2022河湖无人机巡查作业技术导则

河湖无人机巡查作业技术导则PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANII目 录河湖人巡作技导则 1范围 1规性用件 1术和义 1总则 3间考系 3制精要求 3摄料求 3巡系组及求 3人系统 3务荷统 4合障统 5巡作要求 5员求 5全求 6象求 6术求 7巡作流程 8巡模式 9常查 9急查 9巡内容 9据集式 12频查 12摄查 12片摄查 12光谱高谱查 12光达查 13料集 13场查 13线计 13线查 13线查 1312.3线查 13制飞划书 13域请 14查14查备 14常况置 14据量查 15查料理交 15频查料 15摄查料 15片摄查料 15光谱高谱查料 16光达查料 16拍据理 16频据 16摄据 16片据 17光谱高谱据 17光达据 17果理验收 17频果 17摄果 17片果 17光谱高谱果 17光云果 17附录A 19PAGEPAGE11河湖无人机巡查作业技术导则范围本标准规定了采用无人机对河湖进行巡查的系统、巡查作业、巡查方式及方法、巡查模式及内容、异常情况处置、巡查资料的整理及移交、成果制作等要求。本标准适用于采用固定翼无人机、旋翼无人机、复合翼无人机对河湖进行的巡查作业。规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是标注日期的引用文件，仅在所标注日期内的版本适用于本标准。凡是不标注日期的引用文件，仅最新版本（包括所有的修订本）适用于本标准：GB/T7931 1:5001:10001:2000CH/Z3005CH/Z3003CH/T3007.1-201111:10001:2000数CH/T8023-20118024-2011术语和定义无人机UAV(UnmannedAerialVehicle)无人机巡查UnmannedAerialPatrol以无人机为平台，搭载可见光、红外、多光谱等成像仪或激光雷达对河湖水功能体、水域岸线、入河湖污染源、饮用水水源保护区、水源涵养空间、水生生物多样性等进行巡查和监测。空间参考系SpaceReferenceSystem空间参考系定义地理空间三维表面的空间坐标系统及各坐标系统间的数学关系。摄影测量Photogrammetry利用摄影影像信息测定目标物的形状、大小、空间位置、性质和相互关系的科学技术。摄影航高PhotographicFlyingHeight摄影平台至摄影分区基准面的垂直距离。航向重叠LongitudinalOverlap航向重叠度又称“纵向重叠度”，是航空摄影中沿航线方向上的相邻像片重叠比例，通常以百分比表示。旁向重叠LateralOverlap旁向重叠度又称“横向重叠度”，是航空摄影中与航线垂直方向上的相邻像片重叠比例，通常以百分比表示。竖直摄影PhotographyPhotography倾斜摄影是指通过在同一平台上搭载多台传感器，同时从垂直、侧视等不同的角度采集影像。像主点落水PrincipalPointofPhotographOnWater摄影中心与像平面的垂线与像平面的交点称为像主点。像主点位置或其附近一定范围的影像为水域、云影、雪影或无明显影像的现象称为像主点落水。多光谱Multispectral光谱分辨率在λ/10数量级范围的称为多光谱。高光谱HyperspectralImage在λ/100数字正射影像图DOM（DigitalOrthophotoMap）数字正射影像图是对航空（或航天）相片进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集。它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像。三维实景模型3DRealSceneModel三维实景模型是物体的三维表示，通常是基于无人机航拍的影像，用专业的软件进行数据处理和三维建模，生成的现实世界的实体模型。总则空间参考系2000国家大地坐标系。控制点精度要求基础控制点、像片控制点的精度按GB/T7931航摄资料要求CH/Z3005巡查系统组成及要求巡查系统配置包括无人机系统、任务载荷系统和综合保障系统等方面。无人机系统无人机系统由无人机飞行平台、飞行控制系统和地面站系统组成。无人机飞行平台包括无人机机体和动力系统。要求相对行高一般不超过1500m，续航能力不小于1h，具备4级以上风力条件下飞行能力，测控半径不小于10km，搭载任务载荷能力不小于2kg。