DB41 T 2256-2022 露天矿山环境修复无人机应用技术规范.pdf
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1、 ICS 33.200 CCS A 77 41 河 南省地方标准 DB41/T 2256 2022 露天矿山 环境修复 无人机应 用技术规 范 Technical specification for UAV application in environmental restoration of open pit mines 2022-04-07 发布 2022-07-05 实施 河 南省市 场监督 管 理局 发 布 DB41/T 2256 2022 I 目 次 前言.II 引言.III 1 范围.1 2 规 范性 引用 文件.1 3 术 语和 定义.1 4 无 人机 飞行 技术 准备.3 5
2、无 人机 摄影 测量 外业.6 6 无 人机 摄影 测量 内业.8 7 露 天矿 山环 境修 复监 测.10 附录A(资 料性)航摄 飞行记 录.12 附录B(资 料性)无人 机事故 情况 统计.13 DB41/T 2256 2022 II 前 言 本文件 按照GB/T 1.1 2020 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 由河 南省 有色 金属 地质矿 产局 提出 并归 口。本文件 起草 单位:河 南省 有色金 属地 质矿 产局 第七 地
3、质大 队。本 文 件 主要 起草 人:刘 文毅、王 冠华、刘 杨、王 明明、王 振生、刘 强、程 广国、马 鹏远、李 春 轩、刘颉、张永 福、周斌、张 云贺、闻金 华、孙宏 伟。DB41/T 2256 2022 III 引 言 露 天 矿 山环 境 修 复 是 实现矿 山 绿 色可 持 续发 展 的基础。无 人机 监 测技 术 具有实 时 性、机 动 性、高精 度 和低 成 本方 面 的优 势,已 经成 为 露天 矿 山环 境修 复 的重 要 技术 手 段与 方法。针对 无 人机 在 露天矿山 环 境修 复 中对 勘 查、设计、地形 测 绘以 及 动态 影像 监 测的 需 求,为 了提 升无
4、人 机在 露 天矿 山 环境修复应用 中的 质量,河 南省 有色金 属地 质矿 产局 第七 地质大 队组 织编 制了 本文 件。DB41/T 2256 2022 1 露 天矿山 环境修复 无人机 应用技术 规范 1 范围 本 文 件 规定 了 无人 机 在露天 矿 山 环境 修 复应 用 中的相 关 术 语和 定 义以 及 设备要 求、外业 测 量、数据处理、监 测分 析 等 的技 术要求。本文件 适用 于无 人机 在露 天矿山 环境 修复 中的 应用。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 成本文 件 必 不可 少 的条 款。其中,注 日期
5、 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 7931 1:500 1:1000 1:2000 地 形图 航空 摄影 测量外 业规 范 GB 16423 金属 非金 属矿 山安全 规程 GB/T 20257.1 国家 基本 比例尺 地图 图式 第1部分:1:500 1:1000 1:2000 地形图 图式 GB/T 23236 数 字航 空摄 影测量 空中 三角 测量 规范 GB/T 24356 测 绘成 果质 量检查 与验 收 GB 50026 工程 测量 规范 CH/
6、T 1004 测 绘技 术设 计 规定 CH 1016 测绘 作业 人员 安 全规范 CH/Z 3001 无 人机 航摄 安 全作业 基本 要求 CH/Z 3002 无 人机 航摄 系 统技术 要求 CH/Z 3003 低 空数 字航 空 摄影测 量内 业规 范 CH/Z 3004 低 空数 字航 空 摄影测 量外 业规 范 CH/Z 3005 低 空数 字航 空 摄影规 范 CH/T 9008.1 基础 地理 信 息数字 成果1:500 1:1000 1:2000 数 字线 划图 CH/T 9008.2 基础 地理 信 息数字 成果1:500 1:1000 1:2000 数 字高 程模 型
