T-CHTS 10050-2022 公路工程无人机倾斜摄影测量技术指南

T／CHTS10050—2022公路工程无人机倾斜摄影测量技术指南HETUAHE2022-01-18发布2022-02-01实施中国公路学会发布团体标准公路工程无人机倾斜摄影测量技术指南THT／CHTS10050—2022主编单位：安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司发布单位：中国公路学会中国公路学会关于发布《公路工程无人机倾斜摄影测量技术指南》的公告现发布中国公路学会标准《公路工程无人机倾斜摄影测量技术《公路工程无人机倾斜摄影测量技术指南》(T/CHTS10050—2022的版权和解释权归中国公路学会所有，并委托主编单位安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司负责日常解释和管理工作。中国公路学会Ⅰ前言本指南是在总结公路工程无人机倾斜摄影测量技术国内外科技成果和实践经验的基础上编制的。本指南按照《中国公路学会标准编写规则》(T/CHTS10001)编写，共分为7章、5个附录。主要内容包括：总则、术语、作业准备、航测准备、数据采集、数据处理、成果应用及附录。本指南由安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司提出，受中国公路学会委托，负责具体解释工作。请有关单位将实施中发现的问题与建议，反馈至安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司（地参号联系电话电子邮箱供修订主编单位：安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司。参编单位：武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室、安徽省交通勘察设计院有限公司、武汉大势智慧科技有限公司。主要起草人：毛洪强、陈修林、戴玮、王旭、张耀允、陶鹏、孙晓伟、黄先锋、闫轶夫、赵宇、孙莉、高云龙、方圆、葛飞、石睿、陈溯源、欧佳佳、何飞、刘志中、徐亮、曹智磊、任启明。主要审查人：王晓曼、王国锋、闫利、刘宁钟、陈楚江、霍东民、田艺、许振辉、周海涛、颜静仪。Ⅱ 2术语 3作业准备 4航测准备 5数据采集 6数据处理 7成果应用 附录A技术设计书 附录B航摄飞行记录表 附录C资料移交书 附录D文件命名规则 附录E元数据格式规则 用词说明 1公路工程无人机倾斜摄影测量技术指南1.0.1为指导无人机倾斜摄影测量技术在公路工程中的应用，制定本指南。1.0.2本指南适用于公路工程、市政工程等。1.0.3本指南规定了公路工程无人机倾斜摄影测量技术应用的术语、作业准备、航测准备、数据采集、数据处理、成果应用。1.0.4除应符合本指南的规定外，尚应符合有关法律、法规及国家、行业现行有关标准的规定。22术语下列术语适用和定义于本指南。倾斜摄影多角度、高重叠度覆盖的航空摄影测量，测量成果具备三维几何信息。相机倾斜角度倾斜相机主光轴与垂直方向之间的夹角。实景模型具有影像级真实纹理的三维模型。数字真正射影像图消除了地形和地物高差引起的投影差的正射影像。2.0.5瓦片将一定范围内的地图按照一定的尺寸和格式，按缩放级别或者比例尺，切成若干行和列的正方形栅格图片。33作业准备3.0.1作业前收集的资料宜包括但不限于以下内容：1测区范围、公路工程勘测技术要求。2测区现有测量资料，包括测绘基准、地形图、卫星遥感影像等基础地理信息资料。3气象资料、航空管制要求、安全飞行条件。4工程设计等技术资料。3.0.2作业前应进行测区踏勘，了解测区内起降场地、交通条件、建筑物／构筑物高度、敏感区域和危险源等与作业相关的情况。3.0.3技术设计书编写格式及内容要求可参照本指南附录A执行。3.0.4作业使用的各种仪器、设备在生产作业之前应进行检查，确认其相关检校合格有效、功能正常、性能指标满足标称要求。