《装配式内装工程管理标准》

CECS

CECSXXX：2020

中国工程建设标准化协会标准

建设工程基于无人机搭载平台检测

通用技术标准

Generaltechnicalstandardofconstruction

projectdetectionbasedonaUAVplatform

（征求意见稿）

2021年7月

-S-

刖a

根据中国工程建设标准化协会《关于印发〈2019年第一批协会标准制订、修订计划〉的通知》

（建标协字（2019）12号）的要求，标准编制组在广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国

际标准和国内标准，并广泛征求意见的基础上，形成本标准。

本标准共分为8章，主要内容包括：总则、术语和符号、基本规定、无人机与搭载设备、飞行

计划、数据采集、数据处理、检测成果。

请注意本标准的某些内容可能直接或间接涉及专利，本标准的发布机构不承担识别这些专利的

责任.

本标准由中国工程建设标准化协会检测与试验专业委员会归口管理，由中冶建筑研究总院有限

公司和深圳市前海公共安全科学研究院有限公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或

建议，请将有关资料和建议寄送解释单位（地址：深圳市南山区留仙大道塘岭路1号金骐智谷大厦

23层,邮政编码：518055）,以供修订时参考。

主编单位：中冶建筑研究总院有限公司

深圳市前海公共安全科学研究院有限公司

参编单位：

主要起草人：

主要审查人:

目次

1总则................................................................................1

2术语和符号...........................................................................2

2.1术语.....................................................................................2

2.2符号.....................................................................................5

3基本规定..............................................................................6

3.1一般规定..................................................................................6

3.2系统组成..................................................................................7

3.3应用场景..................................................................................7

3.4数据信息集成平台..........................................................................7

3.5其他......................................................................................9

4无人机与搭载设备....................................................................10

4.1一般规定..................................................................................10

4.2飞行硬件平台..............................................................................10

4.3搭载设备性能要求..........................................................................12

4.4设备校准与检验............................................................................14

4.5其它......................................................................................15

5飞行计划.............................................................................16

5.1一般规定..................................................................................16

5.2航线规划系统...............................................................................18

5.3飞行作业前准备............................................................................19

5.4其他.....................................................................................20

6数据采集.........................................................................21

6.1一般规定..................................................................................21

6.2数据感知采集方式...........................................................................21

6.3数据质量.................................................................................21

7数据处理............................................................................24

7.1一般规定..................................................................................24

7.2数据预处理...............................................................................24

7.3裂缝宽度及长度数据分析方法.................................................................25

7.4三维重构的数据分析方法.....................................................................25

7.5几何与变形的数据分析方法.................................................................27

7.6性态与损伤的数据分析方法...................................................................29

7.7质量评价...................................................................................30

8检测成果............................................................................32

8.1一般规定..................................................................................32

8.2数据资料.................................................................................32

8.3模型资料.................................................................................33

8.4检测报告.................................................................................33

附录A无人机搭载激光雷达校验飞行方案及偏心分量计算...................................35

附录B机载高光谱成像仪光谱重建.......................................................36

附录C检测报告格式....................................................................38

附：条文说明...........................................................................44

Contents

1GeneralProvisions............................................................................................................................................1

2TermsandSymbols...........................................................................................................................................2

2.1Terms...............................................................................................................................................................................2

2.2Symbols..........................................................................................................................................................................5

3BasicRequirements...........................................................................................................................................6

3.1GeneralRequirements....................................................................................................................................................6

3.2SystemComposition.......................................................................................................................................................7

3.3ApplicationScenarios.....................................................................................................................................................7

3.4DataInformationIntegrationPlatform.............................................................................................................................7

3.5Others.............................................................................................................................................................................9

4UnmannedAircraftVehicleandEquipments................................................................................................10

4.1GeneralRequirements...................................................................................................................................................10

4.2FlightEquipments..........................................................................................................................................................10

4.3DevicePerformanceRequirements...............................................................................................................................12

4.4EquipmentCalibrationandInspection..........................................................................................................................14

4.5Others............................................................................................................................................................................15

5FlightPlan........................................................................................................................................................16

5.1GeneralRequirements...................................................................................................................................................16

5.2RoutePlanningSystem.................................................................................................................................................18

