1、Q/LB.XXXXX-XXXXICS 07.040CCS A 76山東省地方標準DB37/T 4218202037海岸帶三維全景地面移動激光測量作業技術規程Technical regulation for 3D panoramic coastal zone measurement operation with ground motion laser2020 - 12 - 30發布2021 - 01 - 30實施山東省市場監督管理局發布DB37/T 42182020目次前言II1 范圍12 規范性引用文件13 術語和定義14 參考基準24.1 坐標系24.2 高程基準24.3 投影方式24.4

2、時間系統25 數據內容26 技術流程26.1 資料收集與分析26.2 實地踏勘36.3 儀器設備36.4 數據獲取46.5 數據處理57 成果質量檢查78 主要成果7附錄A（規范性） 實地踏勘記錄表9附錄B（規范性） 設備檢查表10附錄C（規范性） 測量作業數據統計表11附錄D（規范性） 數據處理記錄表12附錄E（規范性） 三維實景模型數據成果質量元素、權重、錯漏分類表13參考文獻1414前言本文件按照GB/T 1.12020標準化工作導則 第1部分：標準化文件的結構和起草規則的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由山東省海洋局提出并組織實

3、施。本文件由山東省海洋標準化技術委員會歸口。本文件起草單位：山東省水產設計院、山東省海洋工程咨詢協會、武漢海達數云技術有限公司、青島海洋地質工程勘察院。本文件主要起草人：賀志鵬、岳英潔、王騰、于冬、牟秀娟、羅勝、陳永濤、林偉恩、單長賀、畢永坤、楊怡紅、高鷹、劉麒、李陽、王鈞俊、劉浩、畢曉珂、李振國、劉晶、栗寶鵑。海岸帶三維全景地面移動激光測量作業技術規程1 范圍本文件規定了海岸帶三維全景地面移動激光測量的參考基準、數據內容、技術流程、成果質量檢查及主要成果。本文件適用于山東省車輛或人員可通行的海岸帶內三維全景地面移動激光測量作業。2 規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文

4、件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T 128982009國家三、四等水準測量規范GB/T 183142009全球定位系統（GPS）測量規范GB/T 183162008數字測繪成果質量檢查與驗收CH/T 10302012基礎測繪項目文件歸檔技術規定CH/T 60032016車載移動測量數據規范CH/T 60042016車載移動測量技術規程3 術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1 海岸帶地面移動測量系統coastal zone ground motion measurement s

5、ystem在車載或背負式平臺上，集成定位定姿系統、控制系統、傳感器（激光雷達、視頻攝像機、全景相機等）所構成的綜合測量系統。3.2 采集載體collection carrier承載海岸帶地面移動測量系統進行動態測量的平臺。3.3 海岸帶全景影像coastal zone panoramic image對海岸帶同一位置、不同方位拍攝的多幅場景影像，按照成像視場進行拼接融合處理，得到的水平方向360視場范圍、垂直方向不低于90視場范圍的影像。3.4 海岸帶實景三維影像coastal zone live-action 3D image將海岸帶全景影像與激光點云數據融合處理后形成的可量測實景影像集合。3

6、.5 點云point cloud以離散、不規則方式分布在三維空間中的點的集合。3.6 移動軌跡moving track車輛或人員移動過程中，由每幀影像采集時的曝光點信息形成的一系列連續軌跡信息。3.7 里程計speedometer用于記錄系統行進里程值，計算一定時間內行進距離的量測裝置。4 參考基準4.1 坐標系2000國家大地坐標系（CGCS2000）。4.2 高程基準1985國家高程基準。4.3 投影方式宜采用高斯-克呂格投影3分帶。對控制網有特殊要求時，選取區域中心相近的0.5整數倍經線為中央經線。4.4 時間系統宜選擇協調世界時（UTC）。5 數據內容海岸帶三維全景地面移動激光測量作業

7、數據內容包括：a) 海岸帶地面移動測量系統直接獲取的影像數據、點云數據、定位定姿數據以及基站GNSS數據；b) 三維點云影像數據庫（包括文字、音頻、圖片等屬性數據）。6 技術流程6.1 資料收集與分析測量工作開展之前，應收集并分析測區下列資料：a) 水文資料，包括潮汐、波浪、水深、河流入海徑流量等，特別注意低潮位和高潮位時間點；b) 地質、地形地貌的區域調查報告，地形圖、海圖、遙感影像，研究報告和論文，海灘實測斷面等；c) 大地測量成果資料，包括監測區域附近已有的水準點、GNSS控制點等；d) 氣象資料，包括溫度、風速、風向、降雨量統計資料及災害性天氣等；e) 監測區域海域沖淤調查研究報告；f

