无人机激光雷达无居民海岛地形地貌测测量方案.docx

无人机激光雷达无居民海岛地形地貌测绘测量方案*目录一、概述41.1 工程名称41.2 测量时间41.3 测量原理41.4 测量范围及测量内容5141测量范围51.4.2测量内容61.5 管理体系61.6 测绘资源配备61.6.1 人员配置61.6.2 设备配置61.6.3 软件配置71.6.4 交通配置71.6.5 主要设备性能参数71.6.5.1 轴多旋翼参数71.6.5.2 激光雷达性能参数81.6.5.3 IMU性能参数9二、无人机激光雷达测量依据及设计原则102.1 无人机激光雷达测量依据102.2 设计原则Il三、无人机激光雷达测量设计H3.1 测量技术要求Il3.1.1 平面坐标系113.1.2 高程系统113.1.3 点云密度123.1.4 点云数据高程精度要求123.1.5 飞行天气、场地、高度、速度要求123.1.6 其他要求123.2 地面GPS基站架设123.3 任务航线设计133.3.1 检校场设计13331.2检校场地面控制点布设及测量要求143.3.2航线设计143.4 磁罗盘的校准153.5 无人机的实验性飞行163.6 无人机搭载设备后的检查163.7 无人机作业前的“8字飞行（IMU累计误差的消除）183.8 无人机的正常飞行（航线飞行）19四、内业处理204.1 数据准备204.1.1 原始数据下载204.1.2 PoS数据解算204.1.3 原始点云数据与PoS数据联合解算204.1.4 雷达数据处理20五、提交成果21六、质量、安全、环境、信息安全管理要求216.1 质量管理要求216.2 职业健康安全管理要求226.2.1 安全隐患分析226.2.2 安全生产保证体系226.2.3 安全生产管理岗位及职责226.2.4 安全生产措施236.3 环境管理要求236.3.1 环保目标236.3.2 环境保护保证体系236.3.2.1 组织保证236.3.2.2 技术保证236.3.3 环境保护措施246.4 信息安全管理要求247、费用预算24无人机激光雷达无居民海岛地形地貌测绘测量方案、概述上海市无居民海岛包括九段沙的江亚南沙、崇明岛附近的冲击沙岛：白加沙，东风东沙，东风西沙，三星西沙，三星东沙等。这些冲击沙岛屿包含，沼泽，芦苇等影响加大测量难度，增加测量人员危险的情况。为了掌握无居民海岛的地形地貌特征，为海岛管理与开发提供依据。*对上述6个冲击沙岛进行无人机激光雷达（Lidar）进行地貌测绘。1-1工程名称无人机激光雷达无居民海岛地形地貌测绘。1.2 测量时间计划测量时间：2016年10月。1.3 测量原理无人机激光雷达系统是以无人机（UnmannedAerialYOloI（T八Y）为平台。主要由激光测距仪、GPS以及IMU三个基本的数据采集系统构成。激光扫描仪安装在飞机的下端，用于向地面发射激光脉冲，并采集信号从发出到返回所用的时间信号，返回时的强度信息以及扫描的角度信息，光速是已知的，由于GPS可以测得平台的坐标位置，再加上IMU所获得的飞机的姿态信息，因此，可以很容易地计算得出激光所达到的地面与激光发出点间的距离。GPS和IMU用于确定飞机飞行时的位置和姿态，从而定义了距离测量值的原点，经过坐标变换等计算，可以较精确地获得激光所到达地表面的三维坐标信息。无人机激光雷达系统工作原理如图1所示图1-2无人机激光雷达系统工作原理1.4 测量范围及测量内容1.4.1 测量范围江亚南沙，白的沙，东风东沙，东风西沙，三星西沙，三星东沙。位置如图1-1所示。无人机测量的陆域包括海岸线（平均大潮高潮位时海陆分界的痕迹线），面积范围如图1所示，测绘范围总面积7.75km2,各冲击沙岛的测量面积如表1-1所示。图1-1冲击沙岛位置图序号比例尺岛礁名称高程（米）陆域测量范围面积（km?11:1000白菊沙3.30.8621:1000东风西沙4.53.8831:1000东风东沙4.11.0641:1000三星西沙3.00.0451:1000三星东沙3.00.2561:1000江亚南沙3.31.641.4.2 测量内容冲积岛1:1000的无人机激光雷达测量。1.5 管理体系*QMSEMSOHSMSISMS一体化管理体系1.6 测绘资源配备1.6.1 人员配置计划此次测量总共投入6人，其中：测量项目负责人1人；机长1名、飞手1名；内业处理及成图3人。1.6.2 设备配置根据现场的实际情况拟投入的主要设备，如表2所示。