ISO 254512026 船舶和海洋技术 无人驾驶船舶海底测绘的技术要求和指南标准立项发展报告

船舶和海洋技术无人驾驶船舶海底测绘的技术要求和指南标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Shipsandmarinetechnology—Technicalrequirementsandguidelinesforseafloormappingwithuncrewedmarinevehicles摘要随着海洋资源开发、海底基础设施建设、海洋环境保护及国防安全等领域的快速发展，高精度海底测绘已成为各国海洋战略实施的关键基础性工作。传统有人驾驶测量船舶在作业成本、人员安全、续航能力和复杂海况适应性等方面面临显著瓶颈，以无人驾驶船舶（UncrewedMarineVehicles,UMVs）为载体的海底测绘技术应运而生，并呈现快速发展的态势。然而，全球范围内尚缺乏针对无人驾驶船舶海底测绘的统一技术要求和操作指南，导致不同系统之间兼容性不足、数据质量参差不齐、作业流程缺乏规范。在此背景下，国际标准化组织（ISO）制定并发布了ISO25451:2026《船舶和海洋技术无人驾驶船舶海底测绘的技术要求和指南》。该标准系统规定了无人驾驶船舶海底测绘的系统架构与设备要求、测绘作业流程、数据采集与处理、质量控制与安全管理等技术内容，填补了该领域的国际标准空白。本报告对该标准的立项背景、编制过程、核心技术内容和应用前景进行了系统分析，阐述了其对统一行业技术规范、促进无人船测绘装备产业发展、提升海洋测绘数据国际互操作性等方面的重要意义，并展望了标准未来在智能化、体系化方向的持续演进路径。关键词：无人驾驶船舶；海底测绘；国际标准；技术规范；海洋测量；数据质量AbstractWiththerapiddevelopmentofmarineresourceexploitation,subseainfrastructureconstruction,marineenvironmentalprotection,andnationaldefensesecurity,high-precisionseafloormappinghasbecomeacriticalfoundationaltaskformaritimestrategiesworldwide.Traditionalmannedsurveyvesselsfacesignificantbottlenecksinoperationalcosts,personnelsafety,endurancecapabilities,andadaptabilitytocomplexseaconditions.SeafloormappingtechnologiesbasedonUncrewedMarineVehicles(UMVs)haveemergedandaredevelopingrapidly.However,thereremainsalackofunifiedtechnicalrequirementsandoperationalguidelinesforUMV-basedseafloormappingglobally,resultingininsufficientinteroperabilityamongdifferentsystems,unevendataquality,andalackofstandardizedoperationalprocedures.Againstthisbackdrop,theInternationalOrganizationforStandardization(ISO)developedandpublishedISO25451:2026,*Shipsandmarinetechnology—Technicalrequirementsandguidelinesforseafloormappingwithuncrewedmarinevehicles*.Thisstandardsystematicallyspecifiessystemarchitectureandequipmentrequirements,surveyoperationalprocedures,dataacquisitionandprocessing,qualitycontrol,andsafetymanagementforUMV-basedseafloormapping,fillingthegapininternationalstandardsinthisfield.Thisreportsystematicallyanalyzestheprojectbackground,developmentprocess,coretechnicalcontent,andapplicationprospectsofthestandard,elaboratesonitssignificanceinunifyingindustrytechnicalspecifications,promotingthedevelopmentoftheUMVsurveyequipmentindustry,andenhancingtheinternationalinteroperabilityofhydrographicdata,andlooksforwardtothefutureevolutionofthestandardtowardintelligentandsystematicdirections.Keywords:Uncrewedmarinevehicles;Seafloormapping;Internationalstandard;Technicalspecification;Hydrographicsurvey;Dataquality1引言1.1立项背景海洋覆盖了地球表面积的约71%，其中绝大部分海域的海底地形地貌尚未得到高精度探测。精确的海底地形数据是海洋科学研究、海上航运安全、海底管线与电缆铺设、海洋矿产资源开发、海洋权益维护以及防灾减灾等工作的重要基础。根据国际海道测量组织（IHO）发布的数据，目前全球仅有约20%的海域达到了现代航行安全要求的海底地形测量精度标准，深海区域的覆盖率更低，这凸显了加快高精度海底测绘的迫切需求。传统的海底测绘主要依赖有人驾驶的专业测量船舶，辅以船载多波束测深系统、侧扫声呐、浅地层剖面仪等设备。然而，这种作业模式存在若干结构性瓶颈：一是作业成本高昂，大型测量船的单日运行费用往往高达数十万元，限制了测绘工作的规模化开展；二是人员安全风险突出，在恶劣海况、复杂浅水区、军事敏感区域及污染海域作业时，船员的生命安全面临严重威胁；三是续航与布署灵活性不足，传统测量船受限于母船吨位和船员轮换制度，难以实现远海及极端环境下的长期连续作业；四是多船协同作业的组织复杂度高，难以实现高效的大范围同步测量。近年来，随着自主航行控制、卫星导航与通信、水下声学定位、小型化传感载荷等关键技术的突破，以无人水面艇（USV）、自主水下航行器（AUV）、遥控水下航行器（ROV）和无人帆船等为代表的无人驾驶船舶技术日趋成熟，已在海洋测绘领域展现出巨大的应用潜力。无人驾驶船舶具备小型化、低成本、高机动性、可集群化作业等突出优势，能够在浅水、礁盘、冰缘、港口拥挤水域等传统测量船难以安全进入的区域执行高精度测绘任务，同时大幅降低了人员安全风险和作业成本。然而，无人驾驶船舶海底测绘作为一个新兴交叉领域，面临着一个关键的基础性障碍——标准缺失。不同制造商生产的无人船平台和测绘传感器在接口协议、数据格式、定位精度、作业流程等方面缺乏统一规范，导致：（1）系统集成困难，用户难以实现多品牌设备的混合组网；（2）测绘成果质量参差不齐，不同测量任务之间数据可比性差；（3）作业流程不规范，安全事故和质量事故时有发生；（4）数据格式互不兼容，跨部门、跨国界的数据共享与融合成本高昂。因此，制定一项专门的国际标准，统一无人驾驶船舶海底测绘的技术要求和作业指南，已成为全球海洋测绘领域的迫切需求。1.2标准基本信息ISO25451:2026《船舶和海洋技术无人驾驶船舶海底测绘的技术要求和指南》由国际标准化组织（ISO）发布，标准状态为现行，发布日期为2026年5月11日，归口于ISO/TC8（船舶与海洋技术委员会）下属的相关分技术委员会。该标准的国际标准分类号（ICS）归属于小型船类目，涵盖无人驾驶船舶在海事测量领域的应用。标准语言版本为英语，以电子版加密PDF格式发行。1.3标准适用范围与定位ISO25451:2026适用于使用各类无人驾驶船舶平台（包括但不限于USV、AUV、ROV及混合型无人系统）开展海底地形测量、海底地貌探测、浅地层剖面探测及其他相关海底测绘活动的规划、实施与成果验收。