公路工程无人机倾斜摄影测量技术规程

公路工程无人机倾斜摄影测量技术规程1范围本标准规定了公路工程倾斜摄影测量技术应用的术语、作业要求、数据采集、数据处理、成果应用。本规程适用于各等级公路、市政道路和乡村公路采用无人机倾斜摄影方式开展低空数字航空摄影工作，除应满足本规程的规定外，尚应符合国家、行业颁布的其它有关标准、规范的规定，同时还需满足国家、地方关于无人机使用过程中的安全要求。2规范性引用文件下列文件对于本规程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/T27920.1数字航空摄影规范第1部分：框幅式数字航空摄影GB/T79311：5001：10001：2000地形图航空摄影测量外业规范CH/Z3003低空数字航空摄影测量内业规范GB/T23236数字航空摄影测量空中三角测量规范CH/Z3004低空数字航空摄影测量外业规范CH/Z3005低空数字航空摄影规范第2部分：框幅式数字航空摄影CH/T1029.2航空摄影成果质量检验技术规程CH/T3021倾斜数字航空摄影技术规程CH/T1004测绘技术设计规定CH/T2009全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范JTG/TC10公路勘测规范3术语下列术语适用于本文件。3.1倾斜摄影obliquephotography在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从多个角度采集影像。3.2相机倾斜角度obliqueangle倾斜相机与垂直相机主光轴之间的夹角。3.3航线弯曲度stripdeformation一条航线上，实际航迹与航线首末端像主点连线的偏离程度。3.4实景模型RealityModel通过倾斜摄影技术生成的具有高真实度的三维模型。3.5真正射影像trueDigitalOrthophotoMap采用数字微分纠正技术，改正原始影像的几何变形，对整个测区进行影像重采样后，使影像视角被纠正为垂直视角而形成的影像图。4作业准备4.1资料收集工程作业前应收集下列资料：1、测区范围、航摄要求。2、地形地貌、气象。3、基础控制点资料。4、航飞报批程序。5、图纸资料（地形图、卫星影像和规划设计图等）。4.2测区踏勘对不熟悉情况的测区，宜进行测区踏勘，了解测区内与生产、生活有关的相关情况。4.3技术设计技术设计书编写格式及内容要求可参照附录A执行。4.4仪器检查作业使用的各种仪器、器材在生产作业之前应进行检查校正，并在检校合格有效期内使用。5数据采集5.1航飞条件5.1.1风速条件1、无人机起飞和降落时，地面风力宜为1-2级。2、无人机飞行应具备4级风力气象条件下安全飞行的能力。3、飞行时的风速应小于飞行平台最大可承受风速。5.1.2能见度条件1、当能见度小于2000米时，宜降低航高或增加感光度。2、当空气能见度较差时，宜降低航高或增加感光度以保证影像质量。5.1.3温度条件温度宜在0°～40°。5.1.4光照条件1、航摄时，光照度应充足，太XX度角和阴影倍数应满足表5.1.4的要求。表摄区太XX度角和阴影倍数地形类型太XX度角（°）阴影倍数平坦地>20<3丘陵地和一般城镇>25<2.1山地、高山地和大、中城市≥40≤1.22、对于沙漠、大面积盐滩、盐碱地、戈壁滩等地形地貌摄影时，正午前后各2小时内不宜摄影。3、高山地和高层建筑物密集的XX市宜在当地正午前后各1小时内摄影。5.1.5管制条件航飞应符合国家及作业地区相关法律法规要求，同时在飞行活动过程中与相关管制单位建立可靠的通信联系，及时通报情况，接受空中交通管制。5.2飞行平台5.2.1基本要求公路工程倾斜摄影应结合公路沿线的地形起伏情况和成图精度要求，合理选择飞行平台。5.2.2固定翼无人机应满足下列要求：1、应具备5级风力条件下安全飞行的能力。