3.0.5无人机应具备出厂合格证，相关保险处于有效期内。3.0.6作业人员应持有无人机设备操作证书。44航测准备4.1基础控制测量4.1.1基础控制测量应符合《公路勘测规范》(JTGC10)的有关规定。4.2像片控制点布设4.2.1像片控制点选点应符合以下规定：1布设像片控制点在考虑测区形状基础上，分布应覆盖整个测区。2像片控制点的目标应清晰、易于判别和量测，采集周期内不易被破坏。3地面无明显地物标志，精度要求较高时，航飞前应布设地面标志，地面标志布设成对角标，标个成像像素。4像片控制点在像片中的位置应符合现行《低空数字航空摄影测量外业规范》(CH/T3004)的有关规定。4.2.2免像控点。采用免像控点方案时，可在项目四周及中间布设一定数量的检查点，同时对飞行平台、摄像系统、定位定姿系统和航线规划等进行专项设计。4.2.3带状测区布点应符合以下规定：1采用带状测区布点方案时，应沿航线方向，间隔6条~10条基线，对称布设1组像控点。每组宜布设3个像控点，位于设计中心线附近或道路两侧测量范围外边缘。2当采用全球导航卫星系统／惯性测量单元(GNSS/IMU)辅助航摄时，可减少像控点布设数量，在航线起点、终点和转弯处需布设像控点。4.2.4区域网布点。采用区域网布点方案时，应符合《低空数字航空摄影测量外业规范》(CH/T3004)的有关规定。4.3像片控制测量4.3.1精度要求应符合现行《公路勘测规范》(JTGC10)的有关规定。4.3.2像片控制点宜沿路线依次编号。4.3.3刺点与整饰应符合现行《1:5001:10001:2000地形图航空摄影测量外业规范》(GB/T7931)的有关规定，宜使用数字影像进行控制点判刺与整饰，并做点之记。4.3.4像片控制点测量应符合以下规定：1应符合现行《公路勘测规范》(JTGC10)的有关规定。2如有控制点元数据库时，可不做控制点外业测量，精度应符合本指南4.3.1条有关规定。4.4成果要求4.4.1成果内容应符合现行《公路勘测规范》(JTGC10)和现行《低空数字航空摄影测量外业规范》(CH/T3004)的有关规定。55数据采集5.1航飞条件5.1.1风速条件应符合以下规定：1无人机起飞时，地面风力宜小于无人机标称抗风等级。2飞行时的风速应满足摄影测量作业质量要求。5.1.2能见度条件应符合以下规定：1能见度应满足航线设计要求，当能见度变化不能满足原设计要求，应重新设计。2当能见度差且地形条件复杂不能保证影像质量时，不宜航飞作业。5.1.3室外工作温度应满足设备正常工作温度。5.1.4航摄时，光照应充足，太阳高度角和阴影倍数条件选取可参照现行《低空数字航空摄影规范》(CH/T3005)中的推荐值，见表5.1.4。表5.1.4摄区太阳高度角和阴影倍数地形类型太阳高度角/(°)阴影倍数平地>20<3丘陵地、一般城镇>25≥405.1.5根据无人机的起飞降落方式，选取适合的起降场地。一般情况下，起降场地应满足以下要求：1距离军用、民用机场的距离应符合相关要求。2起降场地相对平坦、通视良好。3远离人口密集区。4附近无通信干扰源、高压线塔。5无人机采用滑跑起降时，起飞降落场应平坦开阔，跑道条件应满足其性能指标要求。6用于灾害应急的航摄作业，在保证飞行安全的前提下，相关要求可适当放宽。5.2飞行平台5.2.1倾斜摄影测量应结合公路沿线的地形起伏情况和技术要求，合理选择飞行平台。且应满足以下基本要求：1作业时间应依据作业区域合理规划。2控制距离应在飞行平台信号安全传输距离内。3具有编程飞行的能力。65.2.2固定翼无人机应符合以下规定：1具备6级风力条件下安全飞行的能力。2最大巡航速度大于15m/s。3升限高度不小于1000m。4具备伞降回收功能。5.2.3旋翼无人机应符合以下规定：1具备6级风力条件下安全飞行的能力。2最大巡航速度大于10m/s。3升限高度不小于500m。5.2.4复合翼无人机应符合以下规定：1具备6级风力条件下安全飞行的能力。2最大巡航速度大于10m/s。3升限高度不小于500m。