《星载激光测高仪场地定标探测器布设与测量方法GBT+42646-2023》详细解读

《星载激光测高仪场地定标探测器布设与测量方法GB/T42646-2023》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4一般要求4.1测量仪器4.2测量天气4.3布设场地contents目录5布设要求5.1激光地面探测器布设要求5.2激光角反射器布设要求6测量内容7测量程序8测量数据处理方法9不确定度分析9.1分析步骤contents目录9.2不确定度因素9.3不确定度计算公式附录A(资料性)布设示意图附录B(资料性)记录表格式011范围适用领域本标准规定了星载激光测高仪在场地定标过程中探测器的布设和测量方法。适用于星载激光测高仪的研制、生产和应用过程中的场地定标环节。测量方法的详细步骤，包括测量前的准备、测量过程中的操作和注意事项等。数据处理和分析的方法，包括数据的预处理、特征提取和误差分析等。探测器的选择和布设要求，包括探测器的类型、数量、位置和朝向等。涵盖内容适用对象相关领域的标准化技术委员会和行业协会等。从事星载激光测高仪场地定标工作的技术人员和科研人员。星载激光测高仪的研制单位、生产厂商和使用者。010203022规范性引用文件010203GB/TXXXX-XXXX卫星导航定位术语GB/TXXXX-XXXX卫星导航定位基本术语及定义GJBXXXX-XXXX军用卫星导航定位接收机通用规范主要引用的国家和行业标准GJBXXXX.X-XXXX军用测试与校准通用要求第X部分术语和定义GJBXXXX.X-XXXX军用测试与校准通用要求第X部分测试与校准过程管理相关的技术文件必要的国际标准和国外先进标准ISOXXXX：XXXX卫星导航-全球导航卫星系统(GNSS)-接收设备性能标准、测试方法和要求的测试结果RTCA/DO-XXX航空无线电技术委员会（RTCA）关于卫星导航接收机最低运行性能标准（MOPS）的文件《卫星导航定位原理》等教材或专著中关于星载激光测高仪的原理、技术和应用方面的描述国内外关于星载激光测高仪场地定标探测器布设与测量方法的最新研究报告和学术论文重要的参考资料033术语和定义3.1星载激光测高仪星载激光测高仪是一种搭载在卫星上的主动遥感设备，通过向地面发射激光脉冲并接收回波信号，来测量地面物体的高度信息。它具有高精度、高分辨率的特点，广泛应用于地形测绘、森林资源调查、冰川监测等领域。场地定标是指在选定的场地内，通过对已知目标的测量来校准和验证星载激光测高仪的测量精度和性能的过程。场地定标是确保星载激光测高仪数据准确性和可靠性的重要环节。3.2场地定标3.3探测器布设探测器布设是指在场地定标过程中，根据测量需求和场地条件，合理布置激光探测器以接收回波信号。探测器的布设位置、角度和数量等因素都会影响到测量结果的准确性和精度。测量方法是指在场地定标过程中，采用的具体测量技术和手段。包括激光脉冲的发射、接收、处理和分析等步骤，以及相关的数据处理方法和不确定度分析。这些术语和定义是理解和实施《星载激光测高仪场地定标探测器布设与测量方法GB/T42646-2023》的基础，有助于规范星载激光测高仪的场地定标工作，提高测量数据的准确性和可靠性。3.4测量方法044一般要求场地表面应具有一定的反射性，以便于激光信号的接收和测量。避免选择有强烈干扰源（如高压线、无线电发射塔等）的区域。应选择平坦、开阔、无遮挡的场地进行布设。4.1布设区域选择探测器应均匀布设在选定的区域内，确保能够全面覆盖测量范围。4.2探测器布设布设时应注意探测器的稳定性和安全性，防止因自然环境因素（如风、雨等）导致探测器移动或损坏。探测器的布设密度应根据实际测量需求和场地条件进行合理设置，以保证测量结果的准确性和可靠性。