DB51 T 2695-2020 四川地质灾害调查机载激光雷达数据获取技术规范.pdf

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1、ICS 07.040 A 75 DB51 四 川 省 地 方 标 准 DB51/T 2695 2020 四川地 质 灾害调 查 机载激 光 雷达 数据获 取 技术 规范 2020 - 7 - 14 发布 2020 - 8 - 1 实施 四 川 省 市 场 监 督 管 理 局 发 布 DB51/T 2695-2020 I 目 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 基本要求 . 2 5 工作流程 . 5 6 技术准备 . 6 7 航摄实施 . 7 8 数据预处理 . 8 9 质量检查 . 8 10 成果归档 . 9 附录 A（规范性附录） 机

2、载 LiDAR 航摄偏心分量测定表 . 10 附录 B（规范性附录） GPS 静态观测记录表 . 11 附录 C（规范性附录） 航 摄飞行记录表 . 12 DB51/T 2695-2020 II 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由四川省测绘地理信息局提出并归口。 本标准由四川省市场监督管理局批准发布。 本标准起草单位：四川测绘地理信息局测绘技术服务中心（四川省测绘地理信息局测绘应急保障中心）、 四川省国土空间生态修复与地质灾害防治研究院、成都理工大学。 本标准主要起草人：黄青伦、李永建、许强、佘金星、周兴霞、马志刚、董秀军、程多祥、廖露、陈 思思、刘飞、肖

3、洋、李为乐。 DB51/T 2695-2020 1 四川地质灾害调查机载激光雷达数据获取 技术 规范 1 范围 本标准规定了地质灾害调查机载激光雷达数据获取的工作流程、技术准备、航摄实施、 数据预处理、质量检查、成果归档的技术要求。 本标准适用于四川省内地质灾害调查 和地质灾害隐患早期识别工作 机载激光雷达数据 获取 。 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，仅所注日期的版本 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。 GB/T 14950-2009 摄影测量与遥感术语 GB/T 18314-2009 全球定位系

4、统（ GPS）测量系统 GB/T 26424-2010 森林资源规划设计调查技术规程 GB/T 27919-2011 IMU GPS 辅助航空摄影技术规范 GB/T 36100-2018 机载激光雷达点云数据质量评价指标及计算方法 CH/Z 3005-2010 低空数字航空摄影规范 CH/T 8024-2011 机载激光雷达数据获取技术规范 CH/T 3014-2014 数字表面模型机载激光雷达测量技术规程 DZ T 0261-2014 滑坡崩塌泥石流灾害调查规范（ 1 50000） DD 2015-01 地质灾害遥感调查技术规定 DD2019-08 地质灾害调查技术要求（ 1:50000）

5、3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 激光雷达 LiDAR 发射激光束并接收回波获取目标三维信息的系统。 CH/T 8024 2011，定义 3.1 3.2 机载激光雷达 airborne LiDAR 在航空平台上，集成激光雷达、定位定姿系统（ POS）、数码相机和控制系统所构成的 综合系统。 CH/T 8024 2011， 定义 3.4 DB51/T 2695-2020 2 3.3 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。 CH/T 8024 2011， 定义 3.5 3.4 机载激光雷达点云 airborne LiDAR point cl

6、oud 通过机载激光雷达扫描获得的 点云 ，以离散、不规则方式发布在三维空间中的点的集合。 CH/T 3014 2014，定义 3.3 3.5 点云密度 density of point cloud 以高程方向为法向方向，单位面积上激光点的平均数量。 GB/T 36100-2018，定义 3.4 3.6 反 射率 reflectivity 投射到物体上被反射的辐射能与投射到物体上的总辐射能的比率。 CH/T 8024 2011，定义 3.9 3.7 激光有效距离 effective laser range 激光雷达可探测的距离。 CH/T 8024 2011， 定义 3.8 3.8 IMU/G