7、CH/T 9008.3 基础 地理 信 息数字 成果1:500 1:1000 1:2000 数 字正 射影 像图 DZ/T 0287 矿 山地 质环 境 监测技 术规 程 3 术语和 定义 下列术 语和 定义 适用 于本 文件。3.1 无人机 一 种 由 动力 驱 动、机 上无人 驾 驶、可 重 复使 用 的航空 器,具有 遥 控、半 自主、自 主 三种 飞 行控 制方式。来源:CH/Z 3002,3.2 DB41/T 2256 2022 2 3.2 无 人机 系统 由 无 人 机机 体、飞 控 系统、通 信 系统、发射 与 回收系 统、动力 系 统、地 面保障 与 维 护系 统 以及 批准的
8、型 号设 计规 定的 其他 部件组 成的 系统。3.3 无 人机 航摄 系统 以无人 机为 平台,以 遥感 数据采 集为 任务 的遥 感数 据采集 系统。3.4 地 面分 辨率 数字照 相系 统收 集的 地表 图像中 精细 细节 的程 度,表示图 像像 素的 物理 尺寸,通常 以米 为单 位。3.5 基线 摄影测 量中 两个 相邻 摄站 之间的 连线。3.6 摄区 航摄任 务中 遥感 数据 采集 系统能 够采 集到 数据 的地 面区域。3.7 航向重 叠 航向内 相邻 像片 上具 有同 一地区 影像 的部 分,通常 以百分 比表 示。3.8 旁向重 叠 相邻航 线的 相邻 像片 上具 有同一
9、地区 影像 的部 分,通常以 百分 比表 示。3.9 像片倾 斜角 航空摄 影时,航 空摄 影机 主光轴 与铅 垂线 的夹 角。3.10 航线弯 曲度 一条摄 影航 线内 各张 像片 主点至 首末 两张 像片 主点 连线的 最大 偏离 度。3.11 数字高 程模 型 用计算 机表 示的 高程 数据3D 模型,是 规则 间隔 的高 程 值的阵 列。3.12 数字正 射影 像图 利 用 数 字高 程 模型 对 数字影 像,经逐 个 像元 进 行投影 差 改 正,再 按影 像 镶嵌,根 据 图幅 范 围裁 剪生成的 影像 数据。3.13 数字线 划图 以点、线、面形 式或 地图 特定图 形符 号形
10、式表 达地 形要素 的地 理信 息矢 量数 据集。来源:CH/T 9008.1,3 3.14 露天矿 山 DB41/T 2256 2022 3 在地表 通过 剥离 围岩、表 土或砾 石,采出 金属 或非 金属矿 物的 采矿 场及 其附 属设施。来源:GB 16423,3.1 3.15 露天矿 山环 境修 复 对 矿 产 资源 采 选过 程 中的各 类 生 态、地 质破 坏 和环境 污 染 采取 人 工促 进 措施,结 合 生态 系 统的 自我调节 能力,逐 步恢 复与 重建露 天矿 山环 境的 过程。4 无人机 飞行 技术 准备 一般规 定 4.1 4.1.1 人员要 求 无人机 航空 摄影
11、人员 要求 应按照CH 1016 的规 定执 行。4.1.2 安全作 业环 境要 求 无人机 航摄 安全 作业 环境 要求应 按照CH/Z 3001 的 规定执 行。4.1.3 航摄任 务要 求 接 收 航 摄任 务 时,应 明确任 务 的 需求、时间、地点、区 域、要 求 及成 果 等内容,并 确定 航 飞区 域是否为 禁飞 区;若为 禁飞 区,则 不能 执行 任务。4.1.4 资料搜 集要 求 主 要 搜 集作 业 区的 现 有地形 图、露天 开 采设 计、影像 资 料、基 础 控制 点 以及其 它 基 础地 理 信息 等资 料,并 对 搜 集 到 的 资 料 进 行 核 查,评 价 资
12、料 的 可 信 度 与 可 利 用 度。资 料 搜 集 应 符 合CH/Z 3003 与 CH/Z 3004 规定。4.1.5 踏勘要 求 航 摄 作 业前 应 对作 业 区进行 踏 勘,了 解 作业 区 的地形 地 貌、气 候 条件、矿山地 质 环 境、露 天矿 山开采情 况,进行 分析 研究,结合 飞行 区域 的空 域条 件选定 设备 类型,制 定航 飞方案。4.1.6 项目技 术设 计书 编写 要求 踏 勘 后 编写 项 目技 术 设计书,进 行任 务 规划,主要内 容 包 括:目 的、任 务、作 业 区 范围、作业 区概况、无人 机作 业实 施方 案、成 果内 容、计划 工期 等。编
