云安1比500农村地籍无人机航空测绘技术设计书.docx
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云安1比500农村地籍无人机航空测绘技术设计书
1项目概述3
1.1项目范围3
1.2工作内容和工作量3
1.3项目区概况和已有资料情况4
1.3.1项目区自然地理概况4
1.3.2已有资料情况4
2引用文件4
2.1国家标准4
2.2行业规范5
3成果规格和主要技术指标5
3.1成果数学基础5
3.1.1平面控制坐标系统5
3.1.2高程基准6
3.2平面控制测量的精度指标6
3.3像控点的精度指标6
3.5航摄数字影像规格和技术指标6
3.6地形图规格和技术指标7
3.6.1地形图分幅和编号7
3.6.2图幅基本等高距7
3.6.3地籍图精度7
3.6.4地形图存储格式7
4项目设计方案7
4.1项目工艺流程8
4.2无人机倾斜摄影测量9
4.2.1采用设备及其特性9
4.2.2航摄要求11
4.2.3航摄具体实施及相关要求12
4.2.4航空影像数据检查及预处理12
4.3基础平面控制测量13
4.3.1观测13
4.3.2数据处理14
4.3.3GNSS网平差16
4.4高程控制测量17
4.5像控点测量17
4.5.1像控点的布设17
像控点的刺点与整饰20
4.5.2像控点的测量20
4.5.3地标点成果资料的提交21
4.6地形图的修补测21
4.7航测内业22
4.7.1空中三角测量22
4.7.2三维重建23
三维模型制作精度要求26
5项目组织、工作计划及进度安排26
5.1项目组主要设备配置26
5.1.1设备配置26
5.2进度安排27
6质量保证、安全生产、环境保护的措施和要求27
6.1质量控制和检查28
6.1.1验收28
6.1.2检查的依据28
6.1.3检查的记录及存档28
6.2安全生产措施28
6.3环境保护措施及要求29
6.4职业健康保护措施29
为满足国民经济建设、信息化管理和数字化城市建设的需要，决定在甲方制定范围内，实施1∶500比例尺农村地籍测绘工程。
根据国家有关技术规定，结合本项目的特点，编制该项目技术设计书，并以此作为该项目的主要技术依据。
1项目概述
1.1项目范围
测区位于广东省，范围包括等周边地区。
具体范围由甲方指定。
测区位置图如下：
1.2工作内容和工作量
（1）约10平方千米倾斜航空摄影，地面分辨率优于2cm（1.5cm）分辨率；
（3）完成10平方公里的三维建模，覆盖地形图成图范围；
（4）使用智能三维测绘系统（软件名称）对精细三维模型进行采集，覆盖地形图成图范围；
（5）测绘面积约为5平方千米，利用现有资料，航测成图80%，外业修补测20%。
最终成图比例尺为1：
500的（农村地籍）数字地形图（DLG）。
1.3项目区概况和已有资料情况
1.3.1项目区自然地理概况
1.2、工作内容及工作量
1.3.2已有资料情况
（1）控制资料
（1）高程控制有国家测绘局布测的一、二、三等水准线路，属正常高系统，1985国家高程基准。
（2）广东测绘局所建设的GDCORSS站数据，所提供成果为CGCS2000（平面西安80坐标系,85黄海高程）坐标系，椭球高程。
广东精化大地水准面成果。
（2）图件资料
（1）1：
1万地形图，属1980西安坐标系，1985国家高程基准；
（2）有关图件资料等。
2引用文件
2.1国家标准
（1）GB/T7931—2008《1∶5001∶10001:
2000地形图航空摄影外业规范》；
（2）GB/T7930—2008《1∶5001∶10001:
2000地形图航空摄影内业规范》；
（3）GB/T15967—2008《1∶5001∶10001:
2000地形图航空摄影数字化测图规范》；
（4）GB/T13923—2006《基础地理信息要素分类与代码》；
（5）GB/T18314-2009《全球定位系统（GPS）测量规范》；
（6）GB/T23236—2009《数字航空摄影测量空中三角测量规范》；
（7）GB50026-2007《工程测量规范》；
（8）GB/T18316-2008《数字测绘成果检查与验收》；
（9）GB/T20255.1—2007《国家基本比例尺地图图式第一部分:
1∶5001∶10001:
2000地形图图式》；
（10）GB/T18315—2001《数字地形图系列和基本要求》；
（11）GB/T20256.1—2007《基础地理信息要素数据字典第1部分：
1∶5001∶10001∶2000基础地理信息要素数据字典》；
（12）GB/T27919—2011《IMU/GPS辅助航空摄影技术规范》；
（13）GB/T24356—2009《测绘成果质量检查与验收》
（14）GB/T13989-2012《国家基本比例尺地形图分幅和编号》。
2.2行业规范
（1）CH/T9006.1—2010《基础地理信息数字成果1∶5001∶10001:
2000数字线划图》；
（2）CH/Z3005-2010《低空数字航空摄影规范》；
（3）CJJ8-2011《城市测量规范》；
（4）CJJ73-2010《全球定位系统城市测量技术规程》；
（5）CH/T1020-2010《1:
500、1:
1000、1:
2000地形图质量检验技术规程》；
（6）CH/T2009-2010《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》；
（7）CH/T1004—2005《测绘技术设计规定》；
（8）CH/T1001—2005《测绘技术总结编写规定》。
3成果规格和主要技术指标
3.1成果数学基础
3.1.1平面控制坐标系统
坐标系采用2000国家大地坐标系（CGCS2000）。
（平面西安80坐标系,85黄海高程）
根据《城市测量规范》第3.1.4条，测区所处地理位置和海拔高度的不同，当平面坐标系统长度总变形值大于±25mm/km时，进行坐标系统的改算，或采用依法批准的其他独立坐标系，并提供与国家现有坐标系统换算的参数。
地图投影采用高斯-克吕格投影，按3°带分带。
本项目不同区域采用不改变中央子午线位置，选择合适的投影高程抵偿面进行投影。
通过查找相关的资料，计算测区高程抵偿面，投影后边长应进行检核。
3.1.2高程基准
采用1985国家黄海高程基准。
3.2平面控制测量的精度指标
（1）首先使用GDCORS站数据测得的3～4点，然后利用GNSS静态测量方法，求得测区的转换参数。
根据《城市测量规范》4.3.3条的规定GNSS静态测量的主要技术指标见下表：
等级
平均边长（km）
a（mm）
b（1×10-6）
最弱边相对中误差
二级
＜1
≤10
≤5
≤1/10000
（2）根据《全球定位系统城市测量技术规程》6.1.2条的规定，图根点采用GNSSRTK方法施测，主要技术指标见下表：
等级
相邻点间距离（m）
点位中误差（mm）
相对中误差
方法
起算点等级
流动站到基准站距离（km）
测回数
图根
≥100
≤50
≤1/4000
网络RTK
──
──
≥2
单基站RTK
四等及以上
≤6
三级及以上
≤3
3.3像控点的精度指标
（1）像控点平面精度：
相对邻近基本控制点的点位中误差不超过±20mm；高程精度为：
相对于邻近高程控制点的高程中误差不超过±20mm。
（2）像控点布设密度不超过150米；
（3）像控点的型式及尺寸：
