DB41_T 2080-2020水土流失动态监测野外核查无人机应用技术规程.pdf

ICS 13.080 CCS B 11 41 河南省地方标准 DB41/T 20802020 水土流失动态监测野外核查无人机 应用技术规程 2020-12-30 发布 2021-03-30 实施 河南省市场监督管理局 发 布 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 总体要求.1 5 无人机与载荷类型.2 6 作业前准备.2 7 现场作业.3 8 现场作业后工作.4 9 数据处理与成果.4 10 无人机操作及辅助作业人员.5 11 紧急事故处理.5 附录 A（规范性）水土流失动态监测野外核查无人机作业计划与任务表.6 附录 B（规范性）水土流失动态监测野外核查无人机应急方案.7 附录 C（规范性）无人机完备性检查项目.8 附录 D（规范性）水土流失动态监测野外核查无人机作业信息记录表.11 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。本文件由河南省水利厅提出并归口。本文件起草单位：河南省水土保持监测总站、中国水利水电科学研究院、河南省嵩县水土保持科学研究所、北京易测天地科技有限公司。本文件主要起草人：衣强、宋文龙、张红峰、闫俊飞、李泮营、靳春香、段媛媛、孙涛、付媛媛、孙俊青、刘春洋、李红星、张岩、郭伟红、郭华、刘云、李志平、刘杰、刘明欣、徐建昭、程焕玲、苗玉霞、程瑞芳、丁立、高翔、潘文玲、赵胜朝、李伟华、张聿锋、张静、卢宁、张芳、张颢文、谷启、孙国静、肖航、栗营、金凯。引言 为贯彻中华人民共和国水土保持法、中华人民共和国水土保持法实施条例和河南省实施办法，规范无人机在水土流失动态监测野外核查中的应用，保证水土流失动态监测成果的科学性和合理性，特制定本文件。水土流失动态监测野外核查无人机 应用技术规程 1 范围 本文件规定了水土流失动态监测野外核查无人机应用总体要求、无人机与载荷类型、作业前准备、现场作业、现场作业后工作、数据处理与成果、无人机操作及辅助人员、紧急事故处理等。本文件适用于水土流失动态监测野外核查无人机操作应用。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/T 20465 水土保持术语 SL 277 水土保持监测技术规程 SL 592 水土保持遥感监测技术规程 3 术语和定义 GB/T 20465、SL 277和SL 592界定的术语和定义适用于本文件。4 总体要求 水土流失动态监测工作中，以下情况宜应用无人机开展野外核查工作：4.1 a)受自然地理条件限制，在人员、车辆难以到达区域开展野外核查工作；b)大范围、集中连片开展野外核查工作；c)在山地、丘陵和岗地开展林地、园地郁闭度和草地盖度现场调查工作；d)对植被指数（NDVI）计算得到的植被覆盖度反演结果进行验证复核；e)开展区域地形数据获取、人为水土流失调查、重点治理工程调查等工作；f)其它宜应用无人机的情况。无人机作业人员应熟悉水土流失动态监测野外核查业务，明确每次作业目标和任务。4.2 应通过电子地图或野外踏勘，事先了解作业区域情况。4.3 事先了解天气情况，地面 4 级风以上、降雨、雷电、大雾（能见度小于 200 m）等严重影响飞行4.4 安全的天气禁止飞行作业。提前做好无人机组件、电池电量、存储卡等检查工作。4.5 无人机作业宜 2 人以上配合实施。4.6 勘查无人机野外作业区域的地形地貌、下垫面状况、高大建筑物和设施的位置等，综合确定无人4.7 机起降点。高压变电站、高压线 100 m 范围内严禁无人机作业。4.8 铁路和高速公路两侧 300 m 范围内、高铁线路 500 m 范围内、省级以上公路两侧 50 m 范围内均严4.9 禁无人机飞行作业。无人机野外作业时应携带安装水土保持无人机应用软件的移动工作站，可及时处理数据，检查并4.10 排除存在的作业问题。5 无人机与载荷类型 无人机类型 5.1 按无人机平台结构与气动布局，无人机划分为多旋翼无人机、固定翼无人机、无人直升机和其它类型等。野外核查飞行作业面积小时，宜采用四旋翼或六旋翼微小型无人机。较大区域野外核查时，可选用固定翼无人机。载荷类型 5.2 水土流失动态监测野外核查时，宜采用可见光相机载荷。6 作业前准备 计划与任务制定 6.1 根据水土流失动态监测野外核查任务，按附录A规定填写作业计划与任务表，制作作业区域底图（包括行政信息、地形信息及下垫面卫星影像等）。空域申报 6.2 应向有关空域管理部门申报、申请或登记无人机作业空域。气象信息收集分析 6.3 无人机作业应收集气象部门正式发布的风力、降雨、大雾预警、气温和雷电等信息，并根据具体作业任务、无人机性能和地面操控人员技术条件等，分析判断能否开展作业任务。作业区域地形与下垫面信息收集分析 6.4 作业区域地形与下垫面信息应收集分析作业区域地图、地形图、卫星影像和文字资料等信息，初步划定航飞区域范围。航飞区域与航线规划 6.5 应综合核查任务、电子围栏、禁飞区、无人机有效续航时间、航飞面积与空间分辨率需求、起降方式、航飞高度等因素，通过地面控制系统初步规划航飞区域（位置、形状、面积）和航线。应急方案 6.6 误操作、常见故障、失联和坠毁等可能出现的无人机野外作业紧急情况，按附录B规定处理。无人机完备性检查 6.7 作业前应对无人机设备开展完备性检查，按附录C规定填写无人机机体完整性检查、地面控制站检查和电池检查等项目。7 现场作业 野外核查航飞区域现场踏勘 7.1 根据前期资料收集与分析，到达野外核查航飞区域后，首先应进行现场踏勘，根据具体作业任务，观察航飞区域地形地貌、土地利用、植被、高大设施以及影响飞行安全的设备设施分布等情况，按附录D规定填写现场信息。起降点选择 7.2 根据现场踏勘情况，选定周边10 m范围内无高于10 m建筑物、设施和植被,开阔性较好、地势平坦的区域为无人机起降点，地面有高于10 cm的杂草或大块砾石，宜铺上飞行专用保护材料。起降点的位置应满足起降点高程加上无人机航飞高度大于航飞区域内的最高地物。起降点位置应规避高大地物，宜设在接近航飞区域中心的位置，航飞区域内确无合适起降点，宜选择接近航飞区域外的合适地点作为起降点。气象条件观察 7.3 气象条件观察内容包括风速、风向、光照、降水、雷电、温度、可见度等，地面风力大于4级或有降水、雷电、能见度小于200 m等情况不宜飞行。气温低于0 时，电池应保温存放。无人机安装与检查 7.4 安装无人机应符合安装程序和安全性要求。应检查螺旋桨是否安装牢固、镜头与云台固定装置是否拿掉、电池电量是否充足、通信链路信号是否畅通、导航卫星数目是否符合要求、底图是否更新并清晰显示等。航飞区域确定 7.5 根据现场勘查和底图对作业前初步规划的航飞区域范围进行确定。航线确定 7.6 根据现场勘查和划定的航飞区域形状、面积，对作业前初步规划的无人机巡航路线进行确定。无人机航飞参数设置 7.7 无人机航飞参数主要包括工作模式、航飞高度、航向和旁向重叠率、飞行速度、返航高度、返航条件等。无人机航飞宜采用自动飞行模式，在飞行条件不允许、小范围航飞作业、单独拍照或录制视频等情况下，可采用手动飞行模式。