7、PS 辅助航空摄影测量 IMU/GPS-supported aerial photography 利用惯性测量单元（ IMU）和全球定位系统（ GPS）的组合测量技术，获取摄影瞬间摄 影中心的位置参数及影像的姿态参数的一种航空摄影技术。 GB/T 27919 2011， 定义 3.1 3.9 郁闭度 canopy density of vegetation 树冠在阳光直射下在地面的总投影面积（冠幅）与此林地（林分）总面积的比。 GB/T 26424 2010，定义 5.7.10 3.10 地质灾害隐患 potential geohazard 具有形成地质灾害条件的地质体。通常指通过调查、测试和

8、分析评价，初步推测可能 会发生地质灾害的地点或区段。 DD2019-08， 定义 3.3 4 基本要求 4.1 调查比例尺 DB51/T 2695-2020 3 调查比例尺的划分 ， 依据如下： a） 根据地质灾害调查 精度和地质灾害隐患早期识别技术 要求，将地质灾害调查划分为 重大地质灾害点精细化调查和重点地区地质灾害详查。 b） 重大地质灾害点精细化调查采用 1:500、 1:1000或 1:2000比例尺 ， 重点地区地质灾害 详查采用 1:5000或 1:10000比例尺。 c） 1:5001:2000地质灾害 调查比例尺 ， 较适用于 单点崩塌、滑坡 地质灾害的精细化调查 或上述地质

9、灾害 隐患 的早期识别 ， 也适用于小区域、小流域等重点区域的地质灾害调查和地 质灾害隐患早期识别工作。 d） 1:50001:10000地质灾害 调查比例尺 ，较适用于泥石流灾害 详细调查 或泥石流 地质 灾害隐患 的 早期识别 ，也适用于大面积开展地质灾害区域调查。 e）开展地质灾害调查机载 LiDAR数据获取时，应优先确定地质灾害调查比例尺，不同 比例尺，采用的平台、设备、技术参数均不同。 4.2 飞行平台选型 飞行平台选型依据如下，具体参见表 1。 a） 重大地质灾害点精细化调查 ，优先采用无人机平台。 无人机包括固定翼、多旋翼、 复合翼（垂直起降）等。 b）固定翼、复合翼无人机适合大

10、面积 重点地区地质灾害详查 ，例如区域性滑坡、崩塌、 泥石流调查。多旋翼无人机适合开展高密度激光点云扫描下的单点危岩边坡扫描，尤其针对 地质灾害调查或地质灾害隐患面积较小情况。 c） 重点地区地质灾害详查 ，优先采用有人机平台 。有人机平台选型依据地形地貌、气 候条件、航摄面积以及地质灾害调查时间紧迫性等综合因素而定 。 如选用无人机平台，则重 点针对激光植被穿透率和激光点云密度的适宜性进行测试，对比与有人机激光雷达系统的性 能，评价是否满足地质灾害调查需要或地质灾害隐患早期识别需求。 d）飞行平台的选 型还需综合考虑地质灾害调查区域的安全性，如在人口密集区域、机 场较近区域、靠近易燃易爆区域

11、、以及重点管控区域，无人机平台选型一定要严格把关，做 到设备性能可靠，保证地质灾害调查工作的安全性。 e）选定飞行平台后，需按照空域管理规定，申请空域方可开展地质灾害调查工作。 表 1 飞行 平台选型 地形类别 无 人机平台 平原、丘陵 抗风等级 6 级、升限 海拔 3000 米、续航时间 30 分钟 、 载 重 2 千克 山地、高山地 抗风等级 6 级、升限 海拔 5000 米、续航时间 30 分钟、载重 2 千克 地 形类别 有人机平台 平原、丘陵 抗风等级 7 级、升限 海拔 3000 米、续航时间 2 小时 山地、高山地 抗风等级 7 级、升限 海拔 6500 米、续航时间 3 小时