13、写的 技术 设计 书应 符合CH/T 1004 规定。无人机 航摄 系统 要求 4.2 4.2.1 系统组 成 无人机 航摄 系统 技术 应按 照CH/Z 3002 的 规定 执行。4.2.2 性能指 标要 求 航摄系 统主 要性 能指 标应 遵循下 列要 求:a)抗风能 力应 大 于 4 级;DB41/T 2256 2022 4 b)横滚角、俯 仰角、航 向角 测量误 差均 应小 于 3;c)偏航距 和航 高差 应小 于 20 m,航 线弯 曲度 应小 于 5;d)相对航 高不 宜超 过 1500 m;e)航测数 码相 机应 采用 定焦 镜头,有效 像素 宜大 于 2000 万;f)快门速
14、度不 应低 于 1/l000 s,存 储速 度应 与快 门速 度匹配;g)影像存 储空 间满 足项 目需 求;h)地面监 测系 统的 地面 像元 分辨率 应优 于 1 m。4.2.3 无人机 选择 根据作 业任 务要 求选 择固 定翼无 人机、旋 翼无 人机、复合 翼无 人机 或无 人飞 艇等飞 行平 台。4.2.4 载荷类 型选 择 载 荷 类 型包 括 光 学相 机、成 像 光 谱仪、激 光雷 达、全 球 导 航卫 星 系 统(GNSS)、惯 导系 统 等 传感器 及 配套 设 备,具 备单 独载 荷 独立 工 作或 多 载荷 协同 工 作能 力。根 据 作业 任务 要 求选 取 不同 的
15、 载荷类型,载 荷的 参数 应满 足任 务精度 需求。无人机 航摄 设计 4.3 4.3.1 航摄计 划需 利用 收集 到的 遥感影 像、图纸 资料 和地 形资料 编制。4.3.2 航摄地 面分 辨率 应根 据成 图比例 尺确 定。4.3.3 航摄分 区宜 完整 覆盖 整个 作业区。当 作业 区内 地形 高差大 于 1/6 相对 摄影 航 高时,应进 行航 摄分区。4.3.4 航摄分 区摄影 基准 面高度 应依据 分区内 地形 起伏与 飞行安 全条件 确定,应以 分区内 具代表 性 的高点平 均高 程与 低点 平均 高程之 和 的1/2 作为 航摄 分区摄 影基 准面 高度。4.3.5 摄区边
16、 界覆 盖保 证应 按 照CH/Z 3005 的规 定执 行。4.3.6 航摄时 应根据 工期 要求选 择本作 业区最 有利 的气象 条件,确保航 摄像 片能够 真实地 显现地 面 细部特征,宜 保证 充足 的光 照度,避免 过大 的阴 影。4.3.7 对于不 易从像 片上 选取控 制点的 作业区,在 航摄前 应布设 地面标 志,并统一 编号测 量。地 面 标志应与 周边 地面 具有 良好 的反差。无人机 航摄 实施 4.4 4.4.1 飞行作 业应 根据 安全 要求 及无人 机的 性能 选择 起降 场地和 备用 场地。4.4.2 应用 GNSS 进行差 分计 算 曝光点 平面坐 标和 高程时
17、,应采 用大地 水准 面模型 计算高 程异常,将椭球高 转化 为正 常高。4.4.3 静态观 测设 备状 态正 常后 无人机 方可 起飞。4.4.4 基准站 和机 载GNSS 设备 数 据采样 间隔 均小 于等 于 l s。4.4.5 每次飞 行前后 需逐 项检查 飞行平 台、飞 控系 统、地 面监控 系统、影像 数据采 集系统、发射 与 回收系 统 和地 面保 障系 统并 记录。4.4.6 无人机 航拍作 业前,应制 定应急 预案,在发 生无人 机故障 情况下 进行 人工应 急干预,选择 安 全地点迫 降。出现 严重 事故,危及 人身 安全 和社 会安 全时,应立 即报 警寻 求帮 助。航摄
18、质 量要 求 4.5 DB41/T 2256 2022 5 4.5.1 像片航 向重叠 度一般 为 60%80%,最小 不应 小于 53%;旁向 重叠度 一般 为 15%60%,最小 不应小 于8%;陡 峭山 区、矿 山复杂 地形 航向 重叠 度设 置为 70%80%。4.5.2 像片倾 角不 宜大 于 5,最大不 应超 过 12,出 现 超过 8 的 片数 不应 多于 总数 的 10%。飞 行特别困 难地 区不 宜大 于 8,最 大不 应超 过 15,出现超 过 10 的片 数不 应 多于总 数 的10%。4.5.3 像 片 旋 角 不宜 大 于 15,在 确 保 像 片航 向 和 旁向 重
