DB41∕T 2256-2022 露天矿山环境修复无人机应用技术规范(河南省).pdf
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1、 ICS 33.200 CCS A 77 41 河南省地方标准 DB41/T 22562022 露天矿山环境修复无人机应用技术规范 Technical specification for UAV application in environmental restoration of open pit mines BDB41/T 22562022 I 目次 前言 . II 引言 . III 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 无人机飞行技术准备 . 3 5 无人机摄影测量外业 . 6 6 无人机摄影测量内业 . 8 7 露天矿山环境修复监测 . 10 附录
2、A(资料性) 航摄飞行记录 . 12 附录 B(资料性) 无人机事故情况统计 . 13 DB41/T 22562022 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由河南省有色金属地质矿产局提出并归口。 本文件起草单位:河南省有色金属地质矿产局第七地质大队。 本文件主要起草人:刘文毅、王冠华、刘杨、王明明、王振生、刘强、程广国、马鹏远、李春轩、刘颉、张永福、周斌、张云贺、闻金华、孙宏伟。 DB41/T 22562022 III 引言 露天矿山环境
3、修复是实现矿山绿色可持续发展的基础。无人机监测技术具有实时性、机动性、高精度和低成本方面的优势,已经成为露天矿山环境修复的重要技术手段与方法。针对无人机在露天矿山环境修复中对勘查、设计、地形测绘以及动态影像监测的需求,为了提升无人机在露天矿山环境修复应用中的质量,河南省有色金属地质矿产局第七地质大队组织编制了本文件。 DB41/T 22562022 1 露天矿山环境修复无人机应用技术规范 1 范围 本文件规定了无人机在露天矿山环境修复应用中的相关术语和定义以及设备要求、外业测量、数据处理、监测分析等的技术要求。 本文件适用于无人机在露天矿山环境修复中的应用。 2 规范性引用文件 下列文件中的内
4、容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 7931 1:500 1:1000 1:2000 地形图航空摄影测量外业规范 GB 16423 金属非金属矿山安全规程 GB/T 20257.1 国家基本比例尺地图图式 第1部分:1:500 1:1000 1:2000 地形图图式 GB/T 23236 数字航空摄影测量空中三角测量规范 GB/T 24356 测绘成果质量检查与验收 GB 50026 工程测量规范 CH/T 1004 测绘技术设计规定 CH 1016
5、 测绘作业人员安全规范 CH/Z 3001 无人机航摄安全作业基本要求 CH/Z 3002 无人机航摄系统技术要求 CH/Z 3003 低空数字航空摄影测量内业规范 CH/Z 3004 低空数字航空摄影测量外业规范 CH/Z 3005 低空数字航空摄影规范 CH/T 9008.1 基础地理信息数字成果1:500 1:1000 1:2000 数字线划图 CH/T 9008.2 基础地理信息数字成果1:500 1:1000 1:2000 数字高程模型 CH/T 9008.3 基础地理信息数字成果1:500 1:1000 1:2000 数字正射影像图 DZ/T 0287 矿山地质环境监测技术规程 3
6、 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 无人机 一种由动力驱动、机上无人驾驶、可重复使用的航空器,具有遥控、半自主、自主三种飞行控制方式。 来源:CH/Z 3002,3.2 DB41/T 22562022 2 3.2 无人机系统 由无人机机体、飞控系统、通信系统、发射与回收系统、动力系统、地面保障与维护系统以及批准的型号设计规定的其他部件组成的系统。 3.3 无人机航摄系统 以无人机为平台,以遥感数据采集为任务的遥感数据采集系统。 3.4 地面分辨率 数字照相系统收集的地表图像中精细细节的程度,表示图像像素的物理尺寸,通常以米为单位。 3.5 基线 摄影测量中两个相邻摄站之间的连线
7、。 3.6 摄区 航摄任务中遥感数据采集系统能够采集到数据的地面区域。 3.7 航向重叠 航向内相邻像片上具有同一地区影像的部分,通常以百分比表示。 3.8 旁向重叠 相邻航线的相邻像片上具有同一地区影像的部分,通常以百分比表示。 3.9 像片倾斜角 航空摄影时,航空摄影机主光轴与铅垂线的夹角。 3.10 航线弯曲度 一条摄影航线内各张像片主点至首末两张像片主点连线的最大偏离度。 3.11 数字高程模型 用计算机表示的高程数据3D模型,是规则间隔的高程值的阵列。 3.12 数字正射影像图 利用数字高程模型对数字影像,经逐个像元进行投影差改正,再按影像镶嵌,根据图幅范围裁剪生成的影像数据。 3.