①硬质地面使用直径60cm的对三角型式，如下图：
3.5航摄数字影像规格和技术指标
航测作业区所获取航摄成果为真彩色数字影像，用于航测成图的影像设计分辨率1.5-2cm（1.5cm）；仅用于三维建模的影像设计分辨率1.5cm，格式为JPG格式。
3.6地形图规格和技术指标
3.6.1地形图分幅和编号
分幅采用矩形分幅，规格为50cm×50cm。
地形图的编号按图廓西南角坐标千米数编号，X值在前，Y值在后，中间用短线连接（例如55.5-45.5）。
3.6.2图幅基本等高距
基本等高距为1米，高程注记精确到0.1米。
3.6.3地籍图精度
地形图的精度应满足以下要求：
①对于相邻权属界线的地物，满足下表的要求：
序号
项目
图上中误差（mm）
图上允许误差（mm）
备注
1
相邻权属地物点的中误差
±0.3
±0.6
荒漠、高原、山地、森林及隐蔽区域等可放宽至1.5倍。
2
邻近地物点的间距误差
±0.4
±0.8
3
地物点相对于邻近控制点的点位误差
±0.5
±1.0
②高程精度按国家基本地形图的精度要求执行：
类型
平地
丘陵地
高程精度
注记点
≤0.4m
≤0.5m
等高线
≤0.5m
≤0.7m
最大误差不超过两倍中误差，林区、阴影覆盖隐蔽区等困难地区的平面和高程中误差可放宽1/2。
3.6.4地形图存储格式
数字线划图（DLG）格式为*.DWG。
4项目设计方案
本次项目航测成图采用以下两种方法：
①对于没有较新地形图或现有地形图精度不能满足精度要求的测区，采用航测成图方法；
②对于已有较新地形图并且现有地形图精度能够满足精度要求的测区，采用外业修补测的成图方法；
③所有测区均进行倾斜摄影，以最新的现状和本次技术设计精度，建立满足要求的三维模型。
4.1项目工艺流程
倾斜摄影技术成图流程：
4.2无人机倾斜摄影测量
对测区进行无人机倾斜摄影测量，按照各测区面积和布局不同，结合实地的地形情况，进行航线设计，进行真彩色航空摄影。
对于航测成图的测区航空摄影的地面分辨率为2cm（1.5cm）；对于修补测成图的航空摄影的地面分辨率为5cm。
色彩丰富、均匀，满足1：
500三维城镇建设要求。
在数码航空摄影中，采用国内先进的DGPS摄影技术。
4.2.1采用设备及其特性
1）倾斜摄影仪器
SONYA6000单反（全画幅）
使用20MM定焦镜头
有效像素数2400万
最高分辩率4000x6000
照片格式JPEG（Exif2.21）、RAW
2）飞机平台
SV360D8-1高效高精度测绘无人机
航摄仪参数（请根据实际填写）
重量
500g
影像数据读取
高速SD卡存储，miniUSB接口统一读取
最小曝光间隔
28mm
最大影像分辨率
2cm
总像素
1.8亿
倾斜相机角度
30°
侧视镜头倾斜角
40°
光圈
2.4
存储器总容量
64G
垂直相机焦距
8mm
使用温度
-10℃~+40℃
倾斜相机焦距
8mm
曝光方式
GPS定点曝光
同步
同步记录点曝光点POS信息、GPS信息
航摄时间选择
航摄影像的成图质量对航摄飞行的时间有一定的要求，在规定的航摄期限内，应选择地表植被及其它覆盖物（如洪水等）对成图影响较小、云雾少、无扬尘（沙）、大气透明度好的时间进行摄影。
航摄时既要确保具有足够的光照度，又要避免过大的阴影。
航摄时间一般应根据表5中规定的航摄区太阳高度角和阴影倍数确定。
航摄区太阳高度角和阴影倍数
地形类别
太阳高度角/°
阴影倍数/倍
平地
＞20
＜3
丘陵地和一般城镇
＞25
＜2.1
山地和大、中城市
≥40
≤1.2
高差特大的陡峭山区和高层建筑物密集的大城市
限在当地正午前后各一小时进行摄影
＜1
4.2.2航摄要求
（1）像片重叠度要求