19、叠 度 满 足 要求 的 前 提下,个 别 最 大 旋角 不应超 过 30,在同 一条 航 线上旋 角超 过 20 的像 片 不应超 过 3 片;旋 角超 过 15 的 像片 数不 应超 过分区像 片总 数 的10%。像 片倾角 和像 片旋 角不 应同 时达到 最大 值。4.5.4 航向覆 盖超 出摄 区边 界线 不应少 于 2 条基 线。4.5.5 单航线 航摄时,旁 向覆盖 超出摄 区边界 线不 宜少于 像幅的 20%;双航 线和多 航线航 摄时,旁 向覆盖超 出摄 区边 界线 不宜 少于像 幅 的50%。4.5.6 摄区航 向接 边处 不应 少 于2 条有 效重 叠基 线;摄区 旁向接
20、边处 宜重 叠一 条航 线飞行。4.5.7 同一航 线上相 邻像 片的航 高差应 小于等 于 30 m,最 大航高 与最小 航高 之差应 小于等 于 50 m,实际航 高与 设计 航高 之差 应小于 等 于50 m。4.5.8 航摄中 出现的 相对 漏洞和 绝对漏 洞均应 及时 补摄,应采用 前一次 航摄 飞行的 数码相 机补摄,补摄航线 的两 端应 超出 漏洞 之外 2 条有 效基 线。4.5.9 每次飞 行结 束均 应填 写附 录 A 航 摄飞 行记 录。影像质 量要 求 4.6 4.6.1 影像应 清晰、层 次丰 富、反差适 中、色调 柔和,应 能建立 清晰 的立 体模 型。4.6.2
21、影像上 不宜有 云、云影、烟、大 面积反 光、污点等 缺陷。存在不 影响 立体模 型连接 和测绘 的 少量缺陷 时,可用 于数 字线 划图生 产。4.6.3 曝光过 程中 的像 点位 移不 宜大 于 1/3 个像 素。质量成 果检 查及 整理 4.7 4.7.1 影像的 清晰 度、层次、反 差和色 调可 通过 目视 检查。4.7.2 数字像 片的 重叠 度和 航线 弯曲度 宜采 用软 件检 查。4.7.3 有定点 曝光记 录装 置时,航高检 查利用 其记 录的曝 光点坐 标,通 过相 应软件 进行。摄区、分 区、图廓覆 盖、航摄 漏洞 检查 宜采用 质量 检查 软件 进行。4.7.4 无人机
22、定位 姿态(POS)数 据应与 航片 编号 记录 严格 对应。4.7.5 航空摄 影资 料要 求 航空摄 影资 料应 包括 下列 内容:a)项目技 术设 计书;b)航摄飞 行记 录表;c)影像数 据;d)标明飞 行方 向、起止 像片 编号的 航线 示意 图;e)POS 数 据;f)相机鉴 定报 告;g)实时差 分定 位设 备(RTK)校检报 告;h)航摄资 料移 交书;i)其他相 关资 料。DB41/T 2256 2022 6 5 无人机 摄影 测量 外业 一般规 定 5.1 5.1.1 基础控 制点 精度 应满 足 GB 50026 规 定的 工程 首级 控 制网精 度要 求。5.1.2 工
23、程的 首级 控制 点密 度不 能够满 足要 求时,应 进行 加密测 量。5.1.3 像片控 制点 平面 中误 差不 应大于 图 面0.1 mm,高 程 中误差 不应 大于 基本 等高 距的 l/10。5.1.4 坐标系 应采 用 2000 国家 大 地坐标 系(CGCS2000),地图投 影应 采用 高斯-克 吕 格投影;高 程系统应采 用1985 国家 高程 基 准。5.1.5 外业补 测成 果精 度应 满足 工程成 图精 度要 求。5.1.6 野外布 设控 制点 按 照 GB/T 7931 的规 定执 行。像片控 制点 布设 5.2 5.2.1 选点要 求 像片控 制点 选点 应遵 循下
24、列要求:a)像片控 制点 的目 标影 像应 清晰,易于 判刺 和立 体量 测;b)像片控 制点 可公 用,单航 线宜布 设在 航向 3 片重 叠 范围内,多 航线 宜布 设在 航向及 旁向 6 片或5 片 重叠 范围 内;c)高 程 控 制点 点 位目 标 应选在 高 程 起伏 较 小的 地 方,以 线 状 地物 的 交点 和 平山头 为 宜;狭 沟、尖锐山 顶和 高程 起伏 较大 的斜坡 等,均不 宜选 作点 位目标;d)像片控 制点 点位 距像 片边 缘不应 小 于150 像素;e)测区四 角及 航线 交叉 处应 布设像 片控 制点;f)位于自 由图 边、待成 图边 以及其 他方 法成 图
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