飞行控制系统主要由陀螺仪、加速度计、气压计、GNSS、指南针模块以及控制（m。5任务载荷系统任务载荷系统包括可见光相机、视频相机、红外相机、激光雷达扫描仪和多光谱相机等传感器及配套设备。A) 2000B）储存量不小于32G；C）ISO100；1幅/s；1/800s；A)视频格式1080P；B）总像素不低于400万；204.7-94mm。A)像元数大于320×280；B）热灵敏度小于100m；C）测量精度小于±3K；D）图像传输速率不低于40HZ。A) cm；B）300C）300°；D）0.1°；0.05°；200000点/s。A) B）储存容量大于32GB；C）D）1幅/s；E）单块电池持续工作时间不少于2h；F）相机镜头为定焦镜头。A) 450-950B）8C）125；D）高光谱成像速度不低于5Cubes/s；E）数字分辨率不低于12bit；F）配备GPS实时触发模块。5.2.6根据不同巡查任务需求选择相应的无人机任务载荷。综合保障系统巡查作业要求人员要求1。安全要求（所（（8h机。气象要求技术要求应根据作业场地环境、目标范围、无人机配置等实际情况选择不同机型无人机对河流、湖泊、水库进行巡查。表1机型选择原则水体类型目标特性、范围及环境适用机型所有水体点状目标多旋翼河流线状目标，顺直（弯曲系数<13，作业长度<12有效航程多旋翼、固定翼、复合翼线状目标，弯曲（弯曲系数>13，作业长度<12航程；地形高差小于1/2航高多旋翼（，作业长度>1/2航程；地形高差小于1/2航高多旋翼湖泊、水库面状目标，面积〈0.5km2;岸线发育系数>2；地形高差大于1/2航高多旋翼面状目标，面积〉0.5km2，岸线发育系数<2；地形高差小于1/2航高固定翼、复合翼在航拍过程中无人机的飞行高度是进行飞行航线设计的依据。航拍高度应根据任务以及分辨率要求，结合航拍时应用的相机，计算出航拍的相对高度。平地、丘陵地和山地分区内的高差不应大于1/4相对航高；高山地分区内的高差不应大于1/3相对航高。（2航拍分为垂直摄影和倾斜摄影两种方式，以下内容没有特别说明的，两种方式都适用。a）航向重叠度一般应为65%～75%；b）旁向重叠度一般应为30%～45%；c）倾斜摄影一般要求航向重叠度不低于80%，旁向重叠度不低于70%。像片倾角一般不超过12°，最大不超过15°。50%。巡查作业流程河湖巡查按下面作业流程图实施。接受务 确定查模式确定巡查内容确定数据采集方式资料收集空域申请编制航飞计划书航线设计现场勘查巡查飞行巡查资料整理移交航拍数据处理成果整理与验收图1河湖巡查作业流程图巡查模式按照巡查周期和巡查内容，可以分为日常巡查和应急巡查两种模式。日常巡查常规巡查指利用可见光相机/摄像机、热红外成像仪和三维激光扫描仪等装精细巡查指利用可见光相机/摄像机、热红外成像仪和三维激光扫描仪等装应急巡查（）巡查内容无人机巡查对象主要包括河湖水面、左右岸线、环境敏感点和地面四部分，具体巡查对象、巡查内容、巡查任务设备及成果形式见表2。表中所列巡查内容和巡查设备可单独选用，也可以根据需要组合选用。表2河湖无人机巡查对象及巡查内容巡查对象巡查内容巡查设备成果形式水域、水面漂浮物可见光相机/摄像机/三维激光扫描仪/多光谱/高光谱图片、正射影像、视频垃圾图片、正射影像、视频水生植物图片、正射影像、视频、多光谱数据、高光谱数据船舶、港口图片、正射影像、视频、三维实景模型水电站大坝图片、正射影像、视频、激光点云数据、三维实景模型采砂点图片、正射影像、视频、激光点云数据取（放）水设施图片、正射影像、视频水上违建（构）筑物图片、正射影像、视频、三维实景模型围堤图片、正射影像、视频、三维实景模型阻水渠道图片、正射影像、视频填堵、封盖水面图片、正射影像、视频养殖网箱、拦河渔具图片、正射影像、视频其他侵占河道的问题图片、正射影像、视频弃置、倾倒、堆放与河道保护无关的房屋，建（构）筑物可见光相机/摄像机/三维激光扫描仪/多光谱图片、正射影像、视频、三维实景模型土石图片、正射影像、视频、激光点云数据弃置、倾倒矿渣、垃圾和工业废弃物图片、正射影像、视频、激光点云数据弃置、倾倒危险废物图片、正射影像、视频、多光谱数据堆放阻碍行洪的物料图片、正射影像、视频堆放影响提防护岸安全的物料图片、正射影像、视频种植阻碍行洪的林木可见光相机/摄像机图片、正射影像、视频阻碍行洪的高杆作物图片、正射影像、视频围垦图片、正射影像、视频侵占、损毁、移动提防可见光相机/摄像机/三维激光扫描仪图片、正射影像、视频、三维实景模型护岸图片、正射影像、视频、三维实景模型闸坝图片、正射影像、视频、三维实景模型历史洪痕标志图片、正射