5.2.5地面控制系统应符合以下规定：1无人机地面控制系统具备对无人机飞行平台和任务载荷进行监控和应急操纵的能力，且具备单独通道的无线电传输频率。2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。3具备历史记录及回放功能。5.3倾斜摄影相机系统5.3.1数码相机检校应符合现行《低空数字航空摄影规范》(CH/T3005)的有关规定。单个面阵像素不小于2.4μm,单个成像探测器面阵不宜少于2000万像素，具备定点曝光功能。5.3.3镜头应定焦，镜头与相机应固定连接，快门寿命不小于10万次，曝光间隔时间优于1.5s,快门延时小于10ms。5.3.4相机应具备扩展存储的功能。5.4定位定姿系统5.4.1应符合现行《IMU/GPS辅助航空摄影技术规范》(GB/T27919)的有关规定。5.5航线设计5.5.1测区带宽（W）应根据公路工程建设各阶段应用要求划定，宜参照表5.5.1选定。7表5．5．1各阶段测区带宽要求单位为米公路类型设计施工运营养护高速公路、一级公路、城市快速路W≥600W≥200W≥200二级及以下等级公路、主干路及以下等级城市道路W≥300W≥200W≥200注：互通枢纽、出入口等节点工程以实际需要为准，保证测区范围充分覆盖该区域。5．5．2相机倾角应符合以下规定：1对于城镇建筑区、互通立交等重要建筑物／构筑物地区，相机倾斜角宜设置为45°。2对于一般野外地区，相机倾角α宜按公式(5.5.2)计算：3依据现场地形条件和地物状况，可对相机倾角α做适当调整。5．5．3航摄重叠度应符合以下规定：1下视影像重点区域航向重叠度宜设计为70%~一般区域航向重叠度宜不低于60%；旁向重叠度宜设计为50%~2倾斜影像的重叠度不低于下视影像的重叠度。5．5．4地面分辨率应依据倾斜相机的类型、测区地形条件、工程实施阶段和成图比例尺合理选择。地面分辨率G取值宜满足以下要求：1设计阶段，地面分辨率G优于100mm。2施工阶段，地面分辨率G优于50mm。3运营养护阶段，地面分辨率G优于40mm。5．5．5相对航高应符合以下规定：1起飞相对航高应依据地面分辨率、倾斜设备参数及地面情况进行计算，最大相对航高宜小于2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。3同一航线地形起伏较大时，可采用仿地形飞行。5．6．1飞行准备应符合以下规定：1飞行前应制定安全预案措施。2飞行前核实作业范围内禁飞、限飞区，完成空域申请审批流程。3飞行前确保网络信号覆盖稳定，规避人群密集区域。84飞行前应确保设备状态稳定。5.6.2飞行监控应符合以下规定：1作业人员在飞行中应实时监控无人机飞行状态，同相关管制单位保持通信。2飞行过程中如全球导航卫星系统(GNSS)信号失锁，应立即中止摄影并转入手动操作模式，待信号恢复稳定后再进入航线飞行；如全球导航卫星系统(GNSS)信号无法恢复正常，应立即终止本架次飞行。5.6.3飞行结束后应符合以下规定：1飞行完成后应对设备进行检查，清除异物，妥善保存。2飞行完成后应及时备份数据，检查影像质量和数据的完整性。3出现的航摄漏洞应及时补摄，补摄航线的两端应超过漏洞之外两条基线。对于困难区域，应增加人工操控无人机补摄。4当无人机倾斜摄影无法完全补摄时，宜采用地面成像设备采集。5.6.4成果应符合以下规定：1成果形式应符合以下规定：1)飞行记录应包含飞行时间、摄区名称、飞行架次、相对航高等信息；飞行记录表可参照附录B中的要求执行。（飞行质量检查内容）2)移交成果应包含技术设计书、飞行记录表、成果处理简表等信息；采集成果移交资料内容可参照附录C中的要求执行。2影像质量检查应符合现行《数字航空摄影规范第1部分：框幅式数字航空摄影》(GB/T27920.1)的相关规定。3资料质量检查应符合现行《公路勘测规范》(JTGC10)、《数字航空摄影规范第1部分：框幅式数字航空摄影》(GB/T27920.1)的相关规定。