2、巡航速度宜大于15m/s。3、升限高度不应小于1000m。4、应具备回收或伞降功能。5.2.3多旋翼无人机应满足下列要求：1、应具备4级风力条件下安全飞行的能力。2、巡航速度宜大于6m/s。3、升限高度不应小于1000m。5.2.4辅助设备应满足下列要求：宜选用带有定位功能的手持像片采集设备。5.2.5地面控制系统应满足下列要求：1、无人机地面控制系统应该具备对无人机飞行平台和任务载荷进行监控和操纵的能力。2、地面操纵人员应通过无线数据传输链路控制无人机飞行。3、应具备根据无人机实时位置信息在电子地图上进行轨迹标注功能。4、应具备历史记录、回放功能。5.2.6无人机起降性能应满足下列要求：1、无人机应具备不依赖机场起降的能力。2、起降困难地区，无人机应具备弹射起飞能力、撞网伞降功能或垂直起降能力。5.3倾斜相机应满足下列要求：5.3.1数码相机检校应满足CH/Z3005的要求。5.3.2单个成像探测器面阵不应少于2000万像素。5.3.3镜头应定焦、焦平面应恒定无穷远，镜头与相机机身连接应稳固。5.3.4定位模块应满足RTK、PPK和PPP等模式要求。5.4航线设计5.4.1测区带宽测区带宽W应根据公路工程各阶段应用要求划定，宜参照表5.4.1选定。表各阶段测区带宽区域类型工程阶段工可初步设计施工图设计及施工运营养护野外地区带宽（m）W≥800，互通等重点区域以实际为准500≤W<800，互通等重点区域以实际为准300≤W<500，互通等重点区域以实际为准W<300，互通等重点区域以实际为准构筑物一般区带宽（m）W≥600，互通等重点区域以实际为准400≤W<600，互通等重点区域以实际为准200≤W<400，互通等重点区域以实际为准W<200，互通等重点区域以实际为准构筑物密集区带宽（m）W≥400，互通等重点区域以实际为准300≤W<400，互通等重点区域以实际为准100≤W<300，互通等重点区域以实际为准W<100，互通等重点区域以实际为准5.4.2相机倾角相机倾角α应根据公路工程各阶段应用要求设置，宜参照表5.4.2选定。表5.4.2各阶段相机倾角区域类型工程阶段工可初步设计施工图设计及施工运营养护野外地区α<30°30°≤α<40°40°≤α<45°α≥45°构筑物一般区α<40°40°≤α<50°50°≤α<55°α≥55°构筑物密集区α<50°50°≤α<55°55°≤α<60°α≥60°5.4.3航向重叠率公路各阶段航向重叠率H设置宜参照表选定。表各阶段航向重叠率区域类型工程阶段工可初步设计施工图设计及施工运营养护野外地区53%≤H<56%56%≤H<60%60%≤H<65%H≥65%构筑物一般区56%≤H<65%65%≤H<70%70%≤H<75%H≥75%构筑物密集区65%≤H<70%70%≤H<75%75%≤H<80%H≥80%5.4.4旁向重叠率公路各阶段旁向重叠率S设置宜参照表选定。表各阶段旁向重叠率区域类型工程阶段工可初步设计施工图设计及施工运营养护野外地区45%≤S<50%50%≤S<55%55%≤S<60%S≥60%构筑物一般区50%≤S<60%60%≤S<65%65%≤S<70%S≥70%构筑物密集区60%≤S<70%70%≤S<75%75%≤S<80%S≥80%5.4.5相对航高同一航线上相邻像片的航高之差不应大于30m，最大航高与最小航高之差不应大于50m，实际航高与设计航高之差不应大于50m。1、地面分辨率应依据倾斜相机的类型、测区地形条件和成图比例尺合理选择。2、起飞相对航高宜依据地面分辨率、倾斜设备参数及地面情况进行计算，相对航高不宜大于1000m，最高不应大于1500m。5.4.6航线弯曲度航线弯曲度不应大于5%。5.4.7漏洞补摄航摄中出现的相对漏洞和绝对漏洞应及时补摄，补摄相机应采用前一次航摄飞行的相机，补摄航线的两端应超过漏洞之外两条基线。