航摄分区尽量按照地形特征进行，最低点地面分辨率不能低于（1.5cm）。
航向重叠度一般应为85%～90%，旁向重叠度一般应为80%～85%。
（2）摄区边界覆盖保证
航向覆盖超出摄区边界线应不少于两条基线。
旁向覆盖超出摄区边界线一般应不少于像幅的50%；在便于施测像片控制点及不影响内业正常加密时，旁向覆盖超出摄区边界线应不少于像幅的30%。
（3）航高保持
同一航线上相邻像片的航高差一般不应大于30米，最大航高与最小航高之差一般不应大于50米，实际航高与设计航高之差一般不应大于50米。
（4）漏洞补摄
航摄中出现的相对漏洞和绝对漏洞均应及时补摄，应采用前一次航摄飞行的数码相机补摄，补摄航线的两端应超出漏洞之外两条基线。
（5）影像质量
影像应清晰，层次丰富，反差适中，色调柔和；应能辨认出地面分辨率相适应的细小地物影像，能够建立清晰的立体模型。
影像上不应有云、云影、烟、大面积反光（水域除外）、污点等缺陷。
确保因飞机地速的影响，在曝光瞬间造成的像点位移一般不应大于1个像素，最大不应大于1.5个像素。
（6）下视影像像片倾角一般不大于2°，像片旋偏角一般不大于7°（且不得连续三片），航线弯曲度不大于1.5%。
满足外业全要素精确调绘和室内判读的要求。
4.2.3航摄具体实施及相关要求
（1）了解掌握气象条件，做好飞行前各项准备工作。
进入航摄任务实施后，作业组需及时了解掌握摄区气象条件，为飞行安排及时提供依据。
作业组在航摄实施前，应认真检查飞行器，提前做好飞机保养工作，按照设备清单检查清点所携带的设备、仪器等，并完成设备交接和设备充电。
（2）航飞作业
按照作业计划，作业组应充分组织好飞行前的地面准备工作。
包括：
组装飞机、调试相机，仔细检查飞机的各项参数指标是否正常，并做好记录，确保飞行安全；作业员针对当日天气状况、光照情况设定好相机参数，并完成相机安装和调试工作，并反复检查确认。
地面准备工作完成后，执行航飞任务。
（3）作业监控
执行任务的无人机升空后，地面监控人员应实时监控无人机工作情况，了解作业进度、飞行速度、仪器设备工作是否正常等。
作业期间，作业人员应时刻保持对气象环境的观察，当地面风速、风向变化较大或天气突变时，根据着陆条件要求及时作出是否返航着陆的处置。
（4）数据整理及质量检查
无人机返航着陆后，有序地组织拆卸设备。
作业人员应及时对数据进行备份整理并完成数据的初检工作，对数据质量不符合要求的应做好补摄或重飞准备。
（5）注意事项及相关要求
Ø严格组织，安全为重，认真仔细，注重细节。
Ø遵守低空航空飞行相关规范要求，令行禁止。
Ø严格落实航摄相关要求，严格按照操作规程作业。
Ø做好安全预案，熟悉处置流程，防范未然。
Ø准确、及时、详细地做好航空摄影实施过程中的各项记录，以备项目查验使用。
4.2.4航空影像数据检查及预处理
4.2.4.1数据检查
根据项目要求，检查航空影像数据是否满足项目生产要求。
本次项目航空摄影数据要求如下：
Ø地面分辨率优于0.015米。
Ø影像像点位移不大于1个像素，最大不应大于1.5个像素。
Ø通过目视观察，影像质量应确保影像清晰，反差适中，颜色饱和，色彩鲜明，色调一致。
有较丰富的层次、能辨别与地面分辨率相适应的细小地物影像，满足三维模型数据生产要求。
Ø重叠度、摄区覆盖、航高保持等满足航摄基本要求。
4.3基础平面控制测量
4.3.1观测
4.3.1.1动态测量
1.观测前，手簿中设置的平面收敛阈值不应超过2cm，垂直收敛阈值不应超过3cm；
2.观测时，卫星高度角15º以上的卫星数不应少于5颗，PDOP值应小于6；
3.天线应采用三角支架架设，仪器的圆气泡应稳定居中；
4.观测值应记录收敛、稳定的固定解。
经、纬度应记录到0.00001″，平面坐标和高程应记录到0.001m；
