《IMUGNSS 辅助低空高光谱数据获取技术规范》(报批稿).docx

ICS07.040CCSA77CH中华人民共和国测绘行业标准CH/TXXXXX-XXXXIMU/GNSS辅助低空高光谱遥感数据获取技术规范SpecificationsforIMU/GNSSsupportedhyperspectralremotesensingdataacquisitionoflow-altitude（报批稿）XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施中华人民共和国自然资源部发布目次前言III1范围12规范性引用文件13术语和定义14缩略语15技术流程26工作准备26.1航摄平台和系统准备26. 2航摄规划36.3空域使用申请46.4飞行前准备47数据采集57. 1基本要求57. 2地面GNSS基站数据获取67. 3地面定标场光谱测量67. 4地物光谱测量68数据预处理78. 1IMU/GNSS数据处理78. 2高光谱遥感数据预处理79质量控制89. 1过程质量控制89.2质量检查与验收910成果整理与移交910. 1成果整理911. 2成果移交9附录A（规范性）航带原始数据对比度10附录B（规范性）航摄常用计算公式11附录C（资料性）航线示意图13附录D（资料性）飞行测量记录表14附录E（资料性）地面作业记录表17附录F（规范性）反射率计算方法18附录G（资料性）航摄资料移交书19参考文献20本文件按照GB/T1.1-2020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。本文件由中华人民共和国自然资源部提出。本文件由全国地理信息标准化技术委员会测绘分技术委员会(SACTC230/SC2)归口。本文件起草单位：广东省国土资源测绘院、核工业北京地质研究院、江苏省地质勘查技术院、华南师范大学、南京工业大学、广州星博科仪有限公司。本文件主要起草人：付振华、刘洪成、刘金沧、王斌、黄岩、黄小川、罗文斐、李琴、张广运、刘栋卓、赵国凤、叶发旺、夏进亮、戴诗涛、梁森、鲁纳川、刘文建、白航、陆迪雄、孙玉鑫。IMU/GNSS辅助低空高光谱遥感数据获取技术规范1范围本文件规定了IMU/GNSS辅助低空高光谱遥感数据获取的工作准备、数据采集、数据预处理、质量控制、成果整理与移交的基本要求。本文件适用于低空（相对航高一般在1OOOm以下）高光谱遥感数据获取工作，主要针对推扫式低空高光谱遥感数据获取方式，框幅式及其他低空高光谱遥感数据获取方式可参照执行。2规范性引用文件下列文件中的内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/T24356测绘成果质量检查与验收GB/T27919IMU/GPS辅助航空摄影技术规范GB/T27920.2数字航空摄影规范第2部分：推扫式数字航空摄影CH/T1054无人机航空摄影成果质量检查与验收CH/T3005低空数字航空摄影规范CH/T3006数字航空摄影测量控制测量规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1高光谱遥感hyperspectraIremotesensing在电磁波谱的可见光，近红外，中红外和热红外波段范围内，获取光谱分辨率高于百分之一波长达到纳米（nm）数量级，光谱通道数多达数十甚至数百的遥感技术。来源：GB/T14950-2009,3.143.2峰值信噪比peakSignal-to-noiseratio高光谱成像仪采集到的信号最大可能功率与噪声功率的比值。3.3辐射定标radiometriccaIibration根据仪器辐射校正获得的传感器定标参数，将高光谱成像仪的数字灰度值转为辐射亮度值的过程。3.4GNSS偏心分量GNSSleverarms在以摄影中心为原点、摄影主光轴方向为Z轴（天顶方向为正）、航线方向为X轴（飞行方向为正）、垂直于XoZ方向为Y轴的右手坐标系中，GNSS天线相位中心的三维坐标。来源：GB/T27920.2-2012,3.3,有修改3.5光谱重建spectraIreconstruction将高光谱图像辐射亮度值转为地表反射率数据的处理过程。下列缩略语适用于本文件。DEM：数字高程模型(digitalelevationmodel)DN：数字灰度值(digitalnumber)DOM：数字正射影像图(digitalorthephotomap)GNSS：全球卫星导航系统(globalnavigationsatellitesystem)IMU：惯性测量单元(interia11measurementunit)5技术流程IMU/GNSS辅助低空高光谱遥感数据获取技术流程见图Io图1MUGNSS辅助低空高光谱遥感数据获取技术流程图6工作准备6.1航摄平台和系统准备6.1.1低空飞行平台低空飞行平台应符合以下规定：a)低空高光谱遥感数据获取宜采用旋翼、固定翼、复合翼、飞艇等无人飞行平台，也可采用有人驾驶的低空飞行平台；b)有足够的载荷能力，满足安装高光谱成像仪及相关配套设备的要求；c)保证卫星导航定位信号接收正常；d)配有充足的电池或电源供电系统；e)满足工作环境要求；f)飞行平台的飞行速度、高度满足机载成像高光谱遥感数据获取的技术要求；g)为保证航摄仪的稳定性，宜安装自稳云台。