯仰角一般不大于0.005，根据生产单位反馈的意见，当侧滚角和俯仰角不大于0.008时，就能得到比较理想的结果，综合考虑后，改为现在的指标。三、重点说明系统综合检系统综合检系统综合检校主要是确定POS系统与激光扫描仪、数码相机之间的位置和角度关系。三、重点说明机载激光雷达检校场及检校飞行方案机载激光雷达检校场及检校飞行方案检校场，是对机载激光雷达设备
7、的整体进行检校，其中包括激光扫描仪、POS系统、数码相机及其附属装备。因为不同的机载激光雷达设备内部结构差异较大，各厂家所设计或推荐的检校飞行方案、地面控制点布设方案也会有所不同，本规范给出原则性意见即可，不必提出太详细的具体要求，故检校飞行方案为推荐方案，可根据实际情况和不同的机载激光雷达设备在设计书中具体明确。四、内容1、范围2、规范性引用文件3、术语和定义4、总则5、技术准备6、飞行计划7、飞行实施8、数据预处理9、数据质量检查10、成果整理与上交1、范围 2、规范性引用文件3. 术语术语的数量和选择 一些通用的术语，例如POS、GPS、IMU等没有列于 具体定义有可能与其他地方有差异机
8、载激光雷达、机载LiDAR、机载激光扫描4. 总则总则内容和范围的选择通用的原则性的内容没有列于，例如坐标基准。4. 总则点云密度点云密度按不大于1/2数字高程模型成果格网间距计算的理论依shannon采样定理，即当采样间隔能使在函数g（x）中存在的最高频率中每周期取有两个样本时，则根据采样数据可以完全恢复原函数g（x）。点云内插数字高程模型，其实质为重采样，应符合香农采样定理。为使用方便，表1中5m的数字高程模型格网间距按4m计算，2.5m的数字高程模型格网间距按2m计算。4. 总则点云密度以1米格网间距为基准：点云密度为4，表示每半米1个点。假设平均穿透率为50%，则一个格网内有一个点。依
9、次类推，0.5米格网DEM则应在1米格网DEM对点云密度的基础上乘4，点云密度为16；2米格网DEM，则应除以4，点云密度为1；5米格网DEM，4除以16，为0.25。4. 总则点云精度要求点云精度要求表1中数字高程模型成果高程中误差取自CH/T 9008.2-2010基础地理信息数字成果 1:500 1:1000 1:2000 数字高程模型和CH/T 9009.2-2010基础地理信息数字成果1:5000 1:10000 1:25000 1:50000 1:100000数字高程模型规定的一级精度。点云数据高程中误差按数字高程模型成果高程中误差的0.7倍计算后近似取为0.5的整倍数。0.7倍的
10、依据按以下推得：设数字高程模型成果高程中误差为M，其误差源自点云数据高程中误差M1和内插中误差M2，由误差传播公式得M= ，考虑到M2一般较小，最大也不会超过M1，则取M2=M1，得到M= M1，则M1= M0.7M。2 22 1MM2224. 总则序号比例尺地形类别数字高程模型成果高程中误差点云数据高程中误差11：500平地0.20.15丘陵地0.40.25山地0.50.35高山地0.70.5021：1000平地0.20.15丘陵地0.50.35山地0.70.50高山地1.51.0031：2000平地0.40.25丘陵地0.50.35山地1.20.85高山地1.51.0041：5000平地0
11、.50.35丘陵地1.20.85山地2.51.75高山地4.02.8051：10 000平地0.50.35丘陵地1.20.85山地2.51.75高山地5.03.504. 总则对数字影像的要求数字航摄仪获取的数字影像，飞行质量和影像质量应符合GB/T XXXX数字航空摄影规范第1部分：框幅式数字航空摄影的规定；非量测型数码相机获取的数字影像，飞行质量和影像质量应符合CH/Z 3005的规定。5. 技术准备资料准备仪器设备激光扫描仪POS系统地面GPS接收机数码相机系统综合检校机载激光雷达检校场及检校飞行方案技术设计5. 技术准备：仪器设备激光扫描仪根据作业区域的地形条件，以及成果对点云 数据密度