标准为无人驾驶船舶海底测绘提供了从任务规划、设备配置、数据采集、数据处理到质量控制和安全管理全流程的技术依据和操作指南，旨在协调和规范全球范围内无人驾驶船舶海底测绘的技术行为，促进数据成果的互认与共享。2标准编制过程2.1立项阶段ISO25451:2026标准的立项工作可追溯至2023年。在当年举行的ISO/TC8全体会议上，多国代表团提出了关于制定无人驾驶船舶海底测绘国际标准的建议。提案指出，随着自主海洋测量技术的快速发展，建立统一的技术规范已成为行业共识，其必要性体现在用户端（测绘机构、海军、海事管理部门）、供给端（无人船及传感器制造商）、监管端（船级社、海事主管机关）等各相关方的共同需求中。经过充分讨论和表决，ISO/TC8于2024年初正式批准该标准立项，并成立了专项工作组（WorkingGroup），由在海洋测量领域具有深厚技术积累和丰富国际标准编制经验的国家承担工作组召集人和秘书处工作。工作组广泛吸纳了来自中国、美国、英国、挪威、日本、韩国、德国、荷兰、加拿大等海洋技术强国的专家参与，涵盖了船舶设计制造、海洋测绘、自主航行控制、水声技术、海洋工程等多元学科背景。2.2编制阶段工作组按照ISO国际标准制修订程序，依次经历了工作草案（WD）、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）等阶段。在编制过程中，工作组先后召开了多次面对面会议和数十次线上技术研讨会，对各技术条款进行了逐条审议和反复推敲。在技术内容研究方面，工作组系统梳理了国际海道测量组织（IHO）发布的S-44《海道测量标准》及其第6版修订内容、国际海事组织（IMO）关于海上自主水面船舶（MASS）的相关导则、IEEE关于自主系统的标准框架（如IEEE2020系列标准）、以及各国现有的无人船测绘相关技术规范文件。在此基础上，工作组结合近年来全球无人船海底测绘的大量工程实践案例，对无人船测绘的精度指标、作业流程、质量评估方法等关键技术要素进行了系统归纳和数据验证。在征求意见阶段，DIS稿面向ISO全体成员体进行了为期三个月的公开投票和意见征集，共收到来自各成员国和联络组织的数百条技术意见。工作组对所有意见进行了逐条处理，对标准的技术内容和条款表述进行了多轮修改完善，最终形成了各方广泛认可的标准文本。2026年初，标准通过FDIS投票，并于2026年5月11日正式发布。3标准主要内容ISO25451:2026标准正文共包括以下主要技术章节，以下对各章核心内容进行概要分析。3.1范围与规范性引用文件标准的范围部分明确规定其适用于使用无人驾驶船舶平台执行海底测绘任务的系统设计、任务规划、外业作业、数据处理与成果提交等各阶段的技术活动。标准化对象聚焦于“海底测绘”这一特定应用方向，而非涵盖无人船的所有海洋作业类型，体现了标准的专业性和针对性。在规范性引用文件方面，标准引用了多项ISO海洋技术标准以及IHO海道测量标准等国际文件，确保了标准体系间的协调一致性。3.2术语和定义该章节统一界定了无人驾驶船舶海底测绘领域的关键术语，包括“无人驾驶船舶”（uncrewedmarinevehicle）、“自主航行”（autonomousnavigation）、“遥控航行”（remotecontrol）、“海底地形测量”（bathymetricsurvey）、“多波束测深系统”（multibeamechosoundersystem）、“侧扫声呐”（sidescansonar）、“定位精度”（positioningaccuracy）、“测量置信度”（surveyconfidence）等核心概念。术语定义的统一是标准实施的基础，有效消除了不同国家和行业内因用语差异导致的理解偏差，为后续技术条款的准确执行提供了语义保障。3.3系统架构与设备要求本章对无人驾驶船舶海底测绘系统的总体架构提出了要求，将系统划分为平台子系统、导航定位子系统、测绘传感器子系统、通信与控制子系统、数据处理与存储子系统等五大功能模块，并对各模块的技术性能提出了明确要求。-平台子系统：标准对无人船平台的尺度、载荷能力、续航力、耐波性、航速范围等基本性能提出了推荐性要求。