96数据处理6.1预处理6.1.1区域分块应符合以下规定：1分块大小宜根据航摄分区、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。6.1.2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，宜采用无损压缩格式。6.1.3影像增强。通过调整、变换影像灰度或色调，改善影像目视质量或突出某种特征，如采用对比度增强、去雾、饱和度增强等手段，影像增强后影像质量不应有明显损失（如灰度级等）。6.1.4其他处理。应对定位定姿数据(POS)与影像进行时间同步处理，并进行测绘基准进行一致性处理。6.2空中三角测量6.2.1空中三角测量应符合现行《公路勘测规范》(JTGC10)和现行《数字航空摄影测量空中三角测量规范》(GB/T23236)的有关规定，并满足以下规定；1空中三角测量应在空间直角坐标系内进行，且高程基准应采用大地高。2像控点刺点应均匀分布在各视角影像中。6.3三维重建6.3.1以格网模型为主，工程结构物宜采用单体模型，模型精细度应符合现行《公路工程信息模型应6.3.2模型重建应符合以下规定：1模型计算中间成果应采用大地高，最终DEM、DSM输出成果应采用精化大地水准面，将大地高逐点转化为正常高。2瓦片划分准则、起始位置、瓦片尺寸应统一。3瓦片大小应在软硬件条件允许下尽量大。6.3.3分块接边处理应符合以下规定：1分块宜选择在比例尺相同、地形平坦且控制点分布符合布设要求的区域。2接边区域宜采用公用控制点。3接边瓦片应完整。6.3.4模型修整应符合以下规定：1结构无明显破洞、变形、悬浮物。2纹理清晰、无明显拉花。6.4成果要求6.4.1成果数据格式。倾斜摄影测量数据成果类型与成果格式可参照表6.4.1执行。表6.4.1倾斜摄影测量成果类型与成果格式序号成果类型成果格式1等2等3数字真正射影像(TDOM)等4等5三维点云(等6实景模型等6.4.2成果质量检查要求符合以下规定：1倾斜摄影测量成果数据质量检查应包括精度、一致性、完整性及附件质量，可参照表6.4.2-1执影测量数字化测图规范》(GB/T15967)的有关规定。表6.4.2-1倾斜摄影测量数据内容检查表质量元素质量子元素检查项精度检查测绘基准坐标系统、高程基准、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的多余和遗漏数据质量数据逻辑一致性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、碎片和漂浮物模型纹理质量纹理分辨率和纹理真实性附件质量元数据元数据结构、内容的完整性和正确性文档成果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检查方法可采用现场检查和内业人机交互方法检查，检查具体要求可参照表6.4.2-2执行，位置精度应符合现行《1∶5001∶10001∶2000地形图航空摄影测量数字化测图规范》(GB/T15967)的有关规定。表6.4.2-2倾斜摄影测量数据检查方法表质量元素质量子元素检查项检查内容描述精度检查测绘基准坐标系统检查采用的坐标系统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现场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遗漏检查成果数据的缺失程度3评定与验收应符合现行《数字测绘成果质量检查与验收》(GB/T18316)的有关规定。6.5成果管理6.5.1成果分类采用道路分类与专题分类结合的方式描述，具体要求可参照表6.5.1-1、表6.5.1-2执行。表6.5.1-1按道路分类公路分类代码描述高速公路GS一级及以下等级公路农村公路NC—市政道路SZ—表6.5.1-2按专题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一般要素沿线设施YX公路沿线设施区域其他QT6.5.2文件命名规则可参照本指南附录D要求执行。