12、4.3 激光雷达选型 激光雷达选型依据如下，具体参见表 2。 a） 平原、丘陵区域，优先采用中短距离机载激光雷达，回波次数不低于 3次，激光测距 精度优于 0.05米。 DB51/T 2695-2020 4 b） 山地、高山地区域，优先采用中长距离机载激光雷达，回波次数不低于 4次，激光测 距精度优于 0.1米。 表 2 激光雷达设备选型 地形类别 激光 有效 测距（ 米 ） 可回波次数（次） 激光测距精度（米） 平原 200 3 0.05 丘陵 920 3 0.05 山地 1350 4 0.1 高山地 1800 4 0.1 4.4 点云密度 地质灾害调查机载激光雷达数据获取点云密度确定参照如

13、下，具体见表 3。 a）依据地质灾害调查比例尺设定不同的激光点云获取密度 。 点云密度越高，可获取更 高分辨率的地形地貌数据， 可更好保留 微小地貌， 并有助于 成灾前兆信息的 提取 与地质灾害 隐患 早期识别。 b）植被穿透率与激光点云密度存在 正比 关系 。 在地质灾害调查比例尺相同的条件下， 获取的激光点云密度越大，可获取相对较多的地面点云数据，但是林分郁闭度较大或存在乔 灌混交林的情况下，点云密度与植被穿透率不一定成正比。 c） 点云密度设定与地质灾害调查比例尺和 林分 郁闭度有关 。 林分郁闭度越大，相同调 查比例尺条件下 需要采用的点云密度越大 ； 林分郁闭度越小，则获取时采用的点

14、云密度越 小。 表 3 不同调查比例尺的 点云密度 调查 比例尺 林分 郁闭度 点云密度（点 /平方米） 航带接边（米） 1:500 0.7， 1 30， 60） 0.05 0.2， 0.69） 25， 30） 0.05 0， 0.2） 16， 25） 0.05 1:1000 0.7， 1 25， 30） 0.1 0.2， 0.69） 20， 25） 0.1 0， 0.2） 8， 16） 0.1 1:2000 0.7， 1 20， 25） 0.15 0.2， 0.69） 15， 20） 0.15 0， 0.2） 4， 8） 0.15 1:5000 0.7， 1 15， 20） 0.2 0.2，

15、 0.69） 10， 15） 0.2 0， 0.2） 2， 4） 0.2 1:10000 0.7， 1 10， 15） 0.25 0.2， 0.69） 5， 10） 0.25 0， 0.2） 1， 2） 0.25 DB51/T 2695-2020 5 4.5 航飞影像 航飞影像获取的时间要求、 精度 要求如下，具体参见表 4。 a） 地质灾害调查航飞影像宜采用 与点云数据 同步获取 的 方式，特殊困难区域可采用异 步获取 的 方式。 b） 通过异步方式获取的点云和影像的时间间隔不宜超过 30个自然日。 c） 航飞影像质量 需 满足地质灾害调查的精度要求 ， 影像 应 清晰、层次丰富、反差 适中

16、 、 色调柔和 。 d）航飞影像 应能辨认出与地面分辨率相适应的细小地物影像 ，主要地质调查对象应在 范围内 清晰呈现。 e） 影像上不应有云、云影、 烟雾、大面积曝光、噪点 等缺陷。 如局部 存在少量缺陷， 但不影响 影像拼接 及重要地物判识，可不做处理 。 f）航飞影像航向重叠度和旁向重叠度应满足设计要求 。 g） 拼接后影像无明显模糊、重影和错位现象。 h） 其他 质量及规格应满足 CH/Z 3005有关规范要求。 表 4 航飞影像质量 调查 比例尺 地形类别 影像分辨率（米） 平面位置中误差（米） 1:500 平原、丘陵 0.05 0.3 山地、高山地 0.05 0.4 1:1000