5.3FlightPreparation..........................................................................................................................................................19

5.4Others...........................................................................................................................................................................20

6DataCollection................................................................................................................................................21

6.1GeneralRequirements..................................................................................................................................................21

6.2DataPerception-AcquisitionMode...............................................................................................................................21

6.3DataQuality..................................................................................................................................................................21

7DataProcessing...............................................................................................................................................24

7.1GeneralRequirements..................................................................................................................................................24

7.2DataPre-Processing......................................................................................................................................................24

7.3DataAnalysisMethodofWidthandLengthofCracks................................................................................................25

7.4DataAnalysisMethodof3DReconstruction...............................................................................................................25

7.5DataAnalysisMethodsofGeometryandDeformation..................................................................................................27

7.6DataAnalysisMethodsofBehaviorandDamage........................................................................................................29

7.7QualityEvaluation........................................................................................................................................................30

8TestResults.....................................................................................................................................................32

8.1GeneralRequirements..................................................................................................................................................32

8.2DataInformation...........................................................................................................................................................32

8.3ModelInformation........................................................................................................................................................33

8.4ExaminingReport.........................................................................................................................................................33

AppendixAFlightverificationSchemeofUnmannedAircraftVehicleConjunctionwithLidareand

EccentricComponents.........................................................................................................................................35

AppendixBSpectralReconstructionbyAirborneHyperspectralImager.....................................................36

AppendixCTestReportForm(s)....................................................................................................................38

Addition:ExplanationofProvisions..................................................................................................................44

1总贝IJ

1.0.1为提高建设工程质量安全检测技术水平，契合建设科技信息化、智能化、数字化发展趋势，

满足建设工程高速度高质量发展需求，制定本标准。

1.0.2本标准适用于在工程建设领域全寿期采用无人机平台搭载各类非接触式传感设备采集涉及质

量、安全、环境等方面的数据。

1.0.3本标准适用的检测对象为城镇建筑与基础设施，根据建设规模可划分为构件、单体项目、城

镇区域三类。项目类型包括房建、道路、桥梁、隧道、地下管廊等，城镇区域指由多个项目组成的可

独立运行的社区、街区、厂区、园区等。

1.0.4交通、公路、水运、电力等其他行业工程检测可参照本标准的基本原则进行。

1.0.5除本标准规定内容外，尚应遵守国家现行有关标准的规定。

1

2术语和符号

2.1术语

2.1.1无人机系统(unmannedaircraftsystem,UAS)

无人机及与其配套的通信站、起飞(发射)回收装置以及无人机的运输、储存和检测装置等的

统称。

2.1.2定位定姿系统(positionandorientationsystem,POS)

用于确定传感器空间位置参数和姿态参数的系统。

2.1.3机载激光雷达(airborneLiDAR)

以无人机为平台，集数字摄影、激光测距单元、扫描与控制记录单元、POS等于一体，用于获

取地表数据并生成三维模型的测量手段。

2.1.4机载成像高光谱遥感(airborneimagingspectroscopy)

以无人机为平台的高光谱图像及相关数据获取、处理及应用的遥感技术。

2.1.5机载合成孔径雷达(airbornesyntheticapertureradar,SAR)

以无人机为平台利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方式合成

为较大的等效天线孔径雷达技术。

2.1.6机载热红外成像(airborneinfraredthermographyinstrument)

以无人机为平台利用热红外成像设备将物体表面的温度分布拍摄成可视图像，并进行各种分析

的非接触无损检测方法。

2.1.7摄影测量(photogrammetry)

利用光学摄影机获取影像，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系

的技术。

2.1.8内夕卜方元素(elementsofinteriorandexteriororientation)

内外方位元素是摄影测量专业术语，其中内方位元素是指光心量度坐标和照相机焦距，前者决

定了底片的投影中心，后者则决定底片的比例；外方位元素是指光心的天球坐标和量度坐标系y轴

与通过光心的赤经圈的夹角。

2.1.9侧滚角俯仰角航侧角(rollpitchyaw)

