《船载海陆地形地貌一体化调查技术要求》(报批稿).pdf
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1、 中 华 人 民 共 和 国 海 洋 行 业 标 准 ICS 07.060 CCS A 45 HY/T 20 船载海陆地形地貌一体化调查技术要求 Technical requirement for terrain and topography integration survey of land-ocean transitional zone (报批稿)20-发布 20-实施 发 布HY/T 20 I 目目 次次 前 言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 总则.2 4.1 目的.2 4.2 船载一体化调查系统组成.2 4.3 船载一体化调查内容.2 4.4 采
2、用基准.2 4.5 时间系统.2 4.6 测量要求.3 4.7 质量要求.3 5 技术设计.4 5.1 技术设计依据.4 5.2 项目设计.4 5.3 专业设计.4 5.4 调查实施计划.5 6 调查实施.5 6.1 测前准备.5 6.2 外业采集.7 7 成果制作及质量检查.7 7.1 预处理内容.7 7.2 点云坐标计算.8 7.3 投影转换.8 7.4 垂直基准转换.8 7.5 点云编辑.8 7.6 点云分类.8 7.7 数字高程模型制作.8 7.8 质量检查.9 8 资料整理与归档.10 8.1 归档要求.10 8.2 归档内容.10 附录 A(资料性)系统检校方法.11 A.1 概述
3、.11 A.2 室内粗检校.11 A.3 室外精检校.12 附录 B(资料性)船载海陆地形地貌一体化调查班报.13 附录 C(资料性)测点的位置归算.18 C.1 相关坐标系的定义.18 C.2 传感器坐标系到载体坐标系的转换.19 C.3 载体坐标系到当地水平坐标系的转换.19 C.4 当地水平坐标系到大地坐标系的转换.20 参考文献.22 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中华人民共和国自然资源部提出。本文件由全国海洋标准化技术委员会
4、(SAC/TC283)归口。本文件起草单位:山东科技大学、自然资源部第二海洋研究所、交通运输部天津水运工程科学研究院、青岛秀山移动测量有限公司。本文件主要起草人:阳凡林、石波、吴自银、杨鲲、李国玉、卢秀山、李守军、尚继宏、隋海琛、亓超、赵荻能、崔晓东、李丁硕。1 船载海陆地形地貌一体化调查技术要求 1 范围 本文件规定了船载海陆地形地貌一体化调查的总则、技术设计、调查实施、成果制作及质量检查和资料整理与归档等技术要求。本文件适用于1:5001:2 000船载海陆过渡带区域地形地貌一体化调查,其他性质的海陆地形地貌调查工程可参照执行。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成
5、本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 12763.22007 海洋调查规范 第2部分:海洋水文观测 GB/T 128982009 国家三、四等水准测量规范 GB/T 175012017 海洋工程地形测量规范 CH/T 80232011 机载激光雷达数据处理技术规范 CH/T 9008.22010 基础地理信息数字成果1:500、1:1000、1:2000数字高程模型 3 术语和定义 CH/T 80232011界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 海陆过渡带 land-oce