17、平原、丘陵 0.1 0.6 山地、高山地 0.1 0.8 1:2000 平原、丘陵 0.15 1.2 山地、高山地 0.15 1.6 1:5000 平原、丘陵 0.2 2.5 山地、高山地 0.2 3.7 1:10000 平原、丘陵 0.2 5 山地、高山地 0.2 7.5 5 工作流程 地质灾害调查机载激光雷达数据获取工作流程包括：技术准备、航摄实施、数据预处理、 质量检查、成果归档，具体参见图 1。 a）技术准备。收集测区中高分辨率遥感影像、地形数据等数据资料；根据地质灾害调 查比例尺和林分郁闭度，综合确定点云密度，并据此开展航线设计。 b）航摄实施。正式开展航摄前应进行检校飞行与基站架设

18、；航摄数据采集完成后，应 及时检查数据质量，必要时进行补飞与重飞 ，并 开展检查点采集。 c）数据预处理。主要包括 POS数据处理、点云数据解算以及影像数据的预处理。 d）质量检查。检查点云数据密度、航带接边精度、航片质量、 POS数据以及检查点数 据的质量情况。 e）成果归档。对数据成果和文档成果进行整理归档。 DB51/T 2695-2020 6 技 术 准 备 资 料 收 集 点 云 密 度 确 定 航 线 设 计 检 校 飞 行 航 测 数 据 采 集 补 飞 与 重 飞基 站 架 设 检 查 点 采 集 航 摄 实 施 数 据 预 处 理 质 量 检 查 成 果 归 档 林 分 郁

19、闭 度 确 定 图 1 工作流程图 6 技术准备 6.1 资料收集 a） 收集测区中高分辨率卫星遥感影像、无人机遥感影像、地形数据 、气象水文 以及交 通路网等辅助数据 。 卫星遥感影像和无人机遥感影像现势性不超过 1年，交通路网等其他辅 助数据现势性不超过 2年 。 b） 开展重大地质灾害点精细化调查时，宜选用分辨率优于 0.5米的卫星遥感影像和比例 尺优于 1:10000的数字高程模型，用于开展航线设计。 c） 开展重点地区地质灾害详查时，宜选用分辨率优于 1米的卫星遥感影像和比例尺优于 1:50000的数字高程模型，用于开展航线设计。 d） 根据测区实际 情况 ，必要时可进行实地勘查以获

20、取更多相关信息和资料。 6.2 林分 郁闭度确定 a） 如行业主管部门有林分郁闭度成果数据，则 可 直接向相关单位申请 收集 数据 。 如没 有则可以采用 样地法、目测法、航片估测法 或 卫片估测法 测定 。 具体确定方法按照 GB/T 26424 规范要求执行。 b） 采用航片估测法和卫片估测法确定 林分 郁闭度时，宜选择遥感影像现势性不超过 1 年且航摄季节相同或相近的影像数据。 c）收集的林分郁闭度信息，现势性应小于 2年。 6.3 点云密度确定 a） 点云密度的确定参考调查比例尺和 林分 郁闭度，具体参见表 3。 b） 点云密度与激光传感器发射频率（ Hz）、航飞速度（ V）、航摄带宽

21、（ W）有关。 基于上述关系综合计算得到单航带点云密度（ D），计算公式如下： DB51/T 2695-2020 7 D=Hz/（ W*V） c） 特殊困难区域，单航带点云密度不满足要求时，应沿航线重复飞行获得高密度点云 数据，直至达到点云密度要求。 6.4 航线设计 a） 为保证获取的点云密度和影像分辨率满足地质灾害调查精度要求（具体参见表 3和表 4），机载激光雷达数据获取宜采用变高飞行。 b） 变高飞行的航摄高度 要综合考虑地形地貌、激光有效测距、 林分 郁闭度和飞行平台 等因素。 c） 其他技术要求按照 CH/T 8024规范要求执行。 7 航摄实施 7.1 检校飞行 a） 开展地质灾