12、及精度的要求，选择适宜的激光扫 描仪，并确定回波次数、扫描角度、扫描频 率等相关参数； 激光测距精度和扫描测角精度经过检校； 系统零点位置经过检校。POS系统应采用双频航空型GPS接收机，具备高动态、高准确度双频数 据接收能力，具有精确定义和稳定的相位中心，采样频率不低 于2Hz； IMU测角精度要求：侧滚角和俯仰角不大于0.005；航偏角 不大于0.02； IMU记录频率一般不低于64Hz； 具有信号示标输入器（Event Marker）接口，能够将数码相 机快门开启脉冲通过接口准确写入GPS数据流，脉冲延迟一般 不大于1ms，特殊情况下可适当放宽； 电源系统应满足长时间无间断作业要求； 机
13、内移动存储器应满足长时间记录和存储所有数据的容量； GPS接收机的检定应符合CH/T 8016的的规定，IMU的检定 应符合GB/T XXXX 惯性测量单元（IMU）检定规程的规 定； 系统具有良好的抗加速能力。5. 技术准备：仪器设备地面GPS接收机 地面GPS接收机应与机载GPS接收机性能匹配； 类型应为双频GPS接收机，满足高频采样率要求 ，采样频率不低于2Hz； 具有带抑径板或抑径圈的GPS接收天线，并具有 良好的抗干扰能力； 电源应能满足长时间不间断工作； 配备能满足满架次飞行作业所需地面观测数据存 储要求的存储器； GPS接收机的检定应符合CH/T 8016的的规定。5. 技术准备
14、：仪器设备数码相机数字航摄仪应符合GB/T XXXX数字航空摄 影规范第1部分：框幅式数字航空摄影的规 定，其检定应符合CH/T 8021的规定；非量 测型数码相机及其检校应符合CH/Z 3005的 规定。5. 技术准备：仪器设备系统综合检校组成机载激光雷达系统的激光扫描仪、POS 系统、数码相机等设备必须处于良好的工作 状态，具有仪器设备检验合格证书，检验合 格证书应在有效期内； POS系统与激光扫描仪、数码相机之间的位 置和角度关系，在每个项目实施前均需进行 系统综合检校，偏心分量值可参照附录A填写 测量结果。5. 技术准备：仪器设备机载激光雷达检校场及检校飞行方案机载激光雷达检校场的要求
15、机载激光雷达检校场的要求 可以采用的检校飞行方案可以采用的检校飞行方案 检校场地面控制点布设及测量要求检校场地面控制点布设及测量要求 检校报告应包括的内容检校报告应包括的内容5. 技术准备：仪器设备技术设计应包含以下主要内容：飞行计划，如制定飞行计划、选择飞行季节和时间、设计航线和分 区、制定地面基站布设方案等；飞行实施，如飞行准备、检校飞行、飞行中航高要求、飞行速度要 求、飞行姿态要求以及补飞和重飞的要求等；地面基站的设计，如基站选址要求、基站布设要求等；数据预处理，如对原始数据的整理、POS数据处理、点云数据解算 以及航带拼接提出要求；数据质量检查，如检查范围、检查项目、补飞和重飞的具体要
16、求等 ；成果提交，如成果数据的提交方法、提交内容等。技术设计应满足本规范规定的各项技术要求，特殊情况不能达到时 应明确说明原因，并通过项目组织管理部门的审核批准；技术设计的编写要求及主要内容应符合CH/T1004的规定。5. 技术准备：技术设计飞行计划制定飞行季节和飞行时间选择航线设计与分区基站布设与测量6. 飞行计划（1）对于机载激光雷达点云数据获取飞机、机场、飞行区域和飞行面积（飞行范围应以经纬度和图幅号 略图表明）；需要提供的飞行资料的名称和数量；执行飞行任务的季节和期限；GPS信号和有效卫星数要求；机载激光雷达点云数据密度要求；航线敷设、航线重叠度；机载激光雷达设备类型、技术参数和附属仪器参数；需提供的航摄成果的名称和数量；点云数据高程/平面精度的要求；点