8、13 数字线划图 以点、线、面形式或地图特定图形符号形式表达地形要素的地理信息矢量数据集。 来源:CH/T 9008.1,3 3.14 露天矿山 DB41/T 22562022 3 在地表通过剥离围岩、表土或砾石,采出金属或非金属矿物的采矿场及其附属设施。 来源:GB 16423,3.1 3.15 露天矿山环境修复 对矿产资源采选过程中的各类生态、地质破坏和环境污染采取人工促进措施,结合生态系统的自我调节能力,逐步恢复与重建露天矿山环境的过程。 4 无人机飞行技术准备 一般规定 4.1 4.1.1 人员要求 无人机航空摄影人员要求应按照CH 1016 的规定执行。 4.1.2 安全作业环境要求
9、 无人机航摄安全作业环境要求应按照CH/Z 3001 的规定执行。 4.1.3 航摄任务要求 接收航摄任务时,应明确任务的需求、时间、地点、区域、要求及成果等内容,并确定航飞区域是否为禁飞区;若为禁飞区,则不能执行任务。 4.1.4 资料搜集要求 主要搜集作业区的现有地形图、露天开采设计、影像资料、基础控制点以及其它基础地理信息等资料,并对搜集到的资料进行核查,评价资料的可信度与可利用度。资料搜集应符合CH/Z 3003与 CH/Z 3004 规定。 4.1.5 踏勘要求 航摄作业前应对作业区进行踏勘,了解作业区的地形地貌、气候条件、矿山地质环境、露天矿山开采情况,进行分析研究,结合飞行区域的
10、空域条件选定设备类型,制定航飞方案。 4.1.6 项目技术设计书编写要求 踏勘后编写项目技术设计书,进行任务规划,主要内容包括:目的、任务、作业区范围、作业区概况、无人机作业实施方案、成果内容、计划工期等。编写的技术设计书应符合CH/T 1004 规定。 无人机航摄系统要求 4.2 4.2.1 系统组成 无人机航摄系统技术应按照CH/Z 3002 的规定执行。 4.2.2 性能指标要求 航摄系统主要性能指标应遵循下列要求: a) 抗风能力应大于 4 级; DB41/T 22562022 4 b) 横滚角、俯仰角、航向角测量误差均应小于 3; c) 偏航距和航高差应小于 20 m,航线弯曲度应小
11、于 5; d) 相对航高不宜超过 1500 m; e) 航测数码相机应采用定焦镜头,有效像素宜大于 2000 万; f) 快门速度不应低于 1/l000 s,存储速度应与快门速度匹配; g) 影像存储空间满足项目需求; h) 地面监测系统的地面像元分辨率应优于 1 m。 4.2.3 无人机选择 根据作业任务要求选择固定翼无人机、旋翼无人机、复合翼无人机或无人飞艇等飞行平台。 4.2.4 载荷类型选择 载荷类型包括光学相机、成像光谱仪、激光雷达、全球导航卫星系统(GNSS)、惯导系统等传感器及配套设备,具备单独载荷独立工作或多载荷协同工作能力。根据作业任务要求选取不同的载荷类型,载荷的参数应满足
12、任务精度需求。 无人机航摄设计 4.3 4.3.1 航摄计划需利用收集到的遥感影像、图纸资料和地形资料编制。 4.3.2 航摄地面分辨率应根据成图比例尺确定。 4.3.3 航摄分区宜完整覆盖整个作业区。当作业区内地形高差大于 1/6 相对摄影航高时,应进行航摄分区。 4.3.4 航摄分区摄影基准面高度应依据分区内地形起伏与飞行安全条件确定,应以分区内具代表性的高点平均高程与低点平均高程之和的 1/2 作为航摄分区摄影基准面高度。 4.3.5 摄区边界覆盖保证应按照 CH/Z 3005 的规定执行。 4.3.6 航摄时应根据工期要求选择本作业区最有利的气象条件,确保航摄像片能够真实地显现地面细部
13、特征,宜保证充足的光照度,避免过大的阴影。 4.3.7 对于不易从像片上选取控制点的作业区,在航摄前应布设地面标志,并统一编号测量。地面标志应与周边地面具有良好的反差。 无人机航摄实施 4.4 4.4.1 飞行作业应根据安全要求及无人机的性能选择起降场地和备用场地。 4.4.2 应用 GNSS 进行差分计算曝光点平面坐标和高程时,应采用大地水准面模型计算高程异常,将椭球高转化为正常高。 4.4.3 静态观测设备状态正常后无人机方可起飞。 4.4.4 基准站和机载 GNSS 设备数据采样间隔均小于等于 l s。 4.4.5 每次飞行前后需逐项检查飞行平台、飞控系统、地面监控系统、影像数据采集系统