6、an transitional zone 受潮汐涨落海水影响的潮间带及其两侧一定范围的陆地和浅海,一般各不超过1 km。3.2 垂直基准 vertical datum 地理空间信息在垂直方向的起算面或参考基准面。注:包含高程基准、深度基准、重力基准和平均海平面等,本文件涉及高程基准、深度基准和平均海平面。3.3 组合定位定姿系统 integrated positioning and orientation system;integrated POS 利用全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)和惯性导航系统(Inertial Navig
7、ation System,INS)直接确定传感器空间位置和姿态的组合系统。3.4 船载一体化调查系统 integrated shipborne survey system 2 以水面船只(含无人船)等为载体,通过一体化集成激光扫描仪、多波束测深仪、组合定位定姿系统等多种传感器,进行海陆过渡带地形地貌调查的系统。3.5 点云 point cloud 以离散、不规则方式分布在三维空间中的点的集合。来源:CH/T 80232011,3.3 3.6 工业测量系统 industrial measuring system 利用高精度电子经纬仪,对物面上的测点按一定程序进行方位和距离测量,并利用数据处理后给
8、出的点云形成被测物形状或数学模型的测量系统。4 总则 4.1 目的 统一船载海陆地形地貌一体化调查技术要求,保证测量成果的质量可靠性和数据适用性,保证测量工作的安全性,降低测量项目的经济风险性。4.2 船载一体化调查系统组成 4.2.1 主要设备 主要包括激光扫描仪、多波束测深仪、组合定位定姿系统等。4.2.2 辅助设备 主要包括声速剖面仪、表层声速仪、验潮仪等。4.3 船载一体化调查内容 主要包括海陆过渡带地形地貌测绘、平面和高程控制测量、水位测量等。4.4 采用基准 4.4.1 平面坐标系 采用2000国家大地坐标系(China Geodetic Coordinate System 200
9、0,CGCS2000)。采用其他坐标系时,应与CGCS2000建立转换关系。4.4.2 高程基准 采用1985国家高程基准。采用其他独立的高程基准时,应与1985国家高程基准建立转换关系。4.4.3 深度基准 采用平均海平面。采用其他深度基准时,应与平均海平面建立转换关系。4.4.4 投影方式 采用高斯-克吕格3分带。根据工程要求,可自定义更小分带的投影。4.5 时间系统 3 采用北京时间和世界协调时(Universal Time Coordinated,UTC)。当采用其他时间系统时,应建立与北京时间和UTC的换算关系。4.6 测量要求 4.6.1 GNSS 卫星状态要求 GNSS系统采用差
10、分定位模式输出导航信息,截止高度角15以上的卫星数目应不少于5颗,点位精度因子(Position Dilution of Precision,PDOP)值不能大于4。4.6.2 系统检校参数要求 正式作业前应进行轴向旋转角(横摇、纵倾、艏向)偏差以及各个传感器位置偏移量检校。水上部分:轴向旋转角偏差应优于0.02,偏移量应优于0.005 m。水下部分:轴向旋转角偏差应优于0.05,偏移量偏差应优于0.010 m。4.6.3 测区覆盖要求 应保证全覆盖测量,相邻测幅的重叠率不小于20%,必要时可分别在高潮和低潮时进行外业采集。4.6.4 调查海况要求 调查作业海况应小于四级,海况等级表见GB/T
11、 12763.22007中8.2.1.2。4.6.5 调查船舶要求 海陆地形地貌一体化调查作业以水面船只(含无人船)为载体,满足如下要求:a)调查作业船只应为木制或钢制,易于传感器等的安装,船体长度宜不小于3 m,船体吃水深度不大于1 m;b)应有调查所需电源;c)可在不同航速下连续作业;d)应有航海安全、消防和通讯系统,保证航行安全;e)水面船只的船长及船员应具有相应职位的资质证书,熟悉本职业务,明确调查任务对船舶的作业要求,配合调查人员完成调查任务;f)无人船驾驶员应具有相应资质证书,明确调查任务对船舶的作业要求,配合调查人员完成调查任务;g)调查船舶上的设备应处于良好状态。4.7 质量要