6.1.2高光谱成像仪根据任务需求，选择符合要求的高光谱成像仪，其性能应满足以下规定：a)推扫式高光谱成像仪谱段范围宜包含400nm2500nm；b)可见光近红外范围(400nm1000nm),光谱分辨率优于10nm,峰值信噪比优于200:1；短波红外范围(1000nm2500nm),光谱分辨率优于15nm,峰值信噪比优于100:1；c)波长范围660nm、2120nm处的对比度应大于0.6,对比度的计算方法应符合附录A的规定；d)满足工作环境要求；e)应经过光谱定标和辐射定标，性能稳定。6. 1.3机载IMU/GNSS系统机载IMU/GNSS系统应符合以下要求：a) GNSS接收机采用动态多频GNSS接收机，采样间隔不大于0.2s；b) GNSS天线采用航空型产品，具有动态多频接收能力，能在低空、低速飞行状态下正常工作；c) IMU数据记录频率不小于200Hz；d) IMU/GNSS联合解算测角中误差：横滚角和俯仰角不大于0.01°,航偏角不大于0.02。6.1.4地面GNSS基站地面GNSS基站应符合以下要求：a）基站GNSS接收机采用测量型多频GNSS接收机，采样间隔不大于0.2s；b）GNSS天线带有抑径板或抑径圈，具有多频接收能力；c）配有足量的电池或电源系统，能保证高光谱遥感数据获取过程中供电不间断；d）配有能适应满架次作业所需地面观测数据存储要求的存储器。6.1.5地物波谱仪地物波谱仪的性能应满足以下要求：a）谱段范围为400nm2500nm；b）可见光范围光谱分辨率优于3nm；短波红外范围光谱分辨率优于7nm；c）光谱采集视场角为1°25。；d）地物波谱仪性能稳定，配带标准定标板。6.2航摄规划6. 2.1资料收集7. 2.1.1测区资料航摄前进行测区地理、地形和气象等资料的收集，作为航摄规划的依据。8. 2.1.2底图资料飞行设计底图宜选择满足任务需要的最新时相相应比例尺地形图、数字正射影像图（DC）M）或数字高程模型（DEM）。对于低空高光谱遥感数据获取，底图比例尺宜优于1:5OOOo9. 2.2野外踏勘野外踏勘应开展以下工作：a）选定基站架设地和飞行平台起降场地，初步确定同步观测点。起降场地应远离高压线，周围视野开阔且无高塔、高楼、大树等阻挡物，应远离住宅楼；b）查实测区范围内是否存在禁飞区。10. 2.3地面分辨率确定地面分辨率根据测区的地物目标大小和地形特点依据表1确定，应满足工作比例尺要求和数据精度。也可根据待识别地物目标的尺寸而定，分辨率不宜低于待识别目标地物尺寸大小的50虬表1地面分辨率工作比例尺地面分辨率cm1:50051:1000101:20002011. 2.4航摄分区12. 2.4.1分区原则根据航摄任务需求进行航摄分区，航摄分区遵循以下原则：a）根据测区大小、形状、地形条件等因素，结合实际应用需求进行合理分区；b）当测区过长时，按照地面卫星导航定位基站有效控制范围、高光谱成像仪性能和气象条件等因素进行合理分区；c）平地、丘陵地和山地分区内的高差不大于1/4相对航高；高山地分区内的高差不大于1/3相对航高。13. 2.4.2分区编号根据分区原则，在设计底图上将测区划分为若干个分区，并按从左到右、自上而下的顺序进行编号。14. 2.4.3分区基准面高度依据分区地形起伏和飞行安全条件等确定分区基准面高度，计算方法应符合附录B的规定。15. .5航线设计16. 2.5.1设计原则根据航摄任务需求进行航线设计，航线设计遵循以下原则：a）航线一般沿测区长轴方向，或综合考虑地貌条件、工作效率、气象条件和具体工作需要等因素而定，或沿地理南北、东西方向飞行；b）旁向重叠度一般不低于20%,在陡峭山区、高大建筑物密集的城镇地区、海岛、道路、管线、河流等测区航摄时，旁向重叠度设计可适当加大，具体要求应经过试验验证成图精度后，在技术设计书中明确；c）位于测区边缘的首末航线应设计在测区边界线外；d）每条航线首尾应超出测区边界线至少一个航线间隔长度。17. 2.5.2飞行速度确定飞行速度（地速）根据高光谱成像仪扫描周期和6.2.3所确定的地面分辨率确定，计算方法应符合附录B的规定。18. 2.5.3飞行高度确定飞行高度（相对航高、绝对航高）根据6.2.3所确定的地面分辨率确定，计算方法应符合附录B的规定。1.1 .5.4设计内容结合测区情况以及相机参数，对航线进行设计并制作航线示意图（见附录C）。航线设计内容包括：a）测区代号及范围；b）分区编号及范围；c）分区平均高程；d）分区最大高差；e）分区绝对航高；f）航线编号、长度及间隔；g）航带幅宽；h）每条航线起始点、进入点、飞出点和终止点的坐标。1.3 空域使用申请根据测区位置和航线高度，依法向空域管理部门申请空域使用。6. 4飞行前准备7. 4.1定标场布设8. 4.1.1布设要求在飞行实施前，应根据以下规定布设定标场：a）定标场宜设置在测区内或测区附近的醒目平坦处，宜采用移动定标场来保证每个架次都有对应的定标场；b）选择合格的定标板/布作为定标场；c）定标板/布具有光谱均匀性；d）定标板/布要均匀、平整，具有良好的朗伯体特性；e）定标场应分别选择反射特性均匀、面积宜不小于当前地面分辨率下5X5个像元的黑板/布、白板/布或灰板/布；白板反射率大于0.7,白布反射率大于0.5,黑板/布反射率小于0.3,灰板/布反射率介于白板/布与黑板/布之间。8.1 1.2定标场航线要求定标场航线应符合以下要求：a）根据定标场位置、地形起伏和飞行效率等情况，必要时单独设计定标场航线；b）计算定标场航线起始点和终止点的坐标（经纬度），