010203在进行测量前，应对探测器进行校准和调试，确保其工作正常且测量准确。测量时应避免激光束直接照射人眼或其他敏感设备，以免造成损伤或干扰。根据实际情况选择合适的测量模式和参数设置，以获得最佳的测量结果。4.3测量方法4.4数据处理与分析010203对测量数据进行预处理，去除异常值和噪声干扰，提高数据质量。根据测量需求进行数据分析，提取有用的信息并生成相应的报告或图表。对测量结果进行不确定度分析，评估其准确性和可靠性，为后续应用提供参考依据。054.1测量仪器用于精确测量星载激光测高仪发射的激光脉冲与地面之间的距离。作用选型要求操作注意事项高精度、高稳定性、快速响应。定期校准、避免强光直射、保持仪器清洁。4.1.1激光测距仪用于接收和检测星载激光测高仪发射的激光脉冲。作用高灵敏度、低噪声、快速响应。性能要求应根据测量需求和场地条件，合理选择布设位置，确保能够准确接收激光脉冲。布设位置4.1.2光电探测器010203负责采集光电探测器输出的信号，并进行处理和分析，得到测量结果。作用高速数据采集、实时处理、数据存储与传输。功能要求应配备专业的数据处理软件，支持数据可视化展示和导出功能。软件配置4.1.3数据采集与处理系统提供测量点的精确位置和气象数据，为测量结果提供辅助参考。作用应确保设备性能稳定可靠，定期进行维护和校准。使用要求GPS定位仪、气象站等。包括4.1.4辅助测量设备064.2测量天气晴朗无云天气在晴朗无云的天气条件下进行测量，可以确保激光束直接照射到目标场地，避免云层、雾霾等气象条件对测量结果的影响。避开极端天气在布设与测量过程中，应避开雨雪、雷电、沙尘暴等极端天气，以确保设备和人员的安全，同时保证测量数据的准确性。天气条件的选择温度与湿度记录测量时的温度和湿度数据，以便后续分析气象条件对测量结果的影响。风速与风向记录测量时的风速和风向数据，以评估风对激光束传输路径的影响。气象数据的记录不同天气条件下，大气对激光束的衰减作用不同，这会影响测量结果的准确性。因此，在分析测量结果时，需要考虑天气因素的影响。大气衰减风、温度等天气因素可能导致激光束传输路径的变化，从而影响测量结果的精度。在实际操作中，需要根据天气情况调整测量策略。激光束传输路径变化天气对测量的影响074.3布设场地选择平坦、开阔且无遮挡物的场地，以确保激光测高仪能够准确接收到反射信号。场地类型场地地表应具有均匀且稳定的反射特性，以便于定标和校准。地表覆盖确保场地安全，无威胁人员和设备安全的因素。安全性布设场地的选择与要求布设场地的准备工作场地清理清除场地内的杂物和障碍物，确保场地平整。在场地内设置明显的标记点，以便于后续测量和定位。标记与测量根据测量需求，安装和调试相关设备，确保其正常工作。设备安装与调试验证与调整完成布设后，进行初步的验证和调整，确保设备能够正常工作并接收到准确的反射信号。确定布设方案根据测量需求和场地条件，制定详细的布设方案。进行场地布设按照布设方案，在场地内设置激光探测器和其他相关设备。布设场地的实施步骤085布设要求010203激光地面探测器布设探测器应布设在平坦、无遮挡且地表覆盖类型均匀的区域。探测器的位置应精确测量并记录，以便与卫星数据进行准确匹配。5.布设要求布设时应考虑激光光束的入射角度和方向，确保探测器能够有效接收激光信号。5.布设要求角反射器应布设在具有稳定地表且远离干扰物的位置。角反射器的安装应牢固可靠，确保其位置和朝向在定标过程中保持稳定。激光角反射器布设5.布设要求这些布设要求是为了确保星载激光测高仪在进行场地定标时能够获得准确、可靠的数据。通过精心选择和布设探测器及角反射器，可以最大程度地减少误差，提高定标的精度和可靠性。02此外，在实际操作中，还需要根据具体的场地条件和定标需求进行适当的调整和优化。