12、求 4.7.1 高程精度 水位站的工作水准点、水尺零点和海岸地形测量的高程控制精度应不低于GB/T 128982009中4.2规定的四等水准测量精度。4.7.2 水位改正精度 水位改正精度应满足GB/T 175012017中9.5.5.2相关要求。4.7.3 成果质量要求 4 4.7.3.1 点云质量要求及高程不符值限差 为系统地确定船载海陆地形地貌一体化调查的点云质量及高程不符值限差,应将其分为水上激光、水下多波束点云精度两部分描述,具体要求见表1。对有特殊要求的海陆地形地貌一体化调查,应以工程项目设计书中具体要求的点云精度为准。表 1 点云质量要求及高程不符值限差表 点云 比例尺 点云平面
13、精度 m 点云密度 points/m2 高程不符值限差 m 水上激光 1:500 0.2 5.0 0.3 1:1000 0.4 2.5 0.4 1:2000 0.8 1.5 0.8 水下多波束 1:500 0.2 4.0 0.3 1:1000 0.4 2.0 0.4 1:2000 0.8 1.0 0.5 注:点云平面精度指的是点云平面中误差。4.7.3.2 数字高程模型质量要求 数字高程模型的制作质量应符合CH/T 9008.22010中第六章相关要求,具体要求见表2。在特殊困难地区,格网间距可放宽2倍,高程中误差放宽0.5倍。表 2 数字高程模型质量要求 比例尺 格网间距 m 高程中误差 m
14、 1:500 0.5 0.4 1:1000 1.0 0.6 1:2000 1.5 0.8 5 技术设计 5.1 技术设计依据 技术设计主要依据是任务书、合同,有关的法规、规范和技术标准,以及现场踏勘、技术装备情况。5.2 项目设计 项目设计的主要内容为:a)确定测区范围、测图比例尺和划分图幅;b)明确实施测量工作中的主要技术方法和措施;c)编写项目设计书;d)绘制相关图件。5.3 专业设计 5.3.1 测区资料收集与分析 应全面系统地对测区进行资料收集,对所收集资料的可靠性和精确性进行分析,并对资料能否采用做出判断。具体收集测区材料如下:a)测区概况、人文自然地理资料等信息;b)测区水文气象、
15、水位站资料等信息;5 c)测区及周边各种比例尺的地形图及相关成果,如数字高程模型、正射影像图、地形图、行政区划图、交通图等;d)已知平面控制点、水准点及其说明;e)其他与测量有关的资料。5.3.2 专业设计内容 5.3.2.1 平面控制 根据测量精度、测区已知点情况及测图比例尺,选择平面控制测量的方法及所要达到的精度。5.3.2.2 高程控制 根据测量精度、测区已知水准点,确定其至待测高程控制点或水位点的施测方法及所要达到的精度。5.3.2.3 船载海陆地形地貌一体化测量 船载海陆地形地貌一体化测量设计中应遵循以下内容:a)根据需要,结合现场踏勘情况,选择合适的测量船和测量仪器;b)确定船载海
16、陆地形地貌一体化系统的检校方法;c)根据测图比例尺、已知资料等深线的走向、公共覆盖率等确定测线布设方案;d)确定水位站的位置和水位改正方案,若一体化成果点云的高程采用1985国家高程基准或工程要求的地方高程基准,且已知测区的垂直基准转换模型,可不进行水位测量;e)根据需要,确定平面坐标和垂直基准转换方案。5.4 调查实施计划 确定外业实施计划应考虑如下因素:a)调查实施时间;b)主要仪器的检校与装配;c)调查人员的选定及分工;d)交通工具及测量船;e)按项目设计书要求,进行技术准备工作;f)调查实施期间的质量控制措施与安全应急预案。6 调查实施 6.1 测前准备 6.1.1 测线布设 6.1.