侧滚角、俯仰角、航侧角是描述机体坐标系与地面坐标系关系的三个角参数，反应了飞机相对

地面的姿态。侧滚角是机体坐标系Z轴与通过机体X轴的铅垂面间的夹角，俯仰角是机体坐标系X

轴与水平面的夹角，航侧角是机体坐标系X轴在水平面上投影与地面坐标系X轴之间的夹角。

2.1.10像素(pixel)

2

由数字序列表示的图像中的最小单位。每个点阵图像包含了一定量的像素，这些像素决定图像

在屏幕上所呈现的大小。

2.1.11激光雷达点云(LiDARpointcloud)

通过激光雷达扫描获得的以离散、不规则方式分布在三维空间中的点的集合。

2.1.12激光点云分类(classificationofpointclound)

对激光点按属性进行分类的过程

2.1.13增稳云台(three-axisstabilizationplatform)

增稳云台是一种为实现目标物体姿态稳定控制的装置，使物体可以在运动中保持其姿态的静止。

2.1.14瞬时视场(instantaneousfieldofview.IFOV)

仪器的光敏探测单元投影所张的立体角。

2.1.15观测值中误差(rootmeansquareerror,RMSE)

中误差也称为“均方根差”。它是观测值与真值偏差平方与观测次数比值的平方根。因真实误差

不易求得，通常用最小二乘法求得的观测值改正数来代替真实误差。中误差的大小反映了观测值精

度的高低。

2.1.16测量平差(measurementadjustment)

为了提高测量成果的质量，观测值的个数往往要多于确定未知量所必须观测的个数，称为“多

余观测”，这样势必在观测结果之间产生矛盾。测量平差是用最小二乘法原理处理各种观测结果的理

论和计算方法，目的在于消除各观测值间的矛盾，以求得最可靠的结果和评定测量结果的精度。

2.1.17联合平差(jointadjustment)

联合平差是指两种不同观测手段的数据在一起进行平差。通过联合平差，避免了坐标转换误差

的影响，有效地削弱天文大地网系统误差积累，大大提高了测量精度。

2.1.18数据粗差(datagrosserror)

绝对值大于3倍中误差的观测误差，包括内外业中因疏忽大意而造成的差错。

2.1.19镜头畸变差(photogrammetricdistortion)

相机摄影测量中影像点的系统性偏差，主要分为径向畸变、离心畸变和薄棱镜畸变三类。

2.1.20光束法区域网平差(bundleblockadjustment)

光束法区域网平差是以一幅影像所组成的一束光线作为平差的基本单元，以中心投影的共线方

程作为平差的基础方程。通过各个光线束在空间的旋转和平移，使模型之间的公共点的光线实现最

佳的交会并使整个区域最佳地纳入到已知的控制点坐标系中去。

2.1.21激光反射率(LiDARreflectivity)

通过激光扫描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。

3

2.1.22摄影测量(photogrammetry)

利用光学摄影机获取影像，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系

的技术。

2.1.23图像识别(imagerecognition)

利用计算机对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对象的技术。

2.1.24三维模型重建(3Dreconstruction)

采用光学摄影技术对三维物体建立适合计算机表示和处理的实景数学模型，在计算机环境下对

其进行处理、操作和分析其性质。

2.1.25SAR干涉测量(interferometricsyntheticapertureradar,InSAR)

将由合成孔径雷达影像复数据推导出的信号的相位信息作为信息源，利用这些相位信息提取地

表三维信息的技术。

2.1.26实时动态定位(real-timekinematicpositioning,RTK)

又称载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的

载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。

2.1.27空中三角测量(aerotriangulation)

指在立体摄影测量中，根据少量的物方控制点进行控制点加密，求得加密点的高程和平面位置

的测量方法。

2.1.28特征匹配(featurematching)

指将从影像中提取的特征作为共轨实体，而将所提特征属性或描述参数作为匹配实体，通过计算

匹配实体之间的相似性测度以实现共轨实体配准的影像匹配方法。

2.1.29视觉运动恢复结构(structurefrommotion,SFM)

一种通过分析图像序列得到相机参数并进行三维模型构建的技术。

2.1.30鲁棒性(robust)

指控制系统在一定结构或大小的参数摄动下，维持某些性能的特性。根据对性能的不同定义，

可分为稳定鲁棒性和性能鲁棒性。

2.1.31图像降噪(imagedenoising)