5.5成果要求5.5.1成果形式采集成果移交资料内容可参照附录B中的要求执行。5.5.2成果质量影像质量要求应符合GB/T27920.1中对影像质量的要求。5.5.3资料整理与验收文档资料的整理可参照GB/T27920.1中的要求执行。6控制测量6.1基础控制测量基础控制测量方法按JTG/TC10相关规定执行。6.2像控点布设6.2.1像片控制点应满足下列要求：1、像片控制点的目标应清晰、易于判别和立体量测，且高程起伏较小易于准确定位和量测的地方。2、像片控制点选择困难地区，航飞前宜布设地面标志，地面标志宜布设成“”标或“”标，其点位如图6.2.1所示。图6.2.1点位示意图3、像片控制点在像片中的位置应满足CH/Z3004规范要求。6.2.2区域网布点面状区域航摄可采用区域网布点法，具体要求按CH/Z3004的要求执行。6.2.3航带法布点公路工程倾斜摄影测量宜采用航带法布点，沿航线方向，间隔6-10条基线，对称布设1组平高点。在航线起点、终点和转弯处应布设1组平高点。每组应布设3个平高点，宜位于道路中心附近和道路两侧测量范围内边缘，布点原则如图6.2.3所示。图6.2.3航带法布点示意图6.2.4GPS辅助航摄、IMU/GPS辅助航摄航带法布点像片控制点宜采用角点布置法，航带转弯处应布设平高点。每段航带平高检查点不应少于3点。6.3像片控制测量6.3.1精度要求平面控制点和平高控制点相对邻近基础控制点的平面位置中误差不应超过地物点平面位置中误差的1/5。高程控制点和平高控制点相对邻近基础控制点的高程中误差不应超过基本等高距的1/10。6.3.2像片控制点的编号基础控制点应使用原有编号，像片控制点宜沿线路依次编号。6.3.3刺点与整饰按GB/T7931的要求执行，可采用相纸输出的像片进行控制点判刺与整饰，可使用数字影像上刺点、标记并做点之记。6.3.4像片控制点测量按GB/T7931的要求执行。有网络信号地区采用CORS网测量，具体要求按CH/T2009中控制测量要求执行。6.4成果要求提交成果应齐全、清楚，成果内容应满足CH/Z3004相关要求，成果经检查验收后，可交下一工序使用。7数据处理7.1预处理区域分块应满足下列要求：1、分块大小应根据航摄分区、软硬件处理能力合理设置。2、分块接边处宜选择地形起伏较小区域。3、区域接边处需有控制点分布。7.1.2格式转换根据后处理需求，可对原始数据进行数据格式转换，但不应损失几何信息和辐射信息。7.1.3影像增强影像质量较差时，可进行影像增强处理。7.2空中三角测量技术设计应满足下列要求：1、项目设计书、专业设计书的编写要求及主要内容按CH/T1004执行。2、项目设计和专业设计中涉及空中三角测量时，应满足本标准的各项技术要求，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。可采用新技术和新方法，但应经过实践验证并提供实验报告，同时在技术设计书中明确说明相关要求和规定。相对定向应满足下列要求：1、连接点中误差应优于1个像素，最大残差应优于3个像素。2、相对连接点应分布均匀。3、像对连接点数目应大于30。绝对定向应满足下列要求：1、区域网平差计算结束后，基本定向点残差、检查点误差、公共点较差最大限值，应符合GB/T-23236的相关要求。2、平差计算时连接点、像片控制点应进行粗差检测、删除或修正。7.3三维重建模型质量要求应满足下列要求：1、瓦片划分准则、起始位置、瓦片尺寸应统一。2、瓦片尺寸宜尽量大。3、数据起算原点应保持一致。4、瓦片划分、三维成果应保持空间参考一致。分块接边处理应满足下列要求：1、分块宜选择在比例尺相同、地形平坦且控制点分布的区域。2、接边区域可采用公用控制点。3、接边瓦片应完整。7.4成果要求成果数据格式倾斜摄影测量数据成果类型与成果格式宜参照表执行。