《無人機載單波段水深測量激光雷達水下地形測量規(guī)范》編制說明

《無人機載單波段水深測量激光雷達水下地形測量規(guī)范》

編制說明

一、標(biāo)準(zhǔn)制定的必要性

習(xí)近平總書記在2014年3月14日強調(diào)“河川之危、水源之危是生存環(huán)境之

危、民族存續(xù)之危，保護江河湖泊，事關(guān)人民群眾安危，事關(guān)中華民族發(fā)展”。

水資源開發(fā)、利用、保護、管理等涉水工程都需要獲取水下三維地形數(shù)據(jù)。此

外，我國還是一個海洋大國，擁有18000多公里的海岸線，水深在50米以下

的近海區(qū)域面積達50萬平方公里。而海岸帶區(qū)域大部分的水下數(shù)據(jù)還是空白，

這嚴(yán)重限制著黨在十九大提出的“堅持陸海統(tǒng)籌，加快建設(shè)海洋強國”的戰(zhàn)略。

因此，在《國家海洋事業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中近岸海域地形的精細勘測與

測繪已被列入其中。國家測繪地理信息局制定印發(fā)的《2015年測繪地理信息

工作要點》也提出推動“海島（礁）測繪二期工程”重大項目立項，與一期工

程相比，二期工程的一個重點就是對海島(礁)周邊水域的水下測量?？偟膩碚f，

水下地形數(shù)據(jù)的獲取對于海洋強國的建設(shè)和中華民族的發(fā)展都至關(guān)重要。

傳統(tǒng)的水下地形測量大都采用船載多波束水下地形測量技術(shù)。目前，國內(nèi)

針對水下地形測量的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要是傳統(tǒng)的多波束測量方法，該技術(shù)的作業(yè)范

圍有限，一些淺水區(qū)域不能覆蓋，作業(yè)效率也不高，同時容易受到水面通行條

件限制，僅能覆蓋測量船通行的區(qū)域。隨著激光雷達技術(shù)的快速發(fā)展，無人機

載單波段水深測量激光雷達水下地形測量技術(shù)已經(jīng)成為水下地形測量的新選

擇。相比于多波束水下測量技術(shù)，無人機載單波段水深測量激光雷達水下地形

測量技術(shù)具有測量范圍廣、作業(yè)效率高、不受水深、水下障礙物影響等優(yōu)點，

且能夠測量船只無法到達的極淺水區(qū)域，消除地形數(shù)據(jù)在水陸交界處的連接誤

差。

而針對激光雷達水下地形測量而制定的規(guī)范只有GB/T39624-2020機載激

光雷達水下地形測量技術(shù)規(guī)范，該技術(shù)規(guī)范機載激光雷達水下地形測量的基本

要求.準(zhǔn)備工作、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、成果質(zhì)量檢查和成果整理與上，適用于

采用機載激光雷達測量技術(shù)進行深度不超過50m水域的水下地形測量作業(yè)。但

是，該標(biāo)準(zhǔn)是針對有人機載激光雷達雙頻激光雷達水下地形測量。隨著無人機

1

的快速發(fā)展，無人機載單波段水深測量激光雷達水下地形測量技術(shù)已相對成熟，

并已應(yīng)用于漓江等河流水下地形測量、水庫、湖泊水下測量及近海岸、島礁淺

水區(qū)水下地形測量等方面。目前，無人機載單波段水深測量激光雷達水下地形

測量需求廣泛，并呈現(xiàn)加快應(yīng)用的趨勢。

然而，針對無人機載單波段水深測量激光雷達水下地形測量技術(shù)仍缺少統(tǒng)

一的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致作業(yè)流程不規(guī)范、數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，無法保障數(shù)據(jù)質(zhì)量，給無

人機載單波段水深測量激光雷達水下地形測量數(shù)據(jù)生產(chǎn)、成果應(yīng)用等方面帶來

諸多不便，不利于無人機載單波段水深測量激光雷達水下地形測量技術(shù)發(fā)展進

步。因此，本項目建議制定“無人機載單波段水深測量激光雷達水下地形測

量規(guī)范”，該標(biāo)準(zhǔn)的制定可以實現(xiàn)我國使用無人機載單波段水深測量激光雷達

進行水下地形測量的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)、流程化處理和規(guī)范化應(yīng)用。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則及依據(jù)

1、按照GB/T1.1－2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)

和起草規(guī)則》要求進行編寫。

2、參照相關(guān)法律、法規(guī)和規(guī)定，在編制過程中著重考慮了科學(xué)性、適用

性和可操作性。

三、項目背景及工作情況

（一）任務(wù)來源

根據(jù)《中國國際科技促進會標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會團體標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》的有關(guān)

規(guī)定，經(jīng)中國國際科技促進會標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會及相關(guān)專家技術(shù)審核，批準(zhǔn)《無