8、) 影響海岸變化的人為因素，包括水庫、海岸構筑物修建，采砂、地下水開采、河流人工改道等；g) 交通和通訊情況；h) 其他相關資料。6.2 實地踏勘實地踏勘應填寫實地踏勘記錄表（附錄A）。實地踏勘內容主要包括：a) 測區自然地理、人文地理等情況；b) 已有資料的適用性；c) 測區的交通狀況，包括各類車輛的通過性、人員通過性等；d) 測區的CORS信號；e) 根據實地踏勘的測區情況，設計地面移動測量的數據采集路線、GNSS基站布設位置、利用CORS基準站定位的工作區段。6.3 儀器設備6.3.1 性能要求儀器設備性能指標要求應滿足表1，不同應用場景的設備性能選擇應滿足表2。表1 儀器設備性能指標要

9、求內容性能指標要求一般要求可靠性滿足CH/T 60042016中5.3.1要求工作溫度滿足CH/T 60042016中5.3.1要求防塵防水滿足CH/T 60042016中5.3.1要求相對濕度滿足CH/T 60042016中5.3.1要求斷電工作時間1h連續工作時間8h數據存儲時間最高質量數據采集時間24h定位定姿系統一般要求滿足CH/T 60042016中5.3.2中a)至g)的要求性能要求航向精度0.05；水平姿態精度0.05；后處理精度：GNSS信號正常、共視衛星數5顆、PDOP值3時，定位精度水平0.05m、高程0.1m，衛星失鎖持續時間1min能夠保持精度；數據頻率200Hz；里程

10、計最小分辨率0.01m相機一般要求單個相機像素3600萬像素，全景影像拼接后分辨率7000萬像素；具備外部觸發、異部復位功能，觸發同步精度0.3ms；連續采集頻率15幀/秒(fps)動態范圍70dB激光掃描儀性能要求滿足CH/T 60042016中表2的級及以上要求控制系統設備監控可實時監控傳感器工作狀態，發生故障時發出聲、光等報警時間同步精度優于0.1ms表2 不同應用場景的設備性能要求應用場景定位定姿性能a相機性能激光掃描儀性能b海岸工程三維實景建模級分辨率3000萬；采集間隔10m級岸灘地形監測級分辨率3000萬；采集間隔30m級海岸帶專題圖制作級分辨率3000萬；采集間隔20m級海岸帶

11、整治修復項目評估級分辨率3000萬；采集間隔20m級a 定位定姿性能級別分類按照CH/T 60042016中5.3.2表1執行。b 激光掃描儀性能級別分類按照CH/T 60042016中5.3.5表2執行。6.3.2 設備檢查海岸帶地面移動測量系統的設備檢查應做好記錄，并填寫設備檢查表（附錄B）。檢查內容包括：a) 設備完整性檢查：根據海岸帶地面移動測量系統配置清單，檢查系統主機及各配件的完整性，系統各部件是否有劃痕、缺失、破損等情況；b) 設備安裝檢查：安裝與固定系統，并檢查其是否安裝穩定，連接正確；c) 設備上電檢查：啟動系統，觀測設備是否正常工作；d) 數據傳輸檢查：進行不小于5min數

12、據預采集，觀測通訊、顯示及數據增長是否正常；e) 存儲空間檢查：預測當前任務的數據量，應小于當前系統可存儲量的80%，檢查系統存儲空間是否滿足要求；f) 設備校驗：檢查設備標定精度是否滿足CH/T 60042016中5.4要求，標定結果是否在有效檢校期之內；如不符合CH/T 60042016中5.4要求，需采用專用檢校設備及室外標定場實測對系統的標定參數進行設備校驗。6.4 數據獲取6.4.1 采集內容采集內容如下：a) 定位定姿數據：包括GNSS設備、IMU設備、里程計獲取的用于定位定姿計算的數據；b) 影像數據：包含時間、位置等內外方位信息的影像數據；c) 激光點云數據：包含三維空間坐標、