5.基准站设置完成后，应至少采用一个不低于二级的已知控制点进行检核，平面位置较差不应大于5cm，高程较差不应大于10cm；
6.一测回的自动观测值个数不应少于10个，定位结果应取平均值；
7.测回间应至少间隔60s，下一测回测量开始前，应重新初始化；
8.测回间的平面坐标分量较差应小于2cm或经、纬度的分量较差应小于0.0007″，垂直坐标分量较差应小于3cm。
最终观测结果应取各测回结果的平均值；
9.初始化时间超过5min仍不能获得固定解时，宜断开通信链路，重启卫星定位接收机，再次初始化。
当重启3次仍不能获得固定解时，应选择其他位置进行测量；
10.数据的采集使用RTK测量软件中的控制点测量的采集方法；
4.3.1.2静态测量
1．观测计划：
跟据测区地形和交通情况，采用GNSS静态作业方法设计的基线最短观测时间等因素综合考虑，编制观测计划表。
2.特别注意基座对点器和气泡的检验，测前必须检查，发生意外随时检验，作业期间每15天检验一次；
3．GNSS静态测量基本技术要求规定：
等级
卫星高度角（º）
有效观测卫星数
平均重复设站数
时段长度（min）
数据采样间隔（s）
PDOP值
一级
≥15
≥4
≥1.6
≥45
10
＜6
二级
≥15
≥4
≥1.6
≥45
10
＜6
4．GNSS静态定位测量时，观测数据文件名中应包含测站名或测站号，观测单元，测站类型，日期，时段号等信息，具体命名方法依采用的GNSS静态定位软件而定。
5．观测设备作业要求按《全球定位系统（GPS）测量规范》第10.4和10.5条规定执行。
6．观测记录
记录内容包括测站和接收机初始信息：
测站名或测站号；观测单元号；时段号；近似坐标及高程；天线及接收机编号；天线高；采样间隔；卫星截止高度角。
记录要求按《全球定位系统（GPS）测量规范》第11.2.3条规定执行。
7.仪器高的量测要准确，至少要有一次的量取为两人合作量取。
4.3.2数据处理
4.3.2.1动态测量数据处理
1.应及时将外业采集的数据从数据采集器中导入计算机，并应进行数据备份、数据处理，同时应对数据采集器内存进行整理；
2.外业观测数据不得进行任何剔除、修改，应保存外业原始观测记录；
3.RTK测量成果应进行100%的内业检查和10%的外业抽查。
4.3.2.2静态测量数据处理
1．基线向量解算软件可采用随接收机配备的商用软件；
2．基线解算钱，应按《全球定位系统（GPS）测量规范》、本测区技术设计书的要求及时对外业全部资料全面检查，其内容包括：
1）成果是否符合观测计划和《全球定位系统（GPS）测量规范》的要求，2）观测数据质量分析是否合理，3）当采用不同类型接收机时，应将观测数据转换成同一格式，4）起算点坐标系。
3．解算方案
A：
跟据外业上施测的精度要求和实际情况，软件的功能和精度，可采用多基线解和单基线解，
B：
每个同步观测图形只能选定一个起算点，
C：
基线向量解算基本要求按《全球定位系统（GPS）测量规范》第12.1.4条规定执行。
4．外业数据质量检核
A：
同一时段观测值的数据剔除率，其值易小于10％，
B：
GNSS网基线处理，复测基线的长度较差两两比较应满足下式规定：
C：
GNSS网同步环应满足下式：
Wx≤
σ
Wy≤
σ
Wz≤
σ
W=
W≤
σ
式中：
n—同步环中基线边的个数；
w—同步环环线全长闭合差；
σ=
；（式中：
σ—基线长度中误差（mm）；A—固定误差（mm）；B—比例误差系数（mm/km）；d—平均边长（km））。
对于四站以上同步观测时段，在处理完各项观测值后，应检查一切可能的三边环闭合差。
D：
异步环坐标分量闭合差和全长闭合差应符合下式的规定：
式中：
—环闭合差，