表倾斜摄影测量数据类型与成果格式序号成果类型成果格式1数字高程模型（DEM）.Tiff等2数字正射影像（DOM）.Tiff等3数字真正射影像（TDOM）.Tiff等4数字地表模型（DSM）.Tiff等5三维点云（3Dpoint）.ply、.vtk等6实景模型.Obj、.3Dtiles、.3mx等7.4.2成果质量检查应满足下列要求：1、检查内容倾斜摄影测量成果数据质量检查项应包括空间参考系、位置精度、完整性、产品质量及附件质量，并参照表7.4.2-1执行。表倾斜摄影测量数据质量检查项质量要求检查项检查内容精度检查空间参考系平面坐标系、高程坐标系、投影参考。位置精度平面精度、高程精度。完整性/成果数据类别、要素数量和作业范围。数据质量几何检查1、道路、水系等地物要素连续均匀。2、建筑物等构筑物外形轮廓清晰可见。3、树木外形趋于合理，允许独立无支撑植被模型。4、无不合理空洞、起伏、扭曲、碎片和漂浮物。纹理检查纹理分辨率和纹理真实性。附件质量原始数据原始数据结构、内容的完整性和正确性。文档成果其他属于项目成果的文件资料的正确性和完整性。1、成果文件资料内容应合理、可靠。2、质检报告的内容应完整，表述应清楚，总结报告分析结论应合理。2、检查方法检查内容应包括模型数据采用的大地基准、高程基准和地图投影，检查方法可采用外业打点检核和内业人机交互方法检查。模型精度检查具体要求宜参照表7.4.2-2执行。表7.4.2-2倾斜摄影测量数据精度检查主要质量元素表质量元素质量子元素检验内容检验手段空间参考系大地基准检查采用的大地基准符合设计要求人机交互检查高程基准检查采用的高程基准符合设计要求地图投影检查采用的地图投影符合设计要求位置精度平面精度检查平面位置精度符合设计要求人机交互检查高程精度检查高程位置精度符合设计要求场景中模型相对位置检查场景中模型相对位置的正确程度3、完整性检查成果数据的完整性检查应包括模型数据多余检查和遗漏检查，模型数据完整性检查具体要求宜参照表7.4.2-3执行。表倾斜摄影测量数据完整性检查主要质量元素表质量元素质量子元素检验内容检验手段完整性成果数据多余检查成果数据的重复、冗余程度人机交互检查成果数据冗余检查成果数据的缺失程度7.5成果管理7.5.1成果分类成果分类采用公路分类与专题分类结合的方式描述，具体要求宜参照表7.5.1-1、表7.5.1-2执行。表按公路要求分类公路分类代码描述高速公路GS/一级及以下等级公路DJ/市政道路SZ/乡村公路XC/表按专题要求分类专题分类代码描述公路主体YB公路路线及周边区域内的要素服务区FW公路侧服务区收费站SF收费公路收费站养护工区YH公路养护工区其它QT/7.5.2文件命名规则文件命名规则可参照附录D要求执行。7.5.3元数据格式元数据格式规则可参照附录E要求执行。7.5.4存储方式倾斜摄影测量数据宜按照文档方式存储。7.5.5数据发布1、在公共网络中，倾斜摄影测量模型宜按或者ftp协议模式发布。1、在局域网中，倾斜摄影测量模型宜按ftp协议或者文件共享方式发布。8成果应用8.1规划设计阶段应用8.1.1倾斜摄影测量可应用于公路工程新建、改扩建及养护工程规划设计中的外业调查、线位比选、场景模拟、设计校核等工作。8.1.2可在外业勘察阶段辅助进行房屋综合调查、水系调查和道路调查等工作。工可、初步设计阶段，实景模型宜用在多条线位综合方案比选；施工图设计阶段，成果宜用在线位微调方案比选。工程设计与现状地物有空间位置关系时，宜利用实景模型对图纸进行净空、空间占位等设计校核。实景模型宜与工程模型融合，通过仿真模拟手段将建成通车后场景前置。8.2施工阶段应用8.2.1倾斜摄影测量可应用于公路工程施工过程中的深化设计、场址布设、施工模拟、进度及安全监测等工作。便道对住宅区、苗木地和耕地等居民生活密集区有影响时，宜选择实景模型作为便道选线的基础资料。