影像、视频、三维实景模型标示河道管理范围的界桩图片、正射影像、视频、三维实景模型防汛设施图片、正射影像、视频、三维实景模型水文监测设施图片、正射影像、视频、三维实景模型通信设施图片、正射影像、视频照明设施图片、正射影像、视频监控设施图片、正射影像、视频观测设施图片、正射影像、视频坍塌、淤堵、破损防洪设施图片、正射影像、视频、三维实景模型排水设施图片、正射影像、视频、三维实景模型基础保护设施图片、正射影像、视频、三维实景模型灾害影响山火及火灾隐患图片、正射影像、视频、三维实景模型、红外影像地震引起的河岸环境变化图片、正射影像、视频、三维实景模型山洪引起的河岸环境变化图片、正射影像、视频、三维实景模型泥石流引起的河岸环境变化图片、正射影像、视频、三维实景模型山体滑坡引起的河岸环境变化图片、正射影像、视频、三维实景模型采矿引起的河岸出现裂缝、坍塌等图片、正射影像、视频、激光点云数据、三维实景模型地面巡查是否有影响河势稳定的行为，如非法开挖决口可见光相机/摄像机/红外成像仪/多光谱/三维激光扫描仪图片、正射影像、视频、红外影像、激光点云数据危害河道防护岸安全图片、正射影像、视频、红外影像、激光点云数据河底有无明显的淤泥或垃圾淤积图片、正射影像、视频、激光点云数据河道颜色是否异常（如发黑、发白等）图片、正射影像、视频、红外影像、多光谱、高光谱是否有新增取水口图片、正射影像、视频是否有新增排污口图片、正射影像、视频、红外影像入河排污口排放废水的颜色是否异常图片、正射影像、视频、红外影像雨水排放口晴天是否图片、正射影像、视频、红外影有污水排放像汇入河湖排污口的工业企业是否存在明显的污染物排放图片、正射影像、视频、红外影像饮水水源保护区面积是否达标正射影像水质监测断面位置（经纬度）图片、正射影像、视频、激光点云数据畜禽养殖场是否存在明显的异常排放图片、正射影像、视频、红外影像河长公示牌及涉水告等影响使用的问题图片、视频以前巡查发现的问题解决是否到位图片、正射影像、视频是否存在其他影响河道水质的问题图片、正射影像、视频、多光谱数据人文景观是否完好正射影像、视频水文景观是否完好正射影像、视频数据采集方式/视频巡查按照巡查任务要求对湖泊、水库或河流进行视频拍摄的巡查方式航摄巡查利用无人机航测系统对河湖进行高分辨率航空摄影，分为竖直摄影和倾斜摄影两种方式，并按巡查需求制作正射影像图、数字地面模型或三维实景模型的巡查方式。图片拍摄巡查按照航线对河湖水库重点区域进行图片拍摄的巡查方式。多光谱/高光谱巡查利用无人机飞行平台搭载多光谱传感器对巡查河流、湖泊、水库进行多光谱数据采集，获取不同物体或水质污染物的光谱特征，通过解译判断或光谱分析获取水生物体或污染物浓度等相关信息的一种巡查方式。激光雷达巡查利用无人机平台搭载激光雷达传感器对目标河段进行点云采集，获取该地段的三维点云数据。资料收集收集包括河湖基本情况、走向、地理位置、经纬度、特殊地形、气象情况、植被分布、海拔高度、所需空域及区域全景影像图等资料。现场勘查对巡查区域的地形、流域、岸线、交通情况以及无人机起、降点位置进行现场勘查，选定的起降场地要求平坦坚硬、无砂石，空域条件良好。航线设计根据巡查任务设计航线，可以分为单线巡查、双线巡查和多线巡查。单线巡查对于狭长型湖泊、水库或断面较窄的河流，宽度小于0.5倍像幅时，可将其看作一个对象，采取沿湖库岸或河流中线单线巡查方式。双线巡查10.5）12.3多线巡查1编制航飞计划书设计书包括测区概况、相机检校、航拍要求、分辨率、航带规划等，并根据巡查内容合理制定巡查计划。空域申请作业执行单位应严格遵守相关规定，向河湖途经地区的空管部门报批巡查航线计划，履行空域申请手续，向空军、民航相关部门申请航线，并接入无人机云系统。巡查飞行巡查准备异常情况处置设备故障处置特殊情况处置数据质量检查根据巡查任务要求，进行航拍数据质量检查。如果发现数据质量存在问题，应立即组织重新航拍。巡查资料整理移交巡查结束后，应按照不同数据采集方式及时整理巡查相关资料和成果，并移交以下外业资料，巡查数据应妥善处理并至少保存5年。视频巡查资料A）；要求视频无明显过曝，不能过暗，无明显抖动，连贯无卡顿；能分辨距岸线100m范围内地面10cm×10cm以上的物体。航摄巡查资料A）；、CCD大小、像主点坐标x0fk1、偏心畸变系数P1P2航摄照片及POS图片拍摄巡查资料A）；航拍照片及POS要求照片无明显过曝，不能过暗，无模糊不清的现象；能分辨距岸线100m范围内地面10cm×10cm以上的物体。多光谱/高光谱巡查资料A）；多//高光谱影像数据及POS激光雷达巡查资料