6.5.3元数据格式规则可参照本指南附录E要求执行。6.5.4倾斜摄影测量各类数据、资料和附件，宜采用电子文档存储。7成果应用7.1勘察设计阶段应用7.1.1倾斜摄影测量成果可应用于公路工程新建、改扩建及养护工程设计。7.1.2可在外业勘察阶段辅助进行综合调查。7.1.3实景模型可用于初步设计阶段多条线位综合方案比选、施工图设计阶段线位微调方案比选。7.1.4工程设计与现状地物有空间位置关系时，可利用实景模型对图纸进行净空、空间占位等设计校核。7.1.5实景模型可与工程模型融合，通过仿真模拟手段将建成通车后场景前置。7.2施工阶段应用7.2.1倾斜摄影测量成果可应用于公路工程施工过程中的深化设计、施工组织设计、场址布设、施工模拟、进度及安全监测等工作。7.2.2便道对住宅区、苗木地和耕地等居民生活密集区有影响时，可选择实景模型作为便道选线的基础资料。7.2.3对环境、地形影响较大时，可利用实景模型进行临时设施、取弃土场选址布设。7.2.4当施工场地空间受限时，可利用实景模型结合工程模型进行工艺、工法的仿真模拟。7.2.5可定期建立同一施工区域内时序实景模型，动态掌握本区域施工变化。7.3运维阶段应用7.3.1倾斜摄影测量成果可应用于公路工程基础设施运营养护阶段中的隐患排查、无人巡检及安全监测、评估等工作。7.3.2在进行服务区提升改造、边坡防护处置等对运营保通有较高要求的工程实施时，设计阶段可选用无人机倾斜摄影方式作业。7.3.3在交通量大的路段进行路面养护巡查、人员不易到达的桥梁检查、检查频率较高道路巡查时，可选用无人机倾斜摄影方式作业。7.4应急保障应用7.4.1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，对于存在安全隐患的地带，可选用无人机倾斜摄影方式进行应急测绘，更好地满足地质灾害调查的用图需要。7.4.2自然灾害发生后，可选用无人机倾斜摄影方式对目标损毁情况进行应急评估，以便掌握充足、客观的信息。7.4.3对于道路重建、安置点选择和灾后重建方案设计，可选用无人机倾斜摄影测量方式进行作业。附录A技术设计书A.1.1技术设计书建议采用A4幅面(210mm×297mm),以便于阅读、复印和保存。A.2封面格式A.2.1项目设计书封面格式可参照现行《测绘技术设计规定》(CH/T1004)相关要求执行。A.2.2专业技术设计书封面格式可参照现行《测绘技术设计规定》(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应符合以下规定：1设计书封面名称用二号黑体，封面的其他文字均用四号仿宋。2目次页的“目次”用三号黑体，目次内容用小四号宋体。A.3.2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。正文和附录的其他内容均采用小四号宋体。A.4设计书内容A.4.1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，具体内容应符合现行《测绘技术设计规定》(CH/T1004)的有关规定。附录B航摄飞行记录表表B.0.1航摄飞行记录表摄区摄区名称航线规划编号航摄分区相对航高飞行架次时间地形地貌飞机飞机型号飞机编号航摄航向重叠度旁向重叠度相机倾角照片数量天气天气状况水平能见度垂直能见度机组飞行员校核员航摄飞行示意图备注：填表人：附录C资料移交书C.0.1××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,移交资料应按表C.0.1和表C.0.2进行。表C.0.1外业摄区简表工程阶段完成航摄面积测区带宽相机倾角°影像类型起飞点相对航高航向重叠度旁向重叠度…备注工程可行性研究初步设计施工图设计或施工运营养护…表C.0.2移交资料清单序号规格份数数量备注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