13、回波強度、反射次數等。6.4.2 作業要求測量作業主要要求包括：a) 應避免在雨天、霧天、雪天、沙塵暴等不利天氣條件下進行數據采集；b) 線路規劃時，應繞行相關管制、信號干擾區域，根據道路限高、限速標志和通行條件，設計采集路線；c) 進行影像和點云數據采集時，應選擇光照充分的作業時間；如僅采集點云，在保證車輛行駛或人員行動安全的條件下，在晚8時后開展；d) 曝光選擇等距離曝光方式，針對不同的應用場景，滿足表2要求：港口、保護區、區域用海規劃區等重點目標區域曝光間隔10m以內；一般區域選擇20m；對影像或紋理特征需求不高的地方如岸灘檢測可選擇30m；e) 車輛行駛或人員移動應盡量保持勻速，在進出

14、隧道、轉向移動、顛簸路段、坡度變化等特定測區進行數據采集時，應降低車輛行駛速度或人員行走速度；f) 進行岸灘地形監測等作業內容時，應根據潮汐時間表制定作業時間，在最低潮前后1h內進行外業數據采集。6.4.3 作業流程測量作業流程具體包括：a) 設備檢查、記錄；b) 開始基站測量或CORS站連接，具體流程及要求參照CH/T 20092010全球定位系統實時動態測量（RTK）技術規范中規定； c) 按照設備使用要求，完成慣導系統（IMU）的靜態或動態初始化；d) 外業數據采集，填寫測量作業數據統計表（附錄C）；e) 外業采集數據預處理。6.4.4 外業數據檢查外業數據檢查要求見表3。表3 外業數據

15、檢查要求采集數據a要 求定位定姿數據基站GNSS靜態觀測數據應包含所有觀測時間段，且數據完整、連續；采用CORS基準站時，CORS差分信號應包含所有觀測時間段，且數據完整、連續；GNSS和IMU觀測數據應完整、連續；里程計數據應完整、連續。影像數據影像曝光應與外業規劃設計一致；不應存在丟幀情況。激光點云數據點云數據應完整覆蓋觀測路徑區域。a 采集數據需滿足表2中不同應用場景的要求。6.5 數據處理數據處理需填寫數據處理記錄表（附錄D）。6.5.1 控制測量數據處理選取符合精度要求的已知控制點，作為測區內的控制點和檢查點。如測區內無已知控制數據，按照下列要求進行控制點測量及數據處理：a) GNS

16、S靜態測量數據處理的外業數據質量檢核、基線解算與網平差按GB/T 183142009要求執行；b) 高程控制測量數據處理按照GB/T 128982009要求執行；c) GNSS控制測量的等級應至少滿足GB/T 183142009 E級，水準儀測量的等級應至少滿足GB/T 128982009中四等精度。6.5.2 采集數據處理6.5.2.1 定位定姿數據處理定位定姿數據處理按照CH/T 60042016中7.1的規定執行。6.5.2.2 激光點云數據處理激光點云數據處理要求包括：a) 利用激光掃描儀原始觀測數據、定位定姿數據生成三維激光點云數據，數據格式為標準LAS 1.0以上版本格式；b) 激

17、光點云數據預處理按照CH/T 60042016中7.4的規定進行；c) 激光點云數據精度需滿足應用場景或工程要求，具體精度指標要求見表4；d) 若點云數據誤差超出相關規定要求，可引入外部控制點利用四參數模型進行點云平面坐標糾正，利用水準聯測點進行點云高程糾正，四參數模型參照CH/T 20142016中的附錄B。表4 激光點云數據要求應用場景掃描距離點云密度拼接誤差定位精度海岸工程三維實景建模50m距離觀測位置30m處的每平米范圍平均激光點個數40個10cm按照CH/T 60032016中表1的級精度要求海岸帶整治修復項目評估100m距離觀測位置30m處的每平米范圍平均激光點個數20個15cm岸

18、灘地形監測150m距離觀測位置30m處的每平米范圍平均激光點個數30個15cm按照CH/T 60032016中表1的級精度要求海岸帶專題圖制作200m距離觀測位置30m處的每平米范圍平均激光點個數10個20cm6.5.2.3 影像數據處理影像數據處理要求包括：a) 按照作業要求，如需要則應對影像進行增強處理，如色調、亮度、對比度調整等；b) 同一位置的多視角影像拼接處理，形成海岸帶全景影像，拼接誤差不應大于5個像素；c) 按照作業要求，如需要則應對拼接后的影像進行勻光勻色、增強等處理；d) 海岸帶全景影像和軌跡數據（曝光點位置、姿態信息）進行關聯；e) 實景影像及全景影像的數據格式為TIFF或

