一、标准编号及标准名称
由中国国际科技促进会归口管理、桂林理工大学《无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量规范》（T/CI 481-2024）团体标准，于2024年9月2日正式发布实施。
二、标准制定背景
习近平总书记在2014年3月14 日强调“河川之危、水源之危是生存环境之危、民族存续之危，保护江河湖泊，事关人民群众安危，事关中华民族发展”。水资源开发、利用、保护、管理等涉水工程都需要获取水下三维地形数据。此外，我国还是一个海洋大国，拥有18000多公里的海岸线，水深在 50 米以下的近海区域面积达50万平方公里。而海岸带区域大部分的水下数据还是空白，这严重限制着党在十九大提出的“坚持陆海统筹，加快建设海洋强国”的战略。因此，在《国家海洋事业发展“十二五”规划》中近岸海域地形的精细勘测与测绘已被列入其中。国家测绘地理信息局制定印发的《2015 年测绘地理信息工作要点》也提出推动“海岛（礁）测绘二期工程”重大项目立项，与一期工程相比，二期工程的一个重点就是对海岛(礁)周边水域的水下测量。总的来说，水下地形数据的获取对于海洋强国的建设和中华民族的发展都至关重要。
三、规范制定的必要性
传统的水下地形测量大都采用船载多波束水下地形测量技术。目前，国内针对水下地形测量的技术标准主要是传统的多波束测量方法，如：①DZ/T 0292-2016海洋多波束水深测量规程，该标准规定了海洋多波束水深测量的总则、技术设计、仪器安装、海上测量、潮位测量、资料处理、成果图编制及成果资料汇交的要求，适用于海洋地质与地球物理调查中船载多波束水深测量以及河流、湖泊等水域地形地貌调查以及非船载多波束水深测量。②CH/T 7002-2018无人船载水下地形测量技术规程，该标准规定了无人测量船的总体要求、测量基准、测前准备、测线布设、野外施测、数据处理、质量检验以及上交成果等相关要求，适用于1:500、1:1000和1:2000比例尺的河流、湖泊、水库以及海岸带等区域的水下地形测量。③CH/T 7003-2021内陆水域水下地形测量技术规程，该标准规定了在湖泊.水库河流(含口门段)等内陆水域进行水下地形测量的技术要求、技术设计、控制测量、水深测量数据处理、水下地形图绘制、检查验收与资料提交等方面的方法和要求，适用于内陆水域1：500、1：1000、1：2000、1:5000、1：10 000、1：25 000、1：50 000比例尺的水下地形测量工作。④GB/T 42640-2023多波束水下地形测量技术规范，该标准规定了多波束测深系统的一般要求,以及系统配置、测量.数据处理、资料检验和上交资料 等的技术要求，适用于采用工作频率不低于95kHz、测深范围小于600m的多波束测深系统对沿海港口、航道进行的全覆盖水深测量、航行障碍物探测。但是，以上这些技术标准都是针对多波束水下地形测量指定的规范，该技术的作业范围有限，一些浅水区域不能覆盖，作业效率也不高，同时容易受到水面通行条件限制，仅能覆盖测量船通行的区域。
随着激光雷达技术的快速发展，无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量技术已经成为水下地形测量的新选择。相比于多波束水下测量技术，无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量技术具有测量范围广、作业效率高、不受水深、水下障碍物影响等优点，且能够测量船只无法到达的极浅水区域。而针对激光雷达水下地形测量而制定的规范只有GB/T39624-2020机载激光雷达水下地形测量技术规范，该技术规范机载激光雷达水下地形测量的基本要求.准备工作、数据获取、数据处理、成果质量检查和成果整理与上，适用于采用机载激光雷达测量技术进行深度不超过50m水域的水下地形测量作业。但是，该标准是针对有人机载激光雷达双频激光雷达水下地形测量。随着无人机的快速发展，无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量技术已相对成熟，并已应用于漓江等河流水下地形测量、水库、湖泊水下测量及近海岸、岛礁浅水区水下地形测量等方面。目前，无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量需求广泛，并呈现加快应用的趋势。