根据作业区范围、航片分辨率要求、地形、地物高度、起降点位置等，合理确定航飞高度，航飞高度宜为50 m200 m，根据正射影像和地形信息提取要求，航向与旁向重叠率设置，在平原区宜大于65%，在山地、丘陵和岗地宜大于75%。安全作业要求 7.8 无人机起飞前应清理作业现场，防止螺旋桨气流卷起砂石。无人机操作人员应与无人机保持3 m以上距离，其他人员应保持5 m以上距离。观察无人机作业状态 7.9 无人机起飞后，操作人员应注意观察地面控制站数传及信号连接情况、地面控制站报警情况和无人机空中飞行情况，随时应对紧急情况。8 现场作业后工作 确定航飞区域作业完成 8.1 无人机降落后应确定航飞任务是否完成。航拍数据下载 8.2 航飞任务完成后，宜及时从存储卡下载存储无人机航片，防止出现紧急状况造成无人机航片丢失。遇较大风力等情况造成无人机镜头严重抖动，宜现场处理无人机航片，航片质量太差无法完成数据拼接处理等任务，待自然条件好转后重新航飞作业。拆解、清理与收纳无人机组件 8.3 航飞任务完成后，应及时拆解、清理与妥善收纳无人机组件。完成作业信息记录表填写 8.4 航飞任务完成后，按附录D规定及时填写作业信息，并妥善保存。存放与维护无人机设备 8.5 每次无人机航飞作业后，在转场途中或返回住地，妥善存放无人机设备，区分存放已用和未用电池，并及时给电池充电。清理航飞作业现场 8.6 航飞任务完成后，应收集带走产生的垃圾物品。9 数据处理与成果 航片数据格式 9.1 航片数据宜为.jpg或.tif格式。航片空间分辨率 9.2 航片空间分辨率应优于0.2 m。视频数据格式 9.3 视频数据宜为.MP4或.MOV格式。视频空间分辨率 9.4 视频空间分辨率优于0.2 m，清晰流畅。正射影像（DOM）9.5 正射影像（DOM）宜由水土保持无人机应用软件拼接生成，宜为.jpg或.tif格式，空间分辨率应优于0.2 m。相邻航片同地物表现不一、拼接成图存在颜色失真时，应通过相关处理满足关键地物定量量测要求。数字高程模型(DEM)9.6 数字高程模型（DEM）宜由水土保持无人机应用软件处理生成。宜为.img或.tif格式。结合地面定标点，精度应优于1:10000比例尺。点云或三维模型 9.7 点云或三维模型宜由水土保持无人机应用软件处理生成，对无人机航飞区域下垫面三维建模与立体展示。数据处理效率 9.8 水土保持无人机应用软件宜具备简单步骤快速生成正射影像（DOM）、数字高程模型（DEM）和三维点云等数据的功能，百张航片处理时间小于60 min，宜采用国产软件。定量量测与专业信息提取 9.9 水土保持无人机应用软件宜具备在无人机航测数据成果基础上，进行距离、面积、体积、高差、坡度、土石方等定量量测和快速提取土地利用、植被覆盖度等信息的功能。10 无人机操作及辅助作业人员 年龄与资格 10.1 年满18周岁，身体健康，并经过专业培训机构培训取得相应的上岗资格证。遵守相关法规 10.2 遵守国家有关部门颁布的航空器管理法律法规。严禁酒后操作 10.3 酒后不得操控无人机。配备远程沟通交流设备 10.4 应配备对讲机和望远镜，保持沟通顺畅，及时察看无人机飞行状态。配备防护用具 10.5 宜配备具有相关保护功能的服装、手套、安全帽和防炫光眼镜等。11 紧急事故处理 出现紧急情况与事故时，按附录B规定及时处理、做好记录。附录A （规范性）水土流失动态监测野外核查无人机作业计划与任务表 水土流失动态监测野外核查无人机作业计划与任务表应符合表A.1规定。