19、JPEG格式。6.5.2.4 點云與影像融合處理點云與影像融合處理要求包括：a) 選取目標區域對應的三維激光點云和海岸帶全景影像；b) 輸入點云和影像的相對位置、姿態關聯信息；c) 根據作業要求，檢查影像和點云的配準度，根據需要進行人機交互式微調，包括旋轉、平移等；由海岸帶全景影像數據對相應的三維激光點云進行融合賦色，生成帶有RGB信息的點云數據；d) 生成海岸帶實景三維影像數據集；e) 根據應用場景或工程要求，確定海岸帶實景三維影像數據集精度，實景三維影像數據質量等級及要求見表5。表5 實景三維影像質量等級及要求質量等級級級級級影像曝光間隔5m10m20m30m影像與點云配準精度 0.2 0

20、.3 0.51屬性注記精度10cm15cm20cm25cm推薦應用海洋工程三維實景建模海岸帶整治修復項目評估海岸帶專題圖制作岸灘地形監測海岸帶整治修復項目評估海岸帶專題圖制作岸灘地形監測海岸帶專題圖制作岸灘地形監測岸灘地形監測6.5.3 成果制作成果制作主要包括：a) 在點云數據或海岸帶實景三維影像數據集中添加興趣點信息（符號、圖片、文字等）；b) 提取關鍵目標地物的面片（碼頭、集裝箱、堤壩等）；c) 編輯采集路線連接關系，確定需要發布的地面移動軌跡路線，檢查相應拓撲關系；d) 隱私化處理，根據相關法律法規，對全景影像中的隱私性信息進行處理；e) 確定海岸帶實景三維影像數據庫格式標準，應選擇目

21、前國內主流數據庫或工程應用要求的格式；f) 選擇海岸帶實景三維影像數據發布影像分辨率大小和瀏覽分級數目；g) 進行影像數據切片處理，完成海岸帶實景三維影像數據庫。7 成果質量檢查成果質量檢查應符合GB/T 183162008中3.1要求。成果質量檢查的內容包括實景影像、全景影像、點云數據及三維實景模型。三維實景模型數據成果的質量元素、權重、錯漏分類應符合附錄E的規定。其余成果質量檢查按照CH/T 60032016第7章的規定執行。8 主要成果海岸帶三維全景地面移動激光測量作業成果歸檔按CH/T 10302012執行。主要成果包括：a) 成果清單；b) 技術設計書；c) 技術總結報告；d) 設備

22、檢查記錄；e) 設備檢定證書；f) 質量檢查報告；g) 定位定姿、影像、點云、GNSS基站的原始觀測數據及不同階段的成果數據；h) 三維實景模型及模型數據庫；i) 其他相關資料。AA附錄A （規范性）實地踏勘記錄表實地踏勘記錄表見表A.1。表A.1 實地踏勘記錄表踏勘內容踏勘細節分類建議采集載體統計結果道路通過性調查等級公路街道荒地其他測區岸線分類基巖岸線砂（礫）質岸線粉砂淤泥質岸線河口岸線人工岸線具有自然岸灘形態和生態功能的海岸線其他重點采集區域港口海洋保護區區域用海規劃區其他已知控制點數據調查控制點周邊地形分布控制點標志毀損情況其他CORS基準站調查如需要進行實時RTK測量，則調查測區周圍

23、是否有手機網絡覆蓋，CORS連接參數（IP、端口、源節點、賬號、密碼）設置正確能否連接成功；如不需要進行實時RTK測量，則調查能否從當地獲取觀測時段的CORS基準站數據，以滿足數據后處理需要。如數據處理結果需要進行高斯平面直角坐標轉換，如WGS84到西安80坐標系轉換等，則調查是否有用于坐標轉換的當地四參數或七參數，或至少三個已知控制點，用于計算轉換參數；如不需要坐標轉換，則無需調查此項。注1： “道路通過性調查”建議采集載體包括普通汽車、越野車、摩托車、手推車等，也包括采用背包移動平臺的方式進行徒步測量的作業方式；統計結果主要記錄各類道路及設施的位置、長度、車輛和人員的通過性等。注2： “測