例如，在复杂地形或地表覆盖类型多变的区域，可能需要增加探测器和角反射器的数量，并调整其布设位置以确保数据的全面性和准确性。03总的来说，布设要求是整个星载激光测高仪场地定标过程中的重要环节，它直接影响到定标数据的准确性和可靠性。因此，在实际操作中应严格按照布设要求进行操作，并根据实际情况进行适当的调整和优化。04布设多个角反射器时，应考虑其空间分布和相互之间的距离，以提供全面的定标数据。015.布设要求095.1激光地面探测器布设要求1.场地选择激光地面探测器的布设场地应具有代表性，能够反映星载激光测高仪在实际应用中的工作环境。同时，场地应平坦、开阔，无遮挡物，以确保激光束能够顺利到达地面并被探测器接收。2.探测器分布探测器的布设应考虑到星载激光测高仪的足迹大小、形状和能量分布等因素。通常，需要在场地内按照一定规则网格布设多个探测器，以确保能够全面、准确地捕捉激光束并测量其能量分布。5.1激光地面探测器布设要求5.1激光地面探测器布设要求4.安全防护在布设激光地面探测器时，还应考虑到安全防护措施。由于激光束具有较高的能量密度，可能会对人员或设备造成伤害，因此需要采取相应的防护措施来确保安全。5.数据记录与处理探测器应能够实时记录并处理接收到的激光信号，包括激光束的到达时间、能量强度等信息。这些数据对于后续分析星载激光测高仪的性能以及定标精度至关重要。3.稳定性与校准探测器应安装在稳定的基础上，以减少风、震动等外界因素对测量结果的影响。此外，定期对探测器进行校准也是必不可少的，以确保测量结果的准确性和可靠性。030201105.2激光角反射器布设要求角反射器应布设在平坦、开阔且地表覆盖类型均匀的区域，以确保激光脉冲能够准确、稳定地反射回卫星接收器。1.选址要求根据测高仪的分辨率和定标需求，合理确定角反射器的布设密度。通常，在定标场地内应均匀布设多个角反射器，以确保不同位置和角度的激光脉冲都能被有效反射。2.布设密度5.2激光角反射器布设要求3.稳定性要求角反射器必须牢固安装在地面上，确保其位置和朝向在长时间内保持稳定。这有助于减少因角反射器移动或倾斜而导致的测量误差。5.2激光角反射器布设要求4.反射性能角反射器应具有优异的反射性能，能够将激光脉冲高效、准确地反射回卫星接收器。这要求角反射器的材料和制作工艺达到一定的标准。5.标识与记录每个角反射器的位置、朝向和编号等信息应详细记录，并在现场进行明显标识。这有助于在后续测量和分析过程中快速准确地识别每个角反射器。116测量内容选择具有代表性的地形地貌，确保探测器能够接收到星载激光测高仪的信号。布设位置选择根据场地条件和测量需求，合理确定探测器的布设密度，以保证测量的准确性和可靠性。布设密度确定按照规范要求进行探测器的安装和调试，确保其正常工作并准确接收信号。探测器安装与调试6.1场地定标探测器的布设测量信号接收设备准备选用合适的接收设备，确保其能够准确接收星载激光测高仪发出的信号。信号记录与处理6.2星载激光测高仪信号的接收与记录对接收到的信号进行实时记录，并采用合适的处理方法进行分析，提取有用的测量信息。01026.3测量数据的处理与分析数据分析方法采用合适的数据分析方法，如波形分析、统计分析等，对处理后的数据进行深入分析，得出准确的测量结果。数据预处理对接收到的原始数据进行预处理，包括去噪、滤波等操作，以提高数据质量。通过与其他测量方法或数据源进行对比验证，确保测量结果的准确性和可靠性。结果验证方法将测量结果应用于相关领域，如地形测绘、森林资源调查等，为相关决策提供科学依据。结果应用方向6.4测量结果的验证与应用127测量程序确定布设位置根据星载激光测高仪的测量需求和场地条件，合理选择探测器的布设位置。这通常涉及到对地形、地貌、地表覆盖等因素的综合考虑。