22、害调查时，如遇转场应开展检校飞行。 b） 其他技术要求按照 CH/T 8024规范要求执行。 c） 检校飞行后，填写机载 LiDAR航摄偏心分量测定表 。 7.2 基站架设 基站架设技术要求按照 GB/T 18314规范要求执行。 7.3 航测数据采集 a） 在开展数据获取期间，操作人员应密切监视航飞情况，如遇突发紧急情况应立即操 控返航。 b） 机载激光雷达点云数据获取和原始点云数据质量应满足 CH/T 8024规范要求，数码相 机影像获取和原始影像数据质量应满足 CH/Z 3005规范要求。 c） 数据获取后 15分钟内不得关闭地面基站 ,待地面基站关闭后，可导出数据。 d） 其他技术要求

23、按照 CH/T 8024规范要求执行。 e） 航摄过程中，应填写 GPS静态观测记录表，具体按照 GB/T 18314规范要求执行。 f） 航摄结束后，应填写航摄飞行记录表，具体按照 CH/Z 3005规范要求执行。 7.4 飞行季节与飞行时间 a） 数据获取优选秋冬交季或春夏交季，尽量避免 夏天树木茂盛或冬季积雪覆盖时间获 取数据。如 因 项目需要无法避免，则尽量选择天气晴朗的正午时刻获取，尽量减少因太阳高 度角引起的影像阴影问题。 b） 如获取同步光学影像，影像获取时间 还应满足 CH/Z 3005规范要求 。 7.5 补飞与重飞 a） 点云 无法完整覆盖 测区边坡、危岩体、滑坡体、泥石流

24、区域时需要 补飞 。 b） 航摄 影像色调不一致、曝光过度或 曝光 严重不足，后期无法调色修复时需要重飞。 c）点云 补飞 需完全覆盖漏洞区域，接边精度需满足表 3要求。 DB51/T 2695-2020 8 d） 原始点云数据、 POS数据的补飞与重飞技术要求按照 CH/T 8024规范要求执行。 e） 同步获取的光学影像，若影像数据质量不满足要求，应进行补飞与重飞。 f） 补飞与重飞 技术要求 与成果质量 不得降低。 7.6 检查点采集 a） 采用连续运行基准站网络 RTK采集检查点，检查点坐标系统应与目标坐标系统一致。 如不能采用网络 RTK方法采集检查点，可以采用 GPS静态观测的方法

25、或收集测区已有检查点。 b） 检查点 要采集平面检查点和高程检查点，分别用于平面位置和高程精度的检查。 c）检查点 应尽量选在硬质地面点 和 影像易分辨的（斑马线、车道线等）特征地物拐点 。 c） 无固定点位又无水泥路做标记时，应 采用布设标志的方法 ， 并尽量 避免人为破坏。 d）检查点应均匀分布在整个测区，平原、丘陵、山地、高山地均应该布设 。一般情况 下，按照带状测区长度计算，每公里应布设一组检查点。 e） 特殊困难区域 或 人员 、 车辆无法到达区域可酌情减少布设 。 8 数据预处理 主要包括 POS数据处理、点云数据解算以及影像数据的预处理。 POS数据处理、点云数 据解算按照 CH

26、/T 8024规范要求执行。影像数据预处理按照 CH/Z 3005规范要求执行。 9 质量检查 质量检查内容包括航迹线、 POS数据、点云数据、航片数据和检查点数据。 9.1 航迹与 POS 数据检查 a） 航迹线弯曲度、航速、航高的质量检查要求按照 CH/T 8024规范要求执行。 b） POS数据记录的连续性、缺失性、失锁情况和干扰情况的质量检查要求按照 CH/T 27919规范要求执行。 9.2 点云数据质量检查 a） 点云数据覆盖范围是否包含整个测区。 b） 点云数据密度是否满足表 3要求。 c） 点云数据多航带接边精度是否满足表 3要求。 d） 点云数据高程及平面中误差的质量检查要求

