GB/T 39624-2020 机载激光雷达水下地形测量技术规范

犐犆犛０７．０４０

犃７５

中华人民共和国国家标准

／—

犌犅犜３９６２４２０２０

机载激光雷达水下地形测量技术规范

犜犲犮犺狀犻犮犪犾狊犲犮犻犳犻犮犪狋犻狅狀犳狅狉狌狀犱犲狉狑犪狋犲狉狋狅狅狉犪犺犻犮狊狌狉狏犲狅犳犪犻狉犫狅狉狀犲犾犻犱犪狉

狆狆犵狆狔

２０２０１２１４发布２０２０１２１４实施

国家市场监督管理总局

发布

国家标准化管理委员会

／—

犌犅犜３９６２４２０２０

目次

前言…………………………Ⅲ

引言…………………………Ⅳ

１范围………………………１

２规范性引用文件…………………………１

３术语和定义………………１

４缩略语……………………３

５基本要求…………………４

５．１一般规定……………４

５．２空间基准……………４

５．３时间基准……………４

５．４投影和分幅…………………………４

５．５图式符号……………４

５．６点云密度要求………………………４

５．７点云平面精度………………………５

５．８点云高程精度………………………５

５．９元数据………………６

６准备工作…………………６

６．１需求分析……………６

６．２资料收集……………６

６．３现场踏勘……………６

６．４仪器设备选择………………………６

６．５技术设计书编写……………………７

７数据获取…………………７

７．１综合检校……………７

７．２航线设计……………９

７．３数据获取要求………………………９

７．４数据获取飞行………………………１０

７．５数据补测……………１０

８数据处理…………………１１

８．１数据处理流程………………………１１

８．２数据整理……………１１

８．３波形数据处理………………………１２

８．４ＰＯＳ数据处理………………………１２

８．５点云数据处理………………………１２

８．６成果制作……………１３

９成果质量检查……………１３

Ⅰ

／—

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９．１成果质量检查与验收………………１３

９．２原始采集成果的检查………………１３

９．３后处理成果检查……………………１３

１０成果整理与上交………………………１４

１０．１成果提交要求……………………１４

１０．２成果提交内容……………………１４

附录（规范性附录）波形成果元数据…………………

Ａ１５

附录（规范性附录）点云成果元数据…………………

Ｂ１７

（）…………………

附录规范性附录安置角计算记录

Ｃ１９

（）………………

附录规范性附录偏心分量测量记录

Ｄ２０

（）…………

附录资料性附录偏心分量测量记录示例

Ｅ２１

附录（规范性附录）飞行记录…………

Ｆ２２

参考文献……………………２３

Ⅱ

／—

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前言

本标准按照／—给出的规则起草。

ＧＢＴ１．１２００９

本标准由中华人民共和国自然资源部提出。

本标准由全国地理信息标准化技术委员会（／）归口。

ＳＡＣＴＣ２３０

：、、、

本标准起草单位北京四维空间数码科技有限公司中国科学院电子学研究所深圳大学浙江省水

利河口研究院、中国科学院上海光学精密机械研究所、长江水利委员会长江科学院。

：、、、、、、、、、、

本标准主要起草人徐保龙邵永社李清泉魏荣灏贺岩郑学东汪驰升任少华邹双朝高宏志

、、、、、。

严冰宋丽郭锴王婧王朝霞雷鑫

Ⅲ

／—

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引言

，、

机载激光雷达测量是一种快速获取空间高精度三维地理信息的新技术集成激光雷达技术高精度

，、

惯性导航测量技术和高精度动态ＧＮＳＳ差分测量技术为一体较传统摄影测量技术具有更快速更精

确获取水下地貌和地物三维信息的优势。近年来，机载激光雷达测量技术得到了快速发展，并开始在海

、。

岸带岛礁附近水域和内陆水域等水下地形测绘领域得到应用

本标准面向水下地形测量需求，在分析现有技术的基础上，结合国内外机载激光雷达水下地形测量

，。

技术的发展水平和特点对采用机载激光雷达进行水下地形测量作业提出规范化的技术要求

Ⅳ

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机载激光雷达水下地形测量技术规范