然而，针对无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量技术仍缺少统一的标准，导致作业流程不规范、数据格式不统一，无法保障数据质量，给无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量数据生产、成果应用等方面带来诸多不便，不利于无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量技术发展进步。因此，本项目建议制定 “无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量规范”，该标准的制定可以实现我国使用无人机载单波段水深测量激光雷达进行水下地形测量的标准化作业、流程化处理和规范化应用。
四、编制过程
1、前期准备工作
项目立项前，标准编制小组查阅、研读相关国内外文献，广泛搜集激光雷达水下地形测量相关的材料。同时，以漓江、乌桕滩等为例，开展了无人机载单波段水深测量激光雷达对水下地形测量的工程应用，积累了丰富的经验，并多次与相关行业人员进行调研、交流，广泛征求标准制定方面的意见和建议。
2、标准起草过程
团体标准立项通知公示后，标准编制小组首先组织了标注制定工作会议，各编写人员根据工作计划分工和编写要求开展了相关工作。在标准起草期间，编制小组主编单位及参编单位组织了数次内部研讨会和专家咨询会，经过多次修改，于2024年1月完成了标准初稿及编制说明的撰写⼯作。
3、工作计划
标准立项后计划9个月完成。
计划2024年1月提交标准初稿，2024年1月提交征求意见稿，2024年5月提交标准送审稿，2024年7月提交标准报批稿，2024年9月标准发布。
五、标准主要内容
本标准主要适用于无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量工作，包括以科学研究、生产实践等为目的湖泊、河流、水库、近海岸等水深20米以内的水下地形测量。其主要架构如图1所示。
图1 主要内容架构
该架构包括技术准备、数据获取、数据处理、数据产品制作、整理归档五大模块。下面分别介绍这些模块：
（1）技术准备
技术准备包括资料收集、需求分析、时空基准、现场勘察、技术设计书撰写等，其中资料收集是指收集测区已有的自然地理、水文、交通、水域周边地形图等已有的资料；需求分析是指分析本次测量目的，考虑是否完全满足；时空基准是指测区平面坐标系、高程基准以及深度基准等设定；现场勘察是到测区实地考察，为制定测量计划做准备；技术设计书撰写是指依据项目总体要求，对已有资料分析撰写本次测量的设计书。
（2）数据获取
数据获取包括综合检校、航线设计、数据获取要求、数据补测等；其中综合检校是指对仪器各个部分进行安置角检校、偏心差测量等；航线设计是指依据项目总体要求进行合理的航线规划；数据获取要求是指规范获取的数据的内容、格式等；数据补测是指由于各种原因导致获取的数据不符合项目需求而进行再次测量。
（3）数据处理
数据处理包括数据整理、波形数据处理、POS数据处理、点云数据处理、数据质量检查等；其中数据整理是指数据获取之后对数据进行整理和检查数据的完整性；波形数据处理是指对波形进行解算得到距离数据；POS数据处理是指对POS数据进行后处理得到载体的高精度姿态、位置数据；点云数据处理是指利用POS数据和距离数据进行点云解算和数据噪声去除；数据质量检查是指对点云数据进行质量检查。
（4）数据产品制作
数据产品制作包括数字高程模型制作、等高线制作、水深图制作等；其中数字高程模型制作是指利用点云数据地面点制作描述水下地形形态空间分布的产品；等高线制作是指制作描述水下地形变化起伏的地图产品；水深图制作是指按照一定比例尺和投影标准制作表示水深变化的地图产品。
（5）整理归档
整理归档包括原始数据质量检查与验收、数据处理质量检查与验收、成果质量检查与验收等。其中原始数据质量检查与验收是指对原始数据的质量进行检查和各级相关部门对原始数据进行验收；数据处理质量检查与验收是指对数据处理过程中数据处理的误差进行检查和各级相关部门对数据处理过程进行验收；成果质量检查与验收是指对项目最终成果进行质量检查和各级相关部门对其进行验收。
六、标准实施意义
标准化测量流程：该规范为无人机载激光雷达水深测量提供了统一的技术标准和操作指导，有助于规范各类测量活动，确保数据的可比性和一致性。
提升测量精度：通过实施该标准，可以有效提高水下地形测量的精度与可靠性，为后续的数据分析和应用奠定坚实的基础。