27、按照 CH/T 8024规范要求执行。 9.3 航片数据质量检查 a） 航片影像分辨率是否满足表 4要求。 b） 航片数据质量检查 要求按照 CH/Z 3005规范要求执行。 9.4 检查点数据质量检查 检查点数据质量检查要求按照 GB/T 18314规范要求 执行。 DB51/T 2695-2020 9 10 成果归档 进行归档的成果主要包括数据成果和文档成果。 数据成果采用硬盘介质进行存储，主要内容包括： a） 原始激光雷达点云成果； b） 原始航飞影像数据成果； c） 原始 POS及影像外方位元素成果； d） 检查点成果； e） 地面站观测数据、飞行记录数据； f） 航迹线文件成果。 文

28、档成果分别保存为纸质版和电子版（电子版采用光盘存储或其他移动介质存储）各一 份，主要内容包括： a） 设备检校相关资料； b） 数据精度检查报告； c） 机载激光雷达航摄偏心分量测定表； d） GPS 静态观测记录表； e） 航摄飞行记录表； f） 其他相关资料。 DB51/T 2695-2020 10 附录 A（规范性附录） 机载 LiDAR 航摄偏心分量 测定 表 检校飞行，需要填写航摄偏心分量标，检校值应符合 CH/T8024 规定。 表 A.1 机载 LiDAR 航摄偏心分量 测定 表 基 本 信 息 摄区位置 摄区名称 飞机型号 飞机编号 机载激光雷达型号 激光安全等级 IMU 型号

29、 IMU 编号 机载 GPS 接收机型号 机载 GPS 天线型号 相机型号 相机编号 备注： GPS 偏心分量 IMU 偏心分量 相机偏心分量 航向 u/mm /mm /mm /mm 旁向 v/mm /mm /mm /mm 竖直方向 w/mm /mm /mm /mm 测量员： 检查员： 年 月 日 年 月 日 DB51/T 2695-2020 11 附录 B（规范性附录） GPS 静态观测记录表 静态测量需填写观测记录手薄，测量需满足 GB/T 18314-2001 规定及要求 。 表 B.1 GPS 静态测量外业观测记录手薄 工程项目名称 GPS 网等级 级 点名 双测日期 年 月 日 接收

30、机型号 开机时间 时 分 接收机编号 关机时间 时 分 天线高测量（ m） 记事栏 开始记录前 米 结束记录后 米 均值 米 点名 米 双测日期 年 月 日 接收机型号 开机时间 时 分 接收机编号 关机时间 时 分 天线高测量（ m） 记事栏 开始记录前 米 结束记录后 米 均值 米 点名 双测日期 年 月 日 接收机型号 开机时间 时 分 接收机编号 关机时间 时 分 天线高测量（ m） 记事栏 开始记录前 米 结束记录后 米 均值 米 点名 双测日期 年 月 日 接收机型号 开机时间 时 分 接收机编号 关机时间 时 分 天线高测量（ m） 记事栏 开始记录前 米 结束记录后 米 均值

31、米 DB51/T 2695-2020 12 附录 C（规范性附录） 航摄飞行记录表 航摄时需认真检查项操作是否规范，航摄结束时需要填写航摄记录飞行表。 表 C.1 航摄飞行记录表 项目名称 日 期 测区 概 况 摄区名称 摄区代号 航摄架次 地面分辨率 飞行高度 平均海拔 摄影方向 地形地貌 航线间隔 拍照间距 航线里程 航线条数 航飞 平 台 飞机型号 飞机编号 自驾仪编号 发动机型号 航摄 仪 器 相机 型号 航摄仪编号 像元大小 焦 距 曝光延时 光 圈 曝光时间 感 光 度 激光 雷 达 激光 型号 点云密度 激光 频率 可回波次数 带宽设置 航带重叠度 作用距离 接边精度 影 像 盘 号 摄影时间 试 片 摄影后试片 数 据 文 件 名 照片数目 点云数目 航 线 层 天 气 天气状况 水平能见度 垂直能见度 风 向 机 组 操 控 手 地面站人员 地勤人员 机 械 师 航线示意图 备 注