数字图像在数字化和传输过程中常受到成像设备与外部环境噪声干扰等影响，称为含噪图像或

噪声图像。减少数字图像中噪声的过程称为图像降噪。

2.1.32相位解缠(phaseunwrapping)

在从干涉数据获取的相位数据中，相位的值被限定在打(称为缠绕相位)，要得到真实

的相位信息则应在这个值的基础上加上或减去2n的整数倍。这个从缠绕的相位图像中回复真实相

4

位信息的过程成为相位解缠。

2.1.33地理编码(geocoding)

指由影像坐标系投影变换到地理坐标系的过程。

2.1.34过拟合(overfitting)

指为了得到一致假设而使模型假设变得过度严格。

2.1.35欠拟合(underfitting)

指模型拟合程度不高，数据距离拟合曲线较远；或指模型没有很好地捕捉到数据特征，不能够

很好地拟合数据。

2.2符号

GNSS(globalnavigationsatellitesystem)全球导航卫星系统

GIS(geographicinformationsystem)地理信息系统

IFOV(instantaneousfieldofview)瞬时视场角，是指传感器内单个探测元件的受光角度或观测视野。

IFOV=2.44X/D

FOV(fieldofview)视场角，是指以光学仪器的镜头为顶点，以被测目标的物像可通过镜头的最大

范围的两条边缘构成的夹角。

GPS(globalpositioningsystem)全球定位系统

IMU(inertialmeasurementunit)惯性测量单元

INS(inertialnavigationsystem)惯性导航系统

TIFF(taggedimagefilefonnat)图像文件格式

DEM(digitalelevationmodel)数字高程模型

ADS-B(Automaticdependentsurveillance-broadcast)广播式自动相关监视，是指在具有广播位置报

告能力的飞机之间互相进行空对空的交通监视。

CROS(ContinuouslyOperatingReferenceStations)利用多基站网络RTK技术建立的卫星定位服务连

续运行参考站。CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用

户应用系统五个部分组成，各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网

络。

5

3基本规定

3.1一般规定

3.1.1根据项目规模、形状和尺寸细分检测对象情况见表3.1」：

表3.1.1检测对象划分

项目规模细分内容最大尺寸

城镇区域社区、街区、厂区、园区等

线状/>300m

超大型>300m

单体项目

点状大型20m-300m

中型2m-20m

小型0.2m-2m

构件

微型<0.2m

3.1.2对城镇区域、线状单体项目、超大型单体项目的数据采集，可采用分区分段方式进行，然后

进行拼接处理。

3.1.3可从无人机搭载传感设备直接获取检测对象的参数数据，其测量精度主要取决于搭载设备的

精度。

3.1.4可对无人机搭载传感设备采集的数据进行数学解析获得检测对象的定位、尺寸、变形等参数，

其测量精度分为高、中、低三个等级，划分标准见表3.1.4。当采用多种方法联合测量某参数时，该

参数的测量精度取各方法中最低测量精度。

表3.1.4测量精度等级划分

精度等级定义适用范围

高Wlmm裂缝宽度及长度

中1mm~10mm尺寸、高程、变形、沉降、物方控制定位

低10mm-100mmRTK定位、边坡位移、三维重构

3.1.5可对无人机搭载传感设备采集的数据进行概率统计估值分析获得检测对象的性态、损伤等参

数，其精度以准确率衡量，即分析结果与实际情况对比不宜小于85%。

3.1.6可采用高精度三维坐标控制点和相对控制二种物方控制方法辅助定位、几何尺寸和变形测量

系统，将所建模型纳入统一的物方空间坐标系并提高测量精度，物方控制的精度一般小于参数测量

精度的1/3o

3.1.7高精度三维坐标控制点法适用于大型项目及以上工程利用无人机平台进行定位测量检测工作,

每个项目控制点数量不少于3个，根据测量距离控制点布设间距0.5km~10km范围。

3.1.8相对控制法适用于无人机平台对平面型目标进行定位测量工作，可借助标准尺近距离搭建二