表1-2拟投入的测量设备及相关材料清单序号名称单位技术规格数量18轴多旋翼无人机台北斗星通XYW-30012Novatel基准站套NovatelProPak613激光雷达台VelodyneVLP-32E14POS系统主机套NovatelSPAN-Sl15数据储存控制板台双天线LiAirOne16高性能PC机台Lenovo21.6.3 软件配置无人机外业与内业软件表1-2表1-2拟投入的测量设备及相关材料清单序号名称单位技术规格数量1雷达数据外业采集，预处理套Li-acquire12无人机地面站套Lidar-UAV13PPK后处理软件套InertialExplore14基准站设置软件套NovatelConnect15雷达数据处理软件套Microstation&TerraSolid11.6.3交通配置根据测量对象所处的环境情况，配备交通船1艘、交通运输车1辆。1.6.4 主要设备性能参数1.6.4.1轴多旋翼参数8轴多旋翼无人机如下图1-2,其性能指标参数如表1-3所示。表1一3图1二2 8轴多旋翼无人机8轴多旋翼无人机性能参数序号技术参数具体数据1机型名称XYW-3002无人机轴距2000mm3旋翼直径30寸碳桨4动力电池6s16000Mall6块5全机重量IOkg6最大起飞重量3O-35Kg7载何Load载重Wkg8航时40min9航程IOKM10航线规划支持智能航线飞行164.2激光雷达性能参数激光雷达如图1-3,其性能指标参数如表1-4所示。图1-4激光雷达表1-5激光雷达性能参数序号技术参数具体数据1激光类别一级安全激光2激光波长905nm3工作原理脉冲测距4测距范围l-70m5传感器参数32线6垂直视角-30.67°40.67°7水平视角360°8转速IOHZ-20HZ9工作温度-10060°10存储温度-400105°11测距精度<2cm(1sigma25C)12竖直角分辨率1.33°13水平角分辨率0.16°600rp14电源12V2Amps15工作电压9-12VDC16冲击:振幅500msec217震频5-2000Hz,3Grms18防水防尘TP6719测速700,000p/s20平面精度WlOcm(1sigma25m)<15cm(1Sigma50In)21高程精度WlOcm(1sigma25U)<15cm(1Signla5OnI)22时间同步系统满足POS与激光扫描仪的数据采集同步23存储控制系统独立按钮控制激光扫描仪、储存模块、POS工作。满足POS和激光扫描仪数据的存储要求，支持网口或者无线方式下载数据。1643lMU性能参数IMU如图I-4,其性能指标参数如表1-5所示。图1-4IMU表1-6IMU性能参序号技术参数数具体数据1陀螺仪测量范围±400o/s2陀螺仪随机游走0.15o/hr3陀螺仪零点漂移0.5o/h4加速度计测量范围÷10g5加速度计测量偏差0.05mg6加速度计随机游走0.06ms/hr7工作电压10-30VDC8功耗6W8尺寸152mmX142mmX50mm9重量540g10工作温度-40o+65o11存储温度-50o-80o二、无人机激光雷达测量依据及设计原则2.1 无人机激光雷达测量依据本工程测量合同;(2) *QMSEMSOHSMSTSMS一体化管理体系；(3) *无人机安全管理规定(试行)；(4)机载激光雷达数据获取技术规范(CHT8024-2011)；(5)机载激光雷达数据处理技术规范(CHT8023-2011)；(6)数字航空摄影测量测图规范第1部分1：500,1：1000,1：2000数字高程模型数字正射影像图数字线划图(CHT3007.1-2011)；(7)全球定位系统GPS测量规范(GB/T18314-2009)；(8)测绘技术设计规定(CH/T1004-2005)；(9)测绘成果质量检查与验收(GB/T24356-2009)；(10)测绘作业人员安全规范(CH1016-2008)；(11)无人机航摄安全作业基本要求(CHZ3001-2010)O2.2 设计原则无人机测量应结合本工程的天气状况、地形、地质条件，施工要求等因素综合考虑，测量方案既要实用有效，又要经济合理；测量的等级、周期、方法的选择、各项观测精度指标既要满足相应规范要求又要符合实际情况。(1)本项目包括无人机激光雷达(Lidar)测量。测量以及内业实施要严格按照规范要求；(2)尽量保持等权观测，即定设备，人，航线等。(3)设备的选择应遵循以下原则：1)设备的可靠性和稳定性良好。2)激光，POS有足够的测量精度、灵敏度及相应量程。3)无人机现场使用方便、简单、安全。三、无人机激光雷达测量设计3.1 测量技术要求3.1.1 平面坐标系平面坐标系：采用2000大地坐标系。3.1.2 高程系统高程系统：1985国家高程基准。3.1.3 点云密度表3-1点云密度要求分幅比例尺1：1OOO数字高程模型成果格网间距/米1.D点云密度”点来与-43.1.4 点云数据高程精度要求点云密度要求如表3-2。本项Fl的测区处于植被茂密、反射率较低的区域等困难区域，点云数据高程中误差可是当放宽05倍。表3-2点云数据高程精度要求匕例尺地方类别敕宇高程模型成果高程口遮羞点二It揖高程中果蓑1:1-MO