对环境、地形影响较大时，宜利用实景模型进行临时设施、取弃土场选址布设。当施工场地空间受限时，宜利用实景模型结合工程模型进行工艺、工法的仿真模拟。依据施工进度，可周期性获取同一航线规划设计区域内的实景模型，动态掌握本区域内的施工工程量变化，采集周期以施工进度为准，宜定期进行采集。8.3运营养护阶段应用8.3.1倾斜摄影测量可应用于公路工程基础设施运营养护阶段中的应急测绘、无人巡检及安全监测等工作。在进行服务区提升改造、边坡防护处置等对运营保通有较XX求的工程实施时，设计阶段宜优先选用无人机倾斜摄影方式作业。在运营饱和、车流量大的路段进行路面养护巡查、桥梁定检人员不易到达或到达风险较大位置、道路巡查频率较高路段，宜选择无人机倾斜摄影方式作业。发生地震、山体滑坡和泥石流等危及公路安全的自然灾害后，对于存在安全隐患、危及人身安全的地带，宜选择无人机倾斜摄影方式进行应急测绘保障。附录A（资料性附录）技术设计书内容和格式参照以下要求执行：A.1幅面技术设计书建议采用A4幅面（210mmX297mm），以便于阅读、复印和保存。A.2封面格式A.2.1项目设计书项目设计书封面格式可参照CH/T1004相关要求执行。A.2.2专业技术设计书专业技术设计书封面格式可参照CH/T1004相关要求执行。A.3设计书的字号及字体A.3.1封面和目次的字号和字体设计书封面名称用二号黑体，封面的其它文字均用四号仿宋。目次页的“目次”用三号黑体，目次内容用小四号宋体。A.3.2正文的字号和字体设计书正文中，章、条、附录的编号和标题用小四号黑体，图、表的标题亦用小四号黑体。正文和附录的其它内容均采用小四号宋体。A.3设计书内容设计书内容主要包括任务概述、测区自然地理概况和已有资料情况、主要技术指标要求、设计方案，具体内容可参照CH/T1004相关要求执行。附录B（资料性附录）航摄飞行记录表内容和格式参照表B.1执行：表B.1飞行记录表机组日期从时分到时分摄区摄区名称摄区代号航摄分区垂直影像地面分辨率/m绝对航空摄影方向航线条数地形地貌飞机飞机型号飞机编号航摄航摄仪型号航摄仪编号焦距天气天气状况水平能见度垂直能见度机组机长飞行员摄影员航摄飞行示意图备注填表人：附录C（资料性附录）资料移交书格式和内容参照表C.1执行：XX摄区资料移交书根据年月日合同，执行摄区航空摄影任务，完成航摄里程KM，航摄面积KM2，移交资料如下表：表C.1外业摄区简表工程阶段完成航摄面积（KM2）测区带宽（m）相机倾角（°）影像类型起飞点相对航高航向重叠率旁向重叠率备注工可初步设计施工图设计或施工运营养护…表C.2移交资料清单序号项目规格份数数量备注1倾斜摄影技术设计书纸质文档附电子文档2倾斜摄影飞行记录表附电子扫描件3外业摄区简表附电子扫描件4成果处理简表附电子文件5其它相关资料附电子文档…以上内容经双方确认无误后，签字后生效。甲方签字：乙方签字：时间：时间：附录D（资料性附录）文件命名规则参照以下要求执行：如高速公路服务区倾斜摄影测量项目分类代码为GSFW，乡村道路项目分类代码为XC。工程命名：工程名称缩写-类型代码-批次元数据命名：M-工程名称缩写-类型代码-批次成果文件命名：F-工程名称缩写-类型代码-批次-起始里程桩号-结束里程桩号采集照片文件集命名：P-工程名称缩写-批次-起始里程桩号-结束里程桩号相关资料集命名：Z-工程名称缩写-批次-起始里程桩号-结束里程桩号工程名称缩写指本测量工程的中文名称拼音首字母缩写，类型代码为本项目的类型代码。批次是指本项目的第几次数据采集及建模，采用阿拉伯数字记录。里程桩号均精确到米，起始里程桩号向下取整，终止里程桩号向上取整。外业照片数据集和资料集可以根据实际情况添加或不添加里程桩号信息。举例：XX高速公路施工工程，K1+200.2-K2+000.5段第2次采集，其工程命名：XXXX-GSYB-2元数据命名：M-XXXX-GSYB-2成果文件命名：F-XXX