维坐标系，或者利用人工标志间已知尺寸、角度进行精度控制。人工标志形状、大小、颜色及材料

等要求详见GB/T12979第4.5节。

6

3.2系统组成

3.2.1建设工程基于无人机搭载平台检测系统由无人机、辅助模块及搭载设备组成的飞行硬件平台、

飞行巡检控制技术平台、采集数据处理技术平台等三部分组成。

3.3应用场景

3.3.1建设工程全寿期内基于无人机搭载平台应用场景包括但不限于表3.3.1的内容。

表3.3.1检测对象划分

建设全寿期具体应用场景

城镇区域三维实景建模

规划设计

城镇区域机载激光雷达扫描

现场人脸识别门禁系统

施工人员危险行为视频识别

建造危险区域异物侵入监控

工程及周边建筑物变形激光扫描监测

工程周边环境质量监控

建筑外围护系统智能检测

建筑及基础设施损伤图像识别

运维

桥梁隧道无人机巡检

区域绿色植被、水域质量监测

拆除现场安全隐患监控

消解拆除现场环境监控

土壤质量改良情况监控

3.4数据信息集成平台

3.4.1基于无人机搭载设备的信息平台操作系统需具备以下技术支撑：

1支持跨平台、高并发、高性能服务引擎技术；

2支持跨平台部署，兼容Linux、Unix、Windows等服务器主流操作系统；

3支持多种应用服务器和数据库平台；

4支持分布式部署，通过分布式集群支持大规模的请求处理与数据传输；

5支持高并发访问，服务规模可以水平扩展。

3.4.2基于无人机搭载设备的信息平台需满足以下性能要求：

1跨平台、可扩展、开放可编程的软硬件一体化的高性能计算环境。

2支持集中式计算与分布式作业相集成的应用模式。

3根据具体需求可从高性能计算与实时计算两个维度进行选择计算平台。

4可综合、集中处理无人机巡检原始数据或者专业软件再加工数据。

3.4.3基于无人机搭载设备的信息平台需具备以下基础功能、核心功能和扩展功能：

1平台应对数据建库、数据加工、数据展示等多种应用场景进行整合，其主要内容包括数据引

7

擎、算法处理、业务逻辑、通用机制、平台框架、基础控件、通用插件等。

2平台集成框架应实现网络资源、计算资源、存储资源、管理资源、数据资源的有机集成，支

持大型复杂应用系统的快速整合与集成搭建，实现多样化应用系统的即插即用.

3平台的数据标准应结合各类型无人机搭载传感设备设置数据标准校正，规范数据范围、编码

规则以及数据结构等。平台应对输入数据和输出数据的格式、数据结构、编码规则等进行规定。

4平台需支持各类知识数据分类存储管理，包括基础信息、图像资料、建模资料、巡检报告等，

具备对原始数据和三维数据集的入库、更新、提取、查询、统计、组织、浏览及安全和备份等数据管

理功能。

5基于无人机搭载设备的信息平台需具备图像识别、远程诊断、综合评价分析等数据分析处理

能力。

6基于无人机搭载设备的信息平台关键核心功能要求如下：

1）应能够集成并展示三维摄影测量模型，并能够不断扩展已有模型。

2）平台应能够创建巡检任务，巡检计划，对巡检过程进行管理，并在已有模型基础上进行巡

检结果数据的可视化。

3）平台应能够创建检测任务，检测计划，集中显示检测结果。

7基于无人机搭载设备的信息平台基础功能和扩展功能要求如下：

1）平台具备系统管理、用户管理、角色管理、权限管理、消息管理、流程管理、日志管理等基

础功能。

2）平台具备售后服务、咨询管理、数据分享等扩展功能。

3.4.4基于无人机搭载设备的信息平台需支持跨平台数据集成，集成标准应在网络通信协议、集成

接口、数据交互格式等方面执行有关国家标准和行业标准，同时兼顾业务维度和技术维度的数据组

织，无缝集成各种数据处理工具，支持库内数据的动态整合、联动更新。

3.4.5基于无人机搭载设备的信息平台数据存储需支持云计算条件下的数据分布式存储与管理技术,

支持国际主流数据库，支持混合存储架构（数据库存储及文件存储混合模式），支持高可扩展分布式

存储，支持分布式数据一致性匹配技术和多维动态数据组织管理技术。

3.4.6基于无人机搭载设备的信息平台应用数据库应包括基础数据库、地理信息数据库、模型数据

库、图像数据库等大型数据库。

3.4.7基于无人机搭载设备的信息平台网络设计应考虑使用开放的国际标准协议，在满足需求的条

件下选择主流技术。构建在网络结构设计、路由策略、传送技术、安全基础设施等的安全管理保障

体系.