１范围

、、、、

本标准规定了机载激光雷达水下地形测量的基本要求准备工作数据获取数据处理成果质量检

查和成果整理与上交。

本标准适用于采用机载激光雷达测量技术进行深度不超过５０ｍ水域的水下地形测量作业。

２规范性引用文件

。，

下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文

。，（）。

件凡是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

ＧＢ１２３１９中国海图图式

ＧＢ１２３２７海道测量规范

／国家基本比例尺地形图分幅和编号

ＧＢＴ１３９８９

／数字地形图产品基本要求

ＧＢＴ１７２７８

／数字测绘成果质量检查与验收

ＧＢＴ１８３１６

／地理信息元数据

ＧＢＴ１９７１０

／（所有部分）国家基本比例尺地图图式

ＧＢＴ２０２５７

／测绘成果质量检查与验收

ＧＢＴ２４３５６

／海洋要素图式图例及符号

ＧＢＴ３２０６７

／机载激光雷达数据处理技术规范

ＣＨＴ８０２３

／—机载激光雷达数据获取规范

ＣＨＴ８０２４２０１１

／基础地理信息数字成果、、数字高程模型

ＣＨＴ９００８．２１∶５００１∶１０００１∶２０００

／基础地理信息数字成果、、、、

ＣＨＴ９００９．２１∶５０００１∶１００００１∶２５０００１∶５００００１∶１０００００

数字高程模型

／基础地理信息数字成果数字水深模型

ＣＨＺ９０２６

３术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

３．１

机载激光雷达犪犻狉犫狅狉狀犲犾犻犱犪狉

搭载在航空平台上，集成了激光雷达设备、和等设备的激光探测和测距系统。

ＧＮＳＳＩＭＵ

注：本标准特指用于水体水深测量的机载激光雷达测深系统，用于获取目标表面几何和物理特征。

３．２

水下地形测量狌狀犱犲狉狑犪狋犲狉狋狅狅狉犪犺犻犮犪犾狊狌狉狏犲

狆犵狆狔

采用水深测量方法对水下地貌以及地物直接与已知量或间接量进行比较的过程。

：。

注本标准中特指获取水底地形几何形态特征信息

１

／—

犌犅犜３９６２４２０２０

３．３

国家大地坐标系；

２０００犆犺犻狀犪犌犲狅犱犲狋犻犮犆狅狅狉犱犻狀犪狋犲犛狊狋犲犿２０００犆犌犆犛２０００

狔

，。，

采用２０００参考椭球原点在地心的右手地固直角坐标系犣轴为国际地球旋转局参考极方向犡

，

轴为国际地球旋转局的参考子午面与垂直于轴的赤道面的交线轴与轴和轴构成右手正交坐

犣犢犣犡

标系。

［／—，］

ＧＢＴ１４９１１２００８定义２．３２

３．４

１９８５国家高程基准犖犪狋犻狅狀犪犾犞犲狉狋犻犮犪犾犇犪狋狌犿１９８５

，

１９８７年颁布命名的采用青岛水准原点和根据由青岛验潮站从１９５２年到１９７９年的验潮数据确定

的黄海平均海水面所定义的高程基准，其水准原点的起算高程为７２．２６０ｍ。

［／—，］

ＧＢＴ１４９１１２００８定义２．２４

３．５

理论最低潮面狋犺犲犾狅狑犲狊狋狀狅狉犿犪犾犾狅狑狑犪狋犲狉

我国海图深度基准面的具体实现形式，为理论上可能出现的潮汐最低水位，其高度从当地平均海平

面起算。

［／—，］

ＧＢＴ１７５０１２０１７定义３．６

３．６

平均海平面犿犲犪狀狊犲犪犾犲狏犲犾

，、、

高程等于海洋水位观测结果平均值的平静的理想海面按观测时长可分为日平均月平均年平均

和多年平均海平面。

注：／—，。

改写ＧＢＴ１５９１８２０１０定义２．５．５

３．７

当地平均海平面犾狅犮犪犾犿犲犪狀狊犲犪犾犲狏犲犾

当地验潮站年以上每小时的观测值求出的平均值。

１９

３．８

检查航线犮犺犲犮犽犾犻狀犲

与飞行采集航线垂直的航线。

注：用于采集点云数据精度进行检查。

３．９

波形数据狑犪狏犲犳狅狉犿犱犪狋犪

，。

激光接收系统按照预设采样率对信号的回波进行离散化采样所得的回波强度时间序列

注：波形数据的时间分辨率不大于激光脉冲宽度，保存了用于反演水体环境信息和空间地理信息的原始采样数据，

由此可以获得精确的水下地形数据与丰富的水面及水体环境特征。

３．１０

水下地形模型狌狀犱犲狉狑犪狋犲狉狋犲狉狉犪犻狀犿狅犱犲犾

以水下离散高程点为基础建立的规则格网或三角网等空间模型。

注：用以模拟连续分布的水下地形空间位置等属性分布。

３．１１