24、區岸線分類”主要記錄岸線位置、長度，周邊地形對GNSS信號影響情況、建筑物與植被等地物的分布情況等。注3： “重點采集區域”主要記錄采集區域的名稱、位置、范圍等信息。注4： “已知控制點數據調查”主要記錄控制點周邊地形及有無毀損情況，能否滿足基站架設及成果精度檢查使用。注5： “CORS信號覆蓋調查”主要記錄測區岸線分布區域的本地CORS信號能否滿足RTK作業需求。調查人： 校核人：BB附錄B （規范性）設備檢查表設備檢查表見表B.1。表B.1 設備檢查表項 目子 項 目結 果設備完整性檢查激光掃描儀是否缺失相機是否缺失供電系統是否缺失劃痕、破損設備安裝檢查結構安裝穩定、設備連接正確設備上電檢

25、查主機指示燈狀態是否正常相機指示燈狀態是否正常供電系統指示燈狀態是否正常數據傳輸檢查激光數據增長是否正常定位定姿數據增長是否正常影像數據增長是否正常存儲空間檢查存儲空間是否滿足當前任務需求設備標定檢查是否在有效檢校期內注1： “設備完整性檢查”無缺失情況寫“無”，有缺失記錄具體缺失部件。注2： “設備安裝檢查”設備安裝穩定、連接正確后打“”，如有問題進行記錄。注3： “設備上電檢查”設備上電響應正常后打“”，如有問題進行記錄。注4： “數據傳輸檢查”數據傳輸正常后打“”，如有問題進行記錄。注5： “存儲空間檢查”如滿足5.3.2要求，打“”；不滿足則記錄點云、影像的存儲空間，單位G，保留到小數

26、點后2位。注6： “設備標定檢查”如在有效期內打“”，超出有效期進行記錄。檢查人： 校核人：CC附錄C （規范性）測量作業數據統計表測量作業數據統計表見表C.1。表C.1 測量作業數據統計表工程名稱序 號路線名稱照片數采集里程相機文件夾點云文件夾基站位置備 注采集載體采集時間采集地點天氣狀況當地最低潮時點云總量照片總量照片總數總采集里程注1： “工程名稱”為采集系統生成的工程名稱。注2： “序號”以阿拉伯數字對路線進行順序編號。注3： “路線名稱”為采集系統生成的工程下每條路徑的名稱。注4： “照片數”、“照片總數”為采集系統生成的每條路徑單鏡頭照片數、工程的單鏡頭照片總數。注5： “采集里程

27、”、“總采集里程”為每條采集路徑公里數、工程的總采集公里數。單位km，保留小數點后2位。注6： “相機文件夾”為采集的每條路徑對應的相機文件夾編號。注7： “點云文件夾”為采集的每條路徑對應的點云文件夾編號。注8： “基站位置”為記錄基站架設的位置和周邊標志物。注9： “采集載體”為根據實際情況選擇的動態測量的平臺。注10： “采集時間”為工程起始、結束采集的時間跨度。注11： “采集地點”為工程所采集的具體區域范圍。注12： “天氣狀況”為采集時的天氣條件。注13： “當地最低潮時”為當日采集區域最低潮時。注14： “點云總量、照片總量”為工程所采集的點云、照片內存，存儲單位G，保留到小數點

28、后2位。注15： “備注”為填寫其他重要信息。統計人： 校核人：DD附錄D （規范性）數據處理記錄表數據處理記錄表見表D.1。表D.1 數據處理記錄表日期市、縣（市、區）地點工程名稱基站路徑數點云檢查圖像檢查pos解算點云融合影像拼接影像分發縮略圖點云預處理軌跡編輯深度圖全景切片采集公里里程處理電腦/硬盤位置注1： “日期”為工程采集時間。注2： “地點”為采集的具體區域名稱。注3： “工程名稱”為采集系統生成的工程名稱。注4： “基站”為工程采集所用基站的編號及架設位置。注5： “路徑數”為每個工程所包含的采集路徑總數。注6： “點云檢查”為依據5.4.5檢查要求，沒有問題的打“”，有問題的進行記錄。注7： “圖像檢查”為依據5.4.5檢查要求，沒有問題的打“”，有問題的進行記錄。注8： “pos解算”、“點云融合”、“影像拼接”、“影像分發縮略圖”、“點云預處理”、“軌跡編輯”、“深度圖”、“全景切片”按照5.5的具體要求進行，處理完成且無問題的打“”，有問題的記錄。注9： “采集公里里程”為數據處理完成后每個工程的最終有效采