17、1.1 主测线布设 在保证安全的情况下,利用现有最新版海图等资料,根据海陆过渡带的具体地形沿海岸对主测线进行布设。主测线布设应遵循以下原则:a)采用平行于地形走向布设;b)应保证全覆盖测量,相邻测幅的重叠率不小于20%,必要时可分别在高潮和低潮时进行外业采集;6 c)在地形起伏较大的海陆过渡带区域,应加密测线,加密程度以能完善地反映海陆地形地貌变化为原则。6.1.1.2 检查线布设 检查线布设应遵循以下原则:a)检查线应垂直于主测线;b)分布均匀,确保能普遍检查主测线;c)检查线的长度不小于主测线总长的5%;d)检查线应覆盖一些特征地物。6.1.2 系统检校 正式测量开始前应对船载一体化系统进
18、行系统检校。获得激光扫描仪光学中心、多波束测深仪声学中心、GNSS天线相位中心到惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)中心的偏移量以及轴向旋转角偏差误差。应遵循以下要求:a)各检校参数每年度至少检校一次;b)当系统中各个传感器有更换或相对位置关系发生变化时,应重新检校;c)室外精检校应参照6.2.1进行,具体可参照附录A中的系统检校方法执行检校。6.1.3 仪器安装 仪器安装应遵循以下原则:a)船载一体化系统水下部分应按照 GB/T 175012017 中 9.2.6.4 要求执行;b)船载一体化系统水上部分激光扫描仪与组合定位定姿系统应按系统检校时的相对
19、位置关系安 装;c)应确保各部件的固连,保证各传感器间的空间关系保持不变;d)应保证各传感器所有连接线连通;e)仪器安装完成后,应进行水下多波束换能器吃水测量,并填写记录表,模板见附录 B 中的表 B.1。6.1.4 基准站架设 6.1.4.1 选点 选点应符合GB/T 175012017中第6章要求。若测区附近无已知控制点,应利用周边已知控制点进行联测。6.1.4.2 仪器准备 仪器包括三脚架、基座、GNSS天线与接收机、钢尺等。6.1.4.3 基准站架设技术要求 基准站架设应满足如下技术要求:a)基准站宜选在测区相对较高的位置,以保证差分信号覆盖整个测区;b)基准站应架设稳固,保证整个调查
20、实施过程的定位数据的准确性,当长期使用时,宜埋设设有强制对中的观测墩;7 c)应填写基准站架设记录表,模板见附录B中的表B.2。6.2 外业采集 6.2.1 地形地貌数据采集 船载海陆地形地貌一体化调查数据采集步骤如下:a)依次对组合定位定姿系统设备、激光扫描仪、多波束测深仪进行开机操作,各传感器数据应使用统一时间系统记录;b)打开数据采集软件,通过软件监控端界面配置多波束测深仪、激光扫描仪和组合定位定姿系统设备;c)依次进行惯性导航系统对准设置、激光扫描仪参数设置和多波束测深仪参数设置;d)设置完成后,对惯性导航系统进行初始化,初始化完成应以惯性导航系统的初始对准完成指令为准(初始化时间宜为
21、 10 min15 min);e)激光扫描仪和多波束测深仪开始采集数据,根据所布设测线完成测区的水上水下一体化地形地貌数据采集工作,以此来获取 GNSS/INS 数据、激光扫描仪测距数据和多波束测深仪测深数据,并应做好班报记录,班报模板见附录 B 中的表 B.3;f)数据采集完成后,应继续采集 10 min 组合定位定姿系统的数据,然后断开连接;g)导出各个传感器的数据,并将多波束测深仪、激光扫描仪、组合定位定姿系统等设备进行关机操作。6.2.2 辅助数据采集 6.2.2.1 水位测量 水位测量应按照GB/T 175012017中9.1.9执行,做好测量记录,记录模板见附录B中的表B.4。6.
22、2.2.2 声速剖面测量 声速剖面测量除应按照GB/T 175012017中9.2.6.6相关要求执行之外,还应满足以下要求:a)声速剖面测量点应均匀分布于测区;b)当测区存在入河口、湾口等声速不稳定区域,应加密测量声速剖面;c)声速剖面测量记录表见附录B中的表B.5。7 成果制作及质量检查 7.1 预处理内容 7.1.1 粗差剔除 对多波束测深仪、激光扫描仪、组合定位定姿数据进行质量检查,剔除由仪器、环境或者人为操作失误等原因而产生的粗差。7.1.2 数据整理 应建立数据存储逐级文件夹索引规范、不同传感器和不同分级产品的命名规范和相关说明文档的书写内容规范。将不同传感器的数据转化到成图及其他
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