安装探测器在选定的位置安装探测器，确保探测器稳固且能够准确接收激光信号。安装过程中需要注意探测器的朝向、高度和角度等因素。7.1布设探测器VS在开始测量前，对星载激光测高仪进行必要的初始化设置，包括调整仪器参数、校准激光束等，以确保测量的准确性。发射激光并接收信号通过星载激光测高仪发射激光束，并由地面探测器接收返回的激光信号。这一过程中需要确保激光束与探测器的准确对准。初始化设置7.2进行测量7.3数据处理与分析数据采集与记录探测器接收到激光信号后，会将其转换为电信号并进行数据采集与记录。这些数据是后续处理和分析的基础。数据预处理对采集到的原始数据进行预处理，包括去除噪声、校正误差等操作，以提高数据的质量和可靠性。数据分析与解释通过对预处理后的数据进行深入分析和解释，可以获取关于地形高度、地表覆盖类型等有用信息。这些信息对于地理信息系统、环境监测等领域具有重要意义。不确定度来源识别分析测量过程中可能引入不确定度的各种因素，如仪器误差、环境干扰等。017.4不确定度分析不确定度计算与评估根据识别出的不确定度来源，采用适当的方法进行不确定度的计算和评估。这有助于了解测量结果的可靠性和精度水平。02138测量数据处理方法数据筛选去除异常值、噪声数据，确保数据质量。数据平滑采用合适的算法对数据进行平滑处理，以减少随机误差。数据转换将数据转换为适合后续处理的格式。8.1数据预处理8.2数据校正与归一化归一化处理将数据归一化到统一的量度范围，便于后续的数据分析和比较。校正处理根据场地定标结果，对数据进行必要的校正，以消除系统误差。运用统计方法对数据进行描述性分析，提取关键特征。统计分析基于测量数据，建立合适的数学模型，用于描述星载激光测高仪的测量过程。模型建立8.3数据分析与建模8.4不确定度分析与评估不确定度来源识别分析测量过程中可能引入不确定度的因素。不确定度计算采用合适的方法计算测量结果的合成不确定度和扩展不确定度。不确定度评估根据不确定度计算结果，对测量结果的准确性和可靠性进行评估。149不确定度分析01不确定度来源在星载激光测高仪场地定标过程中，不确定度主要来源于多个方面，包括但不限于探测器布设位置的准确性、测量设备的精度、环境因素的影响以及人为操作误差等。不确定度评估方法为了量化这些不确定度因素，标准中提供了详细的不确定度评估方法。这通常涉及到对各个影响因素进行统计分析，以及通过重复测量来评估测量结果的稳定性和可靠性。不确定度计算公式标准中给出了具体的不确定度计算公式，这些公式综合考虑了各种影响因素，能够帮助用户更准确地评估星载激光测高仪场地定标的结果。9.不确定度分析02039.不确定度分析不确定度控制：为了降低不确定度，提高测量精度，标准中还提出了一系列控制措施。这些措施包括优化探测器布设方案、选用高精度的测量设备、严格控制环境条件以及加强操作人员的培训等。通过详细的不确定度分析，用户可以更加全面地了解星载激光测高仪场地定标过程中的误差来源，并采取相应的控制措施来提高定标精度。这对于确保卫星激光测高产品的准确性和可靠性具有重要意义。159.1分析步骤收集星载激光测高仪的原始数据这包括从卫星接收的原始信号、卫星轨道参数、激光脉冲发射和接收时间等。数据预处理对原始数据进行解码、去噪、校正等处理，以提高数据质量和准确性。提取关键信息从处理后的数据中提取出与场地定标相关的关键信息，如激光脉冲的往返时间、回波强度等。数据收集与处理选择合适的场地根据星载激光测高仪的性能指标和测量需求，选择具有代表性的场地进行定标。探测器布设方案设计合理的探测器布设方案，确保能够全面、准确地接收激光脉冲信号。布设实施按照布设方案，在场地内安装探测器，并进行调试和校准。场地定标探测器布设激光脉冲发射与接收详细记录每次测量的数据，包括激光脉冲的发射时间、接收时间、回波强度等，并进行必要的分析。