14、、发射与回收系统和地面保障系统并记录。 4.4.6 无人机航拍作业前,应制定应急预案,在发生无人机故障情况下进行人工应急干预,选择安全地点迫降。出现严重事故,危及人身安全和社会安全时,应立即报警寻求帮助。 航摄质量要求 4.5 DB41/T 22562022 5 4.5.1 像片航向重叠度一般为 60%80%,最小不应小于 53%;旁向重叠度一般为 15%60%,最小不应小于 8%;陡峭山区、矿山复杂地形航向重叠度设置为 70%80%。 4.5.2 像片倾角不宜大于 5,最大不应超过 12,出现超过 8的片数不应多于总数的 10%。飞行特别困难地区不宜大于 8,最大不应超过 15,出现超过 1
15、0的片数不应多于总数的 10%。 4.5.3 像片旋角不宜大于 15,在确保像片航向和旁向重叠度满足要求的前提下,个别最大旋角不应超过 30,在同一条航线上旋角超过 20的像片不应超过 3 片;旋角超过 15的像片数不应超过分区像片总数的 10%。像片倾角和像片旋角不应同时达到最大值。 4.5.4 航向覆盖超出摄区边界线不应少于 2 条基线。 4.5.5 单航线航摄时,旁向覆盖超出摄区边界线不宜少于像幅的 20%;双航线和多航线航摄时,旁向覆盖超出摄区边界线不宜少于像幅的 50%。 4.5.6 摄区航向接边处不应少于 2 条有效重叠基线;摄区旁向接边处宜重叠一条航线飞行。 4.5.7 同一航线
16、上相邻像片的航高差应小于等于 30 m,最大航高与最小航高之差应小于等于 50 m,实际航高与设计航高之差应小于等于 50 m。 4.5.8 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 2 条有效基线。 4.5.9 每次飞行结束均应填写附录 A 航摄飞行记录。 影像质量要求 4.6 4.6.1 影像应清晰、层次丰富、反差适中、色调柔和,应能建立清晰的立体模型。 4.6.2 影像上不宜有云、云影、烟、大面积反光、污点等缺陷。存在不影响立体模型连接和测绘的少量缺陷时,可用于数字线划图生产。 4.6.3 曝光过程中的像点位移不宜大于
17、1/3 个像素。 质量成果检查及整理 4.7 4.7.1 影像的清晰度、层次、反差和色调可通过目视检查。 4.7.2 数字像片的重叠度和航线弯曲度宜采用软件检查。 4.7.3 有定点曝光记录装置时,航高检查利用其记录的曝光点坐标,通过相应软件进行。摄区、分区、图廓覆盖、航摄漏洞检查宜采用质量检查软件进行。 4.7.4 无人机定位姿态(POS)数据应与航片编号记录严格对应。 4.7.5 航空摄影资料要求 航空摄影资料应包括下列内容: a) 项目技术设计书; b) 航摄飞行记录表; c) 影像数据; d) 标明飞行方向、起止像片编号的航线示意图; e) POS 数据; f) 相机鉴定报告; g)
18、实时差分定位设备(RTK)校检报告; h) 航摄资料移交书; i) 其他相关资料。 DB41/T 22562022 6 5 无人机摄影测量外业 一般规定 5.1 5.1.1 基础控制点精度应满足 GB 50026 规定的工程首级控制网精度要求。 5.1.2 工程的首级控制点密度不能够满足要求时,应进行加密测量。 5.1.3 像片控制点平面中误差不应大于图面 0.1 mm,高程中误差不应大于基本等高距的 l/10。 5.1.4 坐标系应采用 2000 国家大地坐标系(CGCS2000),地图投影应采用高斯-克吕格投影;高程系统应采用 1985 国家高程基准。 5.1.5 外业补测成果精度应满足工
19、程成图精度要求。 5.1.6 野外布设控制点按照 GB/T 7931 的规定执行。 像片控制点布设 5.2 5.2.1 选点要求 像片控制点选点应遵循下列要求: a) 像片控制点的目标影像应清晰,易于判刺和立体量测; b) 像片控制点可公用,单航线宜布设在航向 3 片重叠范围内,多航线宜布设在航向及旁向 6 片或 5 片重叠范围内; c) 高程控制点点位目标应选在高程起伏较小的地方,以线状地物的交点和平山头为宜;狭沟、尖锐山顶和高程起伏较大的斜坡等,均不宜选作点位目标; d) 像片控制点点位距像片边缘不应小于 150 像素; e) 测区四角及航线交叉处应布设像片控制点; f) 位于自由图边、待
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