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机载激光扫描测量：全息要素采集与建库

2023-09-17 理论教育 版权反馈
【摘要】：6.3.1.4 机载激光扫描系统应进行系统综合检校，在航飞数据采集前宜进行飞行检校，检校应符合CH／T 8024的规定。

6.3.1 基本要求

6.3.1.1 应根据机载扫描任务要求确定航飞平台，机载激光扫描系统的选取应考虑航飞平台情况。

6.3.1.2 机载激光扫描系统宜使用多星座测地型GNSS接收机，采样间隔应优于1 s；IMU／GNSS系统的时间同步精度应优于20 ns，IMU数据观测频率不应低于200 Hz，水平方向定位精度不宜低于

1 cm，垂直方向不宜低于2 cm，翻滚角、俯仰角姿态精度不宜低于0.005°，航偏角不宜低于0.02°。

6.3.1.3 激光雷达的频率不宜低于500 000点／秒，视场角不宜低于330°，角分辨率不宜低于0.001°，测距不宜低于300 m；数字相机的选取应综合考虑飞行平台和机载扫描任务。

6.3.1.4 机载激光扫描系统应进行系统综合检校，在航飞数据采集前宜进行飞行检校，检校应符合CH／T 8024的规定。

6.3.2 GNSS基站测设

6.3.2.1 基站布设

GNSS基站距离施测区域距离不宜超过5 km，最大距离不应超过15 km，GNSS基站点位选取原则应符合DG／TJ 08-2121的规定。

6.3.2.2 基站测量

GNSS基站测量宜采用GNSS静态测量方法，利用SHCORS基准站进行GNSS控制网设计，使用SHCORS基准站点作为起算点，基准站数据可作为控制网的观测数据，所有GNSS基站点应与SHCORS基准站点联测，采用三维约束网平差进行数据解算，GNSS控制测量应符合表8中的技术要求，GNSS控制网成果应满足DG／TJ 08-2121中城市二等GNSS控制网的要求。