数据记录与分析定标结果计算根据测量数据和已知的场地参数，计算出星载激光测高仪的定标结果。通过星载激光测高仪向场地发射激光脉冲，并接收反射回来的信号。测量方法通过与其他测量方法或已知数据进行对比，验证定标结果的准确性和可靠性。结果验证根据验证结果，对分析步骤、测量方法等进行必要的优化和调整，以提高定标精度和效率。优化调整结果验证与优化169.2不确定度因素定义测量不确定度为“表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数”。它涉及标准偏差或置信区间的宽度，是用于表达由于测量误差导致对被测量值的不确定性程度。重要性不确定度是衡量测量结果质量的关键参数，能够定量地描述测量结果的可靠性。一个完整的测量结果不仅需要包含具体的量值大小，还需提供测量的不确定度，从而提高测量的质量和使用价值。不确定度的定义与重要性设备因素测量设备的精度、稳定性和校准情况会直接影响测量结果的不确定度。设备的老化、磨损或未经定期校准都可能导致测量误差增大。环境因素温度、湿度、压力等环境因素的变化会影响测量设备的性能和精度，从而增加测量的不确定度。例如，高温或高湿环境可能导致设备膨胀或收缩，进而影响测量结果的准确性。人为因素使用人员的操作技能和经验水平也会对测量结果产生影响。不熟练的操作或误操作都可能导致测量误差，进而增加不确定度。测量方法不同的测量方法可能具有不同的精度和稳定性。选择不适当的测量方法可能导致较大的测量误差和不确定度。影响不确定度的因素01020304选择高精度和稳定的测量设备：使用高精度和稳定的测量设备可以有效降低设备因素引起的不确定度。提高使用人员的技能和经验：对使用人员进行相关的培训和指导，提高其操作技能和经验水平，可以减少人为因素引起的误差和不确定度。选择适当的测量方法：在选择测量方法时，应综合考虑其精度、稳定性和适用性，选择最适合当前测量任务的测量方法。同时，还可以采用多次测量取平均值等方法来降低随机误差对测量结果的影响。控制环境因素：在测量过程中，应尽量控制环境因素对测量结果的影响。例如，可以在恒温、恒湿的环境中进行测量，或使用环境控制设备来降低环境变化的影响。降低不确定度的方法179.3不确定度计算公式1.确定影响因素首先，需要识别并确定影响测量结果不确定度的各种因素，如测量设备的精度、环境条件的变化、操作人员的技能水平等。2.量化不确定度分量针对每个影响因素，通过实验或统计分析，量化其对应的不确定度分量。这通常涉及到对测量数据进行多次重复测量，并计算其标准差或其他统计量。9.3不确定度计算公式9.3不确定度计算公式合成不确定度：根据各不确定度分量的性质和大小，采用适当的合成方法（如方和根法）来计算总的不确定度。这一步需要考虑到各分量之间的相关性和独立性。扩展不确定度：为了增加测量的置信水平，可以在合成不确定度的基础上乘以一个覆盖因子（通常取1.96或2），从而得到扩展不确定度。这表示在大多数情况下，真实值将位于测量值的扩展不确定度范围内。需要注意的是，具体的不确定度计算公式可能因测量方法和应用场景的不同而有所差异。因此，在实际应用中，应根据具体情况选择合适的方法和公式进行计算。此外，《星载激光测高仪场地定标探测器布设与测量方法》这一标准还详细规定了场地定标探测器的布设方法和测量流程，以确保测量结果的准确性和可靠性。这些规定包括探测器的选型、布设位置的选择、测量条件的设定等，都是为了保证星载激光测高仪在场地定标过程中的精度和稳定性。18附录A(资料性)布设示意图1.探测器布局示意图清晰地展示了探测器在场地中的布局方式，包括探测器的位置、间距和朝向等。这种布局方式旨在确保激光测高仪能够准确地接收到来自不同位置的