针对不同作业水域（浅水、深水、极区等）和任务类型（大范围扫测、精细目标探测、管线巡检等），对平台的适配选型提出了指导性建议。-导航定位子系统：定位精度是海底测绘的核心技术指标。标准要求无人船平台配备GNSS/INS组合导航系统，并根据测绘任务精度等级（参照IHOS-44特级、1a级、1b级、2级等标准）规定了相应的定位精度要求。针对水下无人平台（AUV等）GNSS信号受限的情况，对水下声学定位系统（长基线LBL、短基线SBL、超短基线USBL）的配置和精度要求进行了专门规定。-通信与控制子系统：针对有人岸基/母船监控模式下无人船的指挥控制需求，标准对通信链路（射频、卫星通信、水声通信等）的带宽、时延、可靠性及加密要求做出了规定，同时对自主航行模式下无人船的避碰决策、航路跟踪、应急回收等控制功能提出了技术要求。3.4测绘作业流程该章节按照海底测绘的完整作业链条，对各环节的技术要求进行了规范：-任务规划：标准要求测绘任务实施前应进行详细的作业方案设计，包括测区踏勘、测线布设、航速规划、声呐参数预设置、潮汐校正方案编制、定位基准统一等。特别强调了对无人船航行安全风险的预评估，包括水文气象条件、水下障碍物分布、通航密度、渔业活动等因素的综合研判。-设备校准与验证：标准规定无人船搭载的测绘传感器在作业前后均应进行校准和验证。多波束测深系统应进行声速剖面校正、横摇/纵摇/艏向安装偏差测定；定位系统应进行基准站比对验证；声呐设备应进行水中声速校准。标准对这些校准项目的实施频次和精度阈值给出了推荐值。-外业数据采集：本章对作业过程中的关键参数控制提出了明确要求。包括航速与测深质量的关系控制、测线间距的覆盖要求（相邻测线应保证一定的重叠率，以消除遗漏区域）、声呐量程与拖曳高度的合理匹配、横摇补偿的有效性监控等。同时，标准对作业过程中的现场质量监控措施进行了规定，如实时查看测深剖面、及时识别异常数据并安排补测等。-数据后处理：标准对无人船测绘数据的后处理流程提出了技术要求，包括姿态数据与测深数据的融合处理、声速剖面改正、潮位改正、粗差剔除与滤波、网格化建模、海底地形图生成等环节。针对无人船平台体积小、运动噪声大的特点，标准特别强调了姿态传感器数据的滤波处理和多传感器时空配准的精度控制要求。3.5数据采集、处理与质量控制本章是标准的核心技术章节，重点规定了以下技术要求：-数据格式与元数据：标准要求测绘成果数据应采用通用标准格式（如IHO认可的BAG、CSAR等格式或公开的地理空间数据格式）进行存储与交换，并对元数据的内容和结构提出了明确要求，包括测绘时间、位置基准、深度基准、传感器参数、处理流程等必要溯源信息，以确保数据的可追溯性。-精度评定：标准参照IHOS-44的精度分级体系，结合无人船测绘技术的特点，规定了不同等级海底测绘任务的垂直不确定度和水平不确定度指标。特别指出，无人船由于尺寸小、运动姿态变化快，位置和姿态测量的不确定性分量在总误差预算中的权重较传统有人船更高，应在精度评估中给予充分考量。3.6安全管理安全管理是无人船海底测绘作业的底线要求。该章节系统规定了无人船测绘作业全过程的安全保障要求，涵盖以下维度：-航行安全：包括无人船在作业水域的避碰规则遵守、AIS设备配备及信息播发、作业期间警示标志的设置、能见度不良条件下的作业限制、紧急情况下的处置预案等。-设备安全：包括无人船平台的防水、防碰撞、防丢失设计要求，通信中断时的自动返航或就地待机策略，传感器及电池等关键部件的冗余备份与防护要求等。-人员安全：包括岸基操控人员的资质要求、作业期间的人员值班制度、母船或岸站与无人船之间的安全距离控制、应急回收操作流程等。-数据安全：包括测绘数据的加密存储与传输要求、敏感区域测绘活动的合规性管理等。3.7报告与记录标准要求无人船海底测绘任务完成后，应编制规范的测绘技术报告，涵盖任务概况、设备配置、作业过程、数据处理方法、精度评估结果、成果清单等内容。同时要求对测绘过程中的原始记录、设备校准记录、质量控制记录等文档进行归档保存，确保全过程的可追溯性。4标准主要参与单位介绍4.1标准制定的组织架构ISO25451:2026标准的制定依托于ISO/TC8（船舶与海洋技术委员会）的组织框架。ISO/TC8成立于1947年，是ISO最早设立的技术委员会之一，负责船舶设计、建造、营运、拆解及海洋环境保护等领域的国际标准化工作。ISO/TC8下设多个分技术委员会（SC）和工作组（WG），其中