表8　GNSS基站测量的主要技术要求

6.3.2.3 基站编号

SHCORS基准站使用原有编号，其他GNSS基站应按测区统一编号，同一测区不应重复。

6.3.3 纠正点和检查点测设

6.3.3.1 纠正点布设

6.3.3.1.1 纠正点布设原则

纠正点布设应遵循以下原则：

a）纠正点应综合考虑轨迹姿态、点云几何精度等情况进行布设，均匀分布在航带两侧；

b）纠正点应布设为平高控制点，如果所选区域内存在已有可用的平高控制点，则可不重新布设纠正点；

c）点云几何精度满足要求时，可不布设纠正点。

6.3.3.1.2 纠正点位置要求

纠正点布设位置应符合如下要求：

a）纠正点可布设在屋顶或地面上；

b）充分利用地面上具有一定厚度和大小的道路标志标线，如停车线外角、道路分割线外角、箭头等特征点；

c）无法找到合适的道路标线时，可选择点云中易于识别的地物特征点。

6.3.3.2 纠正点测量

纠正点测量满足平面精度不低于3 cm，高程精度不低于5 cm的要求，在特殊困难地区，纠正点成果在原有精度基础上可放宽0.5倍。

6.3.3.3 检查点测设

6.3.3.3.1 检查点宜均匀分布在整个测区，点位密度应综合考虑轨迹姿态、点云几何精度等情况进行设置，检查点点位设置应符合本部分6.3.3.1.2的要求。

6.3.3.3.2 检查点的平面精度不低于5 cm，高程精度不低于5 cm的要求，在特殊困难地区，检查点成果在原有精度基础上可放宽0.5倍。

6.3.3.4 纠正点和检查点编号

纠正点和检查点应根据测区分别统一编号，同一测区不应重复编号。

6.3.4 数据获取

6.3.4.1 航飞计划

机载激光扫描航飞计划应按任务要求制定，其计划内容应包括：

a）测区范围、飞行任务时间、机场或起飞位置、GNSS基站；

b）飞行平台，激光扫描系统类型、技术参数和附属仪器参数；

c）点云密度、航线敷设方法、航线重叠度、影像分辨率、影像航向和旁向重叠度等；

d）机载激光扫描成果类型、名称和数量。

6.3.4.2 航飞设计

6.3.4.2.1 已有资料收集

根据机载扫描任务要求，宜收集测区最新的基础地形资料、正射影像和大地测量资料用于航飞设计，也可基于三维空间数据进行航线设计。

6.3.4.2.2 航高

飞行高度应综合考虑点云密度、精度要求、激光有效距离及飞行安全的要求，在满足成果数据的技术要求和精度要求的前提下，也可在测区内不同架次采用不同的相对航高。

6.3.4.2.3 航飞速度

飞行速度应综合考虑航高、激光雷达系统参数、精度要求、测区地形、飞行平台性能以及安全等因素确定。

6.3.4.2.4 航飞分区划分

分区应考虑测区地形、GNSS基站布设、飞行效率、方向和安全高度等因素进行划分。

6.3.4.2.5 航线敷设方法

航线敷设应符合以下要求：

a）航线敷设应根据测区面积和形状，考虑安全和经济性等实际情况选择飞行方向；

b）航线敷设时，宜根据IMU误差积累的指标确定每条航线的直线飞行时间；

c）航线敷设时，平行于测区边界线的首末航线一般敷设在边界线上或边界线外，边界以外区域覆盖不宜少于单条航线扫描面积的40%；考虑飞行速度、高度、安全和IMU／GNSS系统性能等因素，航向覆盖超出测区边界线通常不宜低于100 m；旁向重叠度不宜少于50%，保证数据的完整性；

d）每个测区应至少设计一条构架航线，航高应保持一致，建筑物密集区域可布设十字航线。

6.3.4.2.6 航飞季节、时间的选择

宜选择气象条件最有利的飞行季节，选择地面无积雪、地面植被稀疏和树木落叶的季节，同时应考虑云高、云量、可见度等因素，选择有利于影像获取的航摄飞行时间。

6.3.4.3 航飞要求

6.3.4.3.1 点云密度每平方米不宜低于80个点，点云应覆盖整个测区。

6.3.4.3.2 航高变化不宜超过相对航高的10%，飞行速度尽可能保持一致，上升下降速率不宜超过10 m／s，航线俯仰角、侧翻角不宜大于2°，最大不宜超过4°，航线弯曲度不宜大于3%；在满足航飞成果质量要求的前提下，可放宽执行上述飞行质量指标的要求。

6.3.4.3.3 补飞或重飞航线的两端超出范围不宜小于100 m，并应满足与原航线的旁向与航向重叠要求。

6.3.4.3.4 在IMU／GNSS系统数据或点云数据缺失，原始数据质量存在缺陷影响点云的精度或密度时，应进行补飞和重飞。

6.3.4.4 航飞实施

6.3.4.4.1 检校飞行

检校飞行应符合以下要求：

a）航飞实施前宜进行检校飞行，多架次飞行后，可根据数据质量情况进行检校；

b）机载激光雷达系统各部件相对关系发生改变后，应进行检校飞行；

c）检校飞行时GNSS卫星数不宜低于15颗，高度角不宜低于15°，位置精度衰减因子（PDOP值）宜小于4；

d）检校飞行可采用高低航线和交叉航线等，旁向重叠度不应低于50%，纠正点和检查点测设应满足本部分6.3.3的要求。

6.3.4.4.2 飞行准备

飞行准备应符合以下要求：

a）停机坪或起飞点四周视野开阔，视场内障碍物的高度角不宜大于20°，避免GNSS信号接收失锁；

b）机载激光雷达系统在起飞前应加电检测，起飞前5 min开机，落地后5 min关机；

c）所有基站应在飞行前进入观测状态，完成电源、存储系统等检查，做好观测准备；所有基站在测量过程中应连续观测。

6.3.4.4.3 飞行实施

飞行时其他注意事项如下：

a）飞行过程中应观察系统工作情况，重点观察系统状况、数据状况和实时天气状况；

b）飞机进入测区前，应进行IMU／GNSS系统的静态和动态初始化；

c）飞机降落至停机位或停机点后，应继续采集5 min，保证IMU与GNSS数据记录完整，待机载激光雷达系统电源关闭后，方可关闭飞机电源。

6.3.5 数据处理

6.3.5.1 数据解算

机载激光点云数据解算应符合以下要求：

a）机载激光扫描测量数据处理可包括定位测姿数据、影像以及点云数据的处理；

b）定位测姿数据应采用距离测区最近的GNSS基站数据或多基站数据联合机载GNSS观测数据和IMU数据进行解算；

c）影像数据处理前应检查像片数、测区是否覆盖以及影像质量等，影像质量以及数据处理宜符合CH／Z 3005的规定；

d）通过检校飞行结果改善系统各部件的安置误差，联合定位测姿数据、原始激光数据解算激光点云数据，解算完成后应进行航带拼接；

e）航带拼接时，不同航带间（含同架次和不同架次）点云数据同名点平面、高程较差不宜超过5 cm，若存在系统误差，应利用纠正点进行系统误差改正，再进行航带拼接；

f）数据预处理完成后，应利用检查点进行精度验证，对于精度不满足要求的数据可通过纠正点改善点云几何精度。

6.3.5.2 成果要求

机载激光点云数据成果应符合以下要求：

a）点云数据宜采用通用格式，如LAS等，单个点云文件不宜大于1 G；

b）点云不宜出现连续大范围空洞；

c）点云平面绝对精度应优于7 cm，高程绝对精度应优于5 cm，在特殊困难地区，点云成果在原有精度基础上可放宽0.5倍。

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