数字水深模型犱犻犻狋犪犾犫犪狋犺犿犲狋狉犻犮犿狅犱犲犾

犵狔

采用离散水深点数据建立的规则格网或三角网等空间模型。

：。

注用以描述区域范围内连续水深变化的数字化空间模型

２

／—

犌犅犜３９６２４２０２０

３．１２

水体漫衰减系数犱犻犳犳狌狊犲犪狋狋犲狀狌犪狋犻狅狀犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋

在单位长度水体中传输的光学辐照度变化量与光学辐照度的比值。

注属于水体表观光学参数表征水体中光学辐照度随水体传播距离的衰减情况又称值

：，，犓。

ｄ

３．１３

水底反射率犫狅狋狋狅犿狉犲犳犾犲犮狋犻狏犻狋

狔

水底反射光辐射度与水底接受辐照度的比值。

３．１４

犌犖犛犛偏心分量犌犖犛犛犾犲狏犲狉犪狉犿狊

天线相位中心在参考坐标系中的个坐标分量。

ＧＮＳＳ３

３．１５

犐犕犝偏心分量犐犕犝犾犲狏犲狉犪狉犿狊

设备原点在参考坐标系中的个坐标分量。

ＩＭＵ３

３．１６

激光雷达偏心分量犾犻犱犪狉犾犲狏犲狉犪狉犿狊

机载激光雷达原点在参考坐标系中的个坐标分量。

３

３．１７

安置角偏差犫狅狉犲狊犻犺狋犪狀犾犲狊犱犲狏犻犪狋犻狅狀

犵犵

机载激光雷达坐标系与所在载体坐标系个对应轴系间存在的系统性角度偏差。

ＩＭＵ３

３．１８

点云密度狅犻狀狋犮犾狅狌犱犱犲狀狊犻狋

狆狔

每平方米单位面积上激光测量点的平均数量。

３．１９

最大测量水深犿犪狓犻犿狌犿犱犲狋犺

狆

机载激光雷达能够测量到的水深最大值。

注：用被测水体在激光波长的漫衰减系数的倒数（／）的倍数来表示。

１犓

ｄ

３．２０

条带宽度狊狑犪狋犺狑犻犱狋犺

机载激光雷达作业时垂直于飞行航线的测量宽度。

注：用航高的倍数表示。

３．２１

测量速率犿犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋狉犪狋犲

机载激光雷达单位时间获取的水底地形测量点数。

４缩略语

下列缩略语适用于本文件。

：惯性测量装置（）

ＩＭＵＩｎｅｒｔｉａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｕｎｉｔ

：全球导航卫星系统（）

ＧＮＳＳＧｌｏｂａｌｎａｖｉａｔｉｏｎｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｓｔｅｍ

ｇｙ

：（）

ＰＯＳ定位定姿系统Ｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｓｓｔｅｍ

ｙ

：（）

ＰＰＳ秒脉冲Ｐｕｌｓｅｅｒｓｅｃｏｎｄ

ｐ

３

／—

犌犅犜３９６２４２０２０

５基本要求

５．１一般规定

机载激光雷达水下地形测量应符合下列规定：

）、、、、

ａ选用的机载平台的供电载重航时航速航高和下视窗口等参数应能满足激光雷达用于水下

地形测量工作的要求；

），；

ｂ机载激光雷达及相关辅助设备应在计量检定或校准的有效期内使用并处于正常工作状态

）选用的机载激光雷达应透明提供波形、点云原始数据及相应的格式说明；

ｃ

）、、、、

ｄ点云密度平面精度高程精度适用于海上环境同时满足三级及以下海况三级及以下风力

犓ｄ小于或等于０．３ｍ－１和水底反射率大于或等于１５％等。在困难海况条件下，不能满足该使

，；

用条件时指标允许放宽倍

０．５

）工作流程应包括准备工作、数据获取、数据处理、质量控制和成果整理与上交；

ｅ

）、。

ｆ成果的生产分发和使用应符合保密的相关规定

５．２空间基准

５．２．１平面坐标系

。，。

平面坐标系统应采用ＣＧＣＳ２０００如采用其他平面坐标系统应与ＣＧＣＳ２０００建立联系

５．２．２高程基准

，，，

高程基准应采用１９８５国家高程基准如采用其他高程基准应与１９８５国家高程基准建立联系在

、，。

远离大陆的岛礁其高程基准还应给出与当地平均海平面的关系

５．２．３深度基准面

，，

深度基准面应采用理论最低潮面根据工程需要采用其他基准面的应给出所采用的基准面与理论

，、，

最低潮面以及１９８５国家高程基准的关系在远离大陆的岛礁其高程基准应给出与当地平均海平面的

关系。

５．３时间基准

日期应采用公元纪年，时间应采用北京时间。

５．４投影和分幅

，，

投影采用高斯克吕格投影测图比例尺大于或等于采用带投影

１∶２０００１．５°１∶５０００１∶１００００

～

，