8

3.5其他

3.5.1部分应用场景采集数据处理可采用专业定制的数据处理系统。

3.5.2建设工程除采用无人机搭载传感设备检测外，宜与其他常规检测技术相结合，综合评判工程

质量安全。

9

4无人机与搭载设备

4.1一般规定

4.1.1无人机包括多旋翼无人机、固定翼无人机以及旋翼固定翼混合型无人机。

4.1.2无人机应加载定位定姿系统（以下简称POS系统）及其它辅助模块，与传感设备构成飞行硬

件平台。

4.1.3POS系统中，GNSS设备校准检定应符合CH/T8016的规定，IMU的校准检定应符合相关标

准的规定。

4.1.4无人机搭载的传感设备应定期进行校准并出具校准证书。

4.1.5在进行检测工作之前应在试验室或校验场对飞行硬件平台进行综合性能校验。具体校验方法

详见第4.3节。

4.1.6校验场用于对无人机搭载传感设备整体性能进行定标，应包含平坦裸露地形，有用于检校的

建筑物或明显凸出地物，上述目标应具有明显反射率，存在明显地物点（如道路拐角点等）。

4.1.7无人机的起降、作业和飞行应由专业操作员通过飞行控制平台手动控制。每次飞行检测均应

有飞行记录报告，内容及格式详见8.检测成果。

4.2飞行硬件平台

I多旋翼无人机

4.2.1用于建设工程检测的多旋翼无人机可分为微型多旋翼无人机和中型多旋翼无人机。

4.2.2用于建设工程检测的多旋翼无人机性能应满足以下要求：

表4.2.2建设工程检测用多旋翼无人机性能要求

性能指标微型无人机中型无人机

尺寸轴距不大于700mm轴距不大于1m

最大起飞重量不大于10kg

重量最大起飞重量不大于5kg

最大载重不低于2kg

RTK定位精度水平方向不低于Icm+lppm；垂直方向不低于1.5cm+lppni

GPS垂直方向控制误差不大于±0.5m；水平方向控制误差不大于±1.5m

悬停精度

RTK垂直及水平方向控制误差不大于±0.1m

通讯距离在相对高度150米、无遮挡区域，有效控制及图像传输距离应不低于10公里

数据传输应支持1080p高清图传

抗风能力抗风性等级应不低于5级（10m/s）抗风性等级应不低于6级（12m/s）

工作温度-10℃-40℃-20℃~50c

应至少具备前、后、上、下、左、右六个方向的

应至少具备前、后、上、下四个方向的避障视觉传感器和自主避障功能，能够在检测到障碍

避障能力

能力，能够在检测到障碍物时自动刹车悬停物时自动刹车悬停。并且具备自定义避障安全距

离的功能，定义范围需覆盖5-20m

10

不含负载最大续航时间不含负载最大续航时间

续航时间

应不小于25分钟应不小于50分钟

应能够接收民航客机的ADS-B广播信息，并能过地面端软件向用户发出附近民航客机预警信

ADS-B信息

息

4.2.3多旋翼无人机宜具备三轴增稳云台，且能够在地面站软件上调节云台的俯仰角和偏航角。

4.2.4多旋翼无人机应附有产品验收合格证、技术说明书或操作手册等资料。

II垂直起降固定翼无人机

4.2.5本节内容适用于最大起飞重量不超过150kg的建设工程用轻小型固定翼无人机系统。

4.2.6建设工程用轻小型固定翼无人机性能应满足以下要求：

表4.2.6轻小型固定翼无人机性能要求

.能指标性能参数

搭载载荷重量23kg

能在云中(非带电云层、非积雨云层)、小雨(24小时降水量在

抗云、雨能力

10mm)以下条件安全飞行15min；