表 A.1 水土流失动态监测野外核查无人机作业计划与任务表 记录项目及内容 核查目标 核查内容 作业区域 经纬度：所属流域：行政区：作业面积 作业时间 需要准备的辅助数据 无人机编号 计划航飞架次 野外核查人员 作业区域底图 填表人：附录B （规范性）水土流失动态监测野外核查无人机应急方案 水土流失动态监测野外核查无人机应急方案应符合表B.1规定。表 B.1 水土流失动态监测野外核查无人机应急方案 紧急情况 应对措施 镜头与云台固定装置未取下，影响镜头转向 无人机返航，取下相关固定装置。存储卡未安装 无人机返航，安装存储卡。螺旋桨脱落 无人机返航，安装螺旋桨。电池电量不足，无法完成航飞任务 起飞前设置了电量不足自动返航选项，等待无人机返航，安装新电池继续执行任务；未设置，通过地面控制站尽快让无人机返航。无人机与地面控制站信号连接中断，报警声起 起飞前设置了执行完任务或电量不足自动返航选项，等待无人机返航；设置了信号中断立即返航，无人机即刻返航；在手动操作模式，尝试移动位置恢复信号连接，或确保飞机在可视范围，返航。无人机信号丢失，长时间无法恢复 观察地面控制站数传信号和图像更新情况，飞机出现悬停情况，记录经纬度信息确定无人机位置，通过地面控制站返航功能按钮尝试让飞机返航。发生与障碍物相撞事故或坠毁 通过记录下的最后影像经纬度信息，导航寻找机体。出现严重事故，危及人身安全与重大财产安全 拨打 110 报警或当地报警求助电话。附录C （规范性）无人机完备性检查项目 C.1 无人机机体完整性检查项目应符合表 C.1 规定。表 C.1 无人机机体完整性检查项目 外壳 裂痕 条数 长度 是否影响完整性 螺丝 螺丝部位 个数 有无异常 处理措施 电机 电机部位 有无杂音 接口情况 备注 连接接口 连接处部位 咬合情况 接口表面情况 备注 起落架 有无缺损 起落是否正常 填表人：C.2 无人机地面控制站检查项目应符合表 C.2 规定。表 C.2 无人机地面控制站检查项目 操作系统 开机时间 垃圾清理 是否流畅 外观情况 飞控软件 软件开启情况 参数设置 界面设置 备注 数据备份 飞行数据备份 影像备份 连接接口 视频接口测试 USB 接口测试 电源接口测试 其他接口情况 地面站电池 预测工作时间 实际工作时间 充放电维护 备注 填表人：C.3 无人机供电电池检查项目应符合表 C.3 规定。表 C.3 无人机供电电池检查项目 电池外表 外壳是否完整 有无破损 是否漏液 备注 电池芯 电池数目 满电数目 缺电量 备注 填表人：附录D （规范性）水土流失动态监测野外核查无人机作业信息记录表 水土流失动态监测野外核查无人机作业信息记录表应符合表D.1规定。表 D.1 水土流失动态监测野外核查无人机作业信息记录表 记录项目及内容 航飞区域 经纬度：所属流域：行政区属：作业时间 年 月 日 操作及辅助作业人员姓名 航飞区域地形 平原 山地 丘陵 水域 其他 土壤侵蚀 分区类型 风蚀 水蚀 冻融 其他 土地利用主要类型 高建筑物情况 是 否 高度 米 任务预计航飞面积 平方公里 是否有合适起降点，位置 是 否 经纬度：起降点周围环境描述 空域及任务是否已报备相关管理部门 是，管理部门名称：否 地面定标点数量 与位置 个 经纬度：环境温度 光照情况 风速 米/秒 是否有雷电 是 否 导航卫星数目 个 链路信号强弱 风向 是否有降雨、降雪 是 否 周边是否有敏感区，类型 是 否 无人机型号 飞行速度 米/秒 航高 米 载荷型号 航向重叠度 旁向重叠度 飞行模式 自动手动 返航模式 返航高度 米 无人机工作状况 作业前 正常 不正常，出现的问题：作业中 正常 不正常，出现的问题：作业后 正常 不正常，出现的问题：实际作业面积 平方公里 作业开始与结束时间 开始时间：时 分 结束时间：时 分 其他情况记录