人機載單波段水深測量激光雷達水下地形測量規(guī)范》團體標(biāo)準(zhǔn)制定計劃，項目

計劃編號為CI2024019。本標(biāo)準(zhǔn)由中國水利水電科學(xué)研究院提出，中國國際科

技促進會歸口。

根據(jù)計劃要求，本標(biāo)準(zhǔn)完成時限為6個月。

（二）標(biāo)準(zhǔn)起草單位

本標(biāo)準(zhǔn)的主要起草單位是桂林理工大學(xué)，負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)文檔起草及相關(guān)文件的

編制等。武漢大學(xué)、中國國土資源航空物探遙感中心等單位參與起草，負(fù)責(zé)標(biāo)

準(zhǔn)中重要技術(shù)點的研究和建議，并參與標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的討論。

2

（三）標(biāo)準(zhǔn)研制過程及相關(guān)工作計劃

1、前期準(zhǔn)備工作

項目立項前，標(biāo)準(zhǔn)編制小組查閱、研讀相關(guān)國內(nèi)外文獻，廣泛搜集激光雷

達水下地形測量相關(guān)的材料。同時，以漓江、烏桕灘等為例，開展了無人機載

單波段水深測量激光雷達對水下地形測量的工程應(yīng)用，積累了豐富的經(jīng)驗，并

多次與相關(guān)行業(yè)人員進行調(diào)研、交流，廣泛征求標(biāo)準(zhǔn)制定方面的意見和建議。

2、標(biāo)準(zhǔn)起草過程

2024年1月8日由中國國際科技促進會標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會向國家標(biāo)準(zhǔn)委全

國標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)平臺立交立項，立項編號為：CI2024019,并向全社會公示了十五日。

2024年1月25日由桂林理工大學(xué)以視頻和現(xiàn)場會議形式組織了第一次起

草會議，標(biāo)準(zhǔn)編制小組各編寫人員根據(jù)工作計劃分工和編寫要求開展了相關(guān)工

作。

2024年2月16日組織了第二次起草會議，確定下了標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的草案；在標(biāo)

準(zhǔn)起草期間，編制小組主編單位及參編單位組織了數(shù)次內(nèi)部研討會和專家咨詢

會，經(jīng)過多次修改，于2024年3月初完成了標(biāo)準(zhǔn)初稿及編制說明的撰寫?作。

2024年3月24日將標(biāo)準(zhǔn)草案提交中國國際科技促進標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會，通

過審核，于3月27日報送了全國標(biāo)準(zhǔn)平臺，并向全社會公開征求意見30日

3、征求意見情況

2024年3月底，標(biāo)準(zhǔn)編制小組先后通過現(xiàn)場會議、電話、微信等多種形式

征集?業(yè)專家相關(guān)意見和建議。針對征集的意見，標(biāo)準(zhǔn)編制小組召開了研討會，

將收集到的意見進行匯總處理分析，在充分吸納合理意見的基礎(chǔ)上，先后修改

和完成標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容。

（四）標(biāo)準(zhǔn)依托的主要技術(shù)及工程應(yīng)用情況簡介

以桂林烏桕灘水下地形測量作業(yè)為例，應(yīng)用該標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)作業(yè)流程高效完

成工程應(yīng)用，為無人機載單波段水深測量激光雷達測量水下地形提供了重要的

數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)保障。

1)技術(shù)準(zhǔn)備：

在進行無人機搭載單波段水深測量激光雷達水下地形測量作業(yè)之前，需要

3

進行充分的技術(shù)準(zhǔn)備工作，這包括：資料收集、需求分析、現(xiàn)場勘查和技術(shù)設(shè)

計書撰寫。

對現(xiàn)場進行實地踏勘，收集的作業(yè)區(qū)域資料，并根據(jù)實際作業(yè)區(qū)域的水深

概況、水底反射率、水漫衰減系數(shù)以及點云密度和精度要求作相應(yīng)技術(shù)設(shè)計，

選擇合適的單波段水深測量激光雷達和飛行平臺。

2)數(shù)據(jù)獲取：

無人機搭載單波段水深測量激光雷達的數(shù)據(jù)獲取是整個作業(yè)的核心環(huán)節(jié)。

在數(shù)據(jù)獲取階段，包括：航線設(shè)計、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查和綜合檢校。