—闭合环边数
—基线测量中误差，单位为毫米。
E：
重测和补测按《全球定位系统（GPS）测量规范》第12.4条规定执行。
4.3.3GNSS网平差
1．GNSS网无约束平差
A：
在基线向量检核符合要求后，以三维基线向量及其相应方差-协方差阵作为观测信息，以一个点的WGS-84系三维坐标作为起算依据，进行GNSS网的无约束平差。
无约束平差须提供各点在WGS-84系下的三维坐标，各基线向量及其改正数和其精度信息。
B：
无约束平差中，基线分量的改正数绝对值应满足下式：
V△X≤3σ
V△Y≤3σ
V△Z≤3σ
否则认为该基线或其附近的基线存在粗差，应在平差中采用软件提供的自动方式或人工方法剔除，直至上式满足。
2．GNSS网约束平差
A：
利用无约束平差后的可靠观测点，可选择在WGS-84坐标系下，国家坐标系或异龙湖坐标系下进行三维约束平差，或二维平差。
平差中，对已知点坐标、已知距离和已知方位，可以强制约束，也可加权约束。
B：
平差结果应输出在相应坐标系中的三维坐标或二维坐标。
基线向量改正数、基线边长、方位、转换参数及其相应的精度信息。
C：
约束平差中，基线分量的改正数与经过粗差剔除后的无约束平差结果的同一基线相应改正数较差的绝对值应满足下式：
dV△X≤2σ
dV△Y≤2σ
dV△Z≤2σ
否则认为作为约束的已知坐标、已知距离、已知方位中存在一些误差较大值应采用自动或人工的方法剔除这些误差较大的约束值，直至上式满足。
4.4高程控制测量
1.高程系统采用1985国家高程基准。
2.利用广东精化大地水准面模型数据，获取各测区的高程成果。
每个测区采集3点以上的GNSS数据，时长4h以上，由广东测绘局相关部门，计算出精度较高的高程成果；测区附近内有国家一、二、三等水准成果的点应进行同步联测。
3.测区附近有2个以上的国家三等以上的已知水准点，直接联测。
4.本次水准等级布设为五等水准，水准路线采用环线及附合线路。
5.水准点与基本平面控制埋石点重合时不再单另编号。
6.施测的方法按四等水准要求施测。
4.5像控点测量
4.5.1像控点的布设
1、像片控制点的布设：
本次所有需进行航测成图的测区全部布设地标点。
地标点的布设方交由外业人员进行布设和联测。
2、如在实际布设地标点时，遇到较困难区域，设计的地标点位置较难布设时，可以在像控设计范围内（像控设计圆圈内）挪动地标点位置。
如需重新选定位置时，需重点考虑分区接边能否公用，如果不能公用，则分别布点,注意不能出现控制漏洞。
3、布设地标点位置时，不能布设在房屋顶（边）、围墙顶（边）等建筑物上，尽量布设在地面上，避免像控点有投影变形差。
4、需注意预布设点位处附近是否有高压线、通信线、发射塔、大面积水面、大面积金属广告牌等，如有应换点位。
5、外业布点时不宜无故减少像控点。
像控点的布设方案
（1）像控点采用区域网布点方案。
像控点在航线方向的跨度一般为12条基线，旁向跨度一般为5条航线，个别困难地区在保证数字真正射影像图成图精度情况下可适当放宽。
（2）每个平方公里测区内至少布设10个检查点用于空中三角测量检查。
（3）区域网的图形宜呈矩形。
当受地形等条件限制时，可采用不规则区域网布点，在凹角转折处或凸角转折处应布设像控点。
（4）当遇到像主点、标准点位落水，水滨和岛屿地区等特殊情况，不能按正常情况布设像控点时，视具体情况以满足空中三角测量和成图要求为原则布设像控点，点位在像片上的条件可适当放宽。
（5）两航摄分区使用同一航摄仪，航向重叠正常，旁向衔接错开小于10%，航高差在平均相对航高的1/50以内时，可视为同一
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