無人機飛行應(yīng)選擇最有利的時間，選擇水域無結(jié)冰、無雨雪的作業(yè)環(huán)境，

實時監(jiān)控系統(tǒng)的各項工作狀態(tài)，確保其穩(wěn)定，根據(jù)實際情況及時處理出現(xiàn)的問

題；當(dāng)檢測到不符合飛行數(shù)據(jù)獲取要求時，或者系統(tǒng)發(fā)生故障，應(yīng)立即停止作

業(yè)。

3)數(shù)據(jù)處理：

數(shù)據(jù)處理是保證測量結(jié)果準(zhǔn)確性的重要環(huán)節(jié)，包括以下步驟：數(shù)據(jù)完整性

檢查、波形數(shù)據(jù)處理、POS數(shù)據(jù)處理、點云數(shù)據(jù)解算和點云數(shù)據(jù)航帶平差。

數(shù)據(jù)獲取完成之后，應(yīng)對激光雷達、POS系統(tǒng)、飛行記錄等數(shù)據(jù)進行整理

并檢查數(shù)據(jù)完整性，對采集到的原始數(shù)據(jù)進行質(zhì)量檢查，排除可能存在的噪聲

和誤差。對原始數(shù)據(jù)進行濾波和去噪處理，提高數(shù)據(jù)的清晰度和可讀性。將不

同時間、不同位置采集的數(shù)據(jù)進行配準(zhǔn)，確保數(shù)據(jù)的一致性。

4)成果制作：

基于經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)，可以生成各種產(chǎn)品以滿足不同需求，包括：水深圖、

水下地形圖、數(shù)字水深模型。

根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪制水深分布圖，顯示水下地形的深度信息。利用處理后的

數(shù)據(jù)生成水下地形模型，展現(xiàn)測量區(qū)域的地形特征。

5)整理歸檔：

完成產(chǎn)品制作后，需要對數(shù)據(jù)和產(chǎn)品進行整理歸檔，包括：數(shù)據(jù)存儲與管

理、報告撰寫、歸檔保存：

將原始數(shù)據(jù)和處理后的產(chǎn)品進行分類存儲，建立完善的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。根

據(jù)測量結(jié)果編寫報告，總結(jié)分析測量成果，為后續(xù)應(yīng)用提供參考。將所有相關(guān)

數(shù)據(jù)、產(chǎn)品和報告進行歸檔保存，以備日后查閱和應(yīng)用。

4

圖1.飛行航線

圖2.數(shù)據(jù)獲取

圖3.數(shù)據(jù)處理

5

圖4.成果制作

通過以上五個主要流程，無人機搭載單波段水深測量激光雷達水下地形測

量作業(yè)可以高效地完成，為水下地形研究和相關(guān)應(yīng)用提供了重要的數(shù)據(jù)支撐和

技術(shù)保障。

四、標(biāo)準(zhǔn)制定的基本原則

標(biāo)準(zhǔn)編制過程中，遵循了以下基本原則：

1)標(biāo)準(zhǔn)需要具有行業(yè)特點，指標(biāo)及其對應(yīng)的分析方法要積極參照采用國家

標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2)標(biāo)準(zhǔn)能夠體現(xiàn)出產(chǎn)品的具有關(guān)鍵共性的技術(shù)要素。

3)標(biāo)準(zhǔn)能夠為產(chǎn)品的開發(fā)、改進指出明確的方向。

4)標(biāo)準(zhǔn)需要具有科學(xué)性、先進性和可操作性。

5)要能夠結(jié)合行業(yè)實際情況和產(chǎn)品特點。

6)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)協(xié)調(diào)一致。

7)促進行業(yè)健康發(fā)展與技術(shù)進步。

五、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了無人機載單波段水深測量激光雷達水下測量技術(shù)的基本規(guī)

定、技術(shù)準(zhǔn)備、系統(tǒng)要求、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、資料整理與歸檔等要求，主

要適用于無人機載單波段水深測量激光雷達水下地形測量工作，包括以科學(xué)研

究、生產(chǎn)實踐等為目的湖泊、河流、水庫、近海岸等水深20米以內(nèi)的水下地形

測量。正文部分共分十一章，其主要架構(gòu)包括技術(shù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、

數(shù)據(jù)產(chǎn)品制作、整理歸檔五大模塊。

6

六、與有關(guān)法律法規(guī)和強制性標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

遵守和符合相關(guān)法律法規(guī)和強制性標(biāo)準(zhǔn)要求。以下標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范供本標(biāo)準(zhǔn)編制

過程中參考和引用。

GB/T12763.10海洋調(diào)查規(guī)范第10部分：海底地形地貌調(diào)查

GB/T18316數(shù)字測繪成果質(zhì)量檢查與驗收

GB/T28587移動測量系統(tǒng)慣性測量單元

GB/T36100機載激光雷達點云數(shù)據(jù)質(zhì)量評價指標(biāo)及計算方法

GB/T42640多波束水下地形測量技術(shù)規(guī)范

GB/T39624-2020機載激光雷達水下地形測量技術(shù)規(guī)范

CH/T1004測繪技術(shù)設(shè)計規(guī)定

CH/T8023機載激光雷達數(shù)據(jù)處理規(guī)范

七、重大意見分歧的處理依據(jù)和結(jié)果

本標(biāo)準(zhǔn)起草過程中暫無重大分歧意見。

八、后續(xù)貫徹措施

標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實施后，將積極參加學(xué)術(shù)交流活動和全國相關(guān)會議，宣