推动科技应用：该标准的出台促进了无人机技术和激光雷达技术在水深测量中的应用，推动了相关科技的发展，特别是在水利、海洋、环境监测等领域的应用。
保障安全与环保：规范的实施有助于在进行水下地形测量时，降低对生态环境的影响，同时确保测量工作的安全性，减少事故发生的可能性。
促进产业发展：该标准有助于形成行业的统一标准，促进相关设备和技术的研发与推广，推动无人机和激光雷达相关产业的发展。
数据支持决策：高质量的水下地形测量数据对于政府、科研机构及相关企业制定政策、进行科学研究及业务决策具有重要的参考价值。七、主要工程实践与产业化应用
1、技术准备：
在进行无人机搭载单波段水深测量激光雷达水下地形测量作业之前，需要进行充分的技术准备工作，这包括：资料收集、需求分析、现场勘查和技术设计书撰写。
对现场进行实地踏勘，收集的作业区域资料，并根据实际作业区域的水深概况、水底反射率、水漫衰减系数以及点云密度和精度要求作相应技术设计，选择合适的单波段水深测量激光雷达和飞行平台。
2、数据获取：
无人机搭载单波段水深测量激光雷达的数据获取是整个作业的核心环节。在数据获取阶段，包括：航线设计、数据采集、数据质量检查和综合检校。
无人机飞行应选择最有利的时间，选择水域无结冰、无雨雪的作业环境，实时监控系统的各项工作状态，确保其稳定，根据实际情况及时处理出现的问题；当检测到不符合飞行数据获取要求时，或者系统发生故障，应立即停止作业。
3、数据处理：
数据处理是保证测量结果准确性的重要环节，包括以下步骤：数据完整性检查、波形数据处理、POS数据处理、点云数据解算和点云数据航带平差。
数据获取完成之后，应对激光雷达、POS系统、飞行记录等数据进行整理并检查数据完整性，对采集到的原始数据进行质量检查，排除可能存在的噪声和误差。对原始数据进行滤波和去噪处理，提高数据的清晰度和可读性。将不同时间、不同位置采集的数据进行配准，确保数据的一致性。
4、成果制作：
基于经过处理的数据，可以生成各种产品以满足不同需求，包括：水深图、水下地形图、数字水深模型。
根据测量数据绘制水深分布图，显示水下地形的深度信息。利用处理后的数据生成水下地形模型，展现测量区域的地形特征。
5、整理归档：
完成产品制作后，需要对数据和产品进行整理归档，包括：数据存储与管理、报告撰写、归档保存：
将原始数据和处理后的产品进行分类存储，建立完善的数据管理系统。根据测量结果编写报告，总结分析测量成果，为后续应用提供参考。将所有相关数据、产品和报告进行归档保存，以备日后查阅和应用。
通过以上五个主要流程，无人机搭载单波段水深测量激光雷达水下地形测量作业可以高效地完成，为水下地形研究和相关应用提供了重要的数据支撑和技术保障
由中国国际科技促进会归口管理、桂林理工大学《无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量规范》（T/CI 481-2024）团体标准，于2024年9月2日正式发布实施。
二、标准制定背景
习近平总书记在2014年3月14 日强调“河川之危、水源之危是生存环境之危、民族存续之危，保护江河湖泊，事关人民群众安危，事关中华民族发展”。水资源开发、利用、保护、管理等涉水工程都需要获取水下三维地形数据。此外，我国还是一个海洋大国，拥有18000多公里的海岸线，水深在 50 米以下的近海区域面积达50万平方公里。而海岸带区域大部分的水下数据还是空白，这严重限制着党在十九大提出的“坚持陆海统筹，加快建设海洋强国”的战略。因此，在《国家海洋事业发展“十二五”规划》中近岸海域地形的精细勘测与测绘已被列入其中。国家测绘地理信息局制定印发的《2015 年测绘地理信息工作要点》也提出推动“海岛（礁）测绘二期工程”重大项目立项，与一期工程相比，二期工程的一个重点就是对海岛(礁)周边水域的水下测量。总的来说，水下地形数据的获取对于海洋强国的建设和中华民族的发展都至关重要。
三、规范制定的必要性
传统的水下地形测量大都采用船载多波束水下地形测量技术。目前，国内针对水下地形测量的技术标准主要是传统的多波束测量方法，如：①DZ/T 0292-2016海洋多波束水深测量规程，该标准规定了海洋多波束水深测量的总则、技术设计、仪器安装、海上测量、潮位测量、资料处理、成果图编制及成果资料汇交的要求，适用于海洋地质与地球物理调查中船载多波束水深测量以及河流、湖泊等水域地形地貌调查以及非船载多波束水深测量。②CH/T 7002-2018无人船载水下地形测量技术规程，该标准规定了无人测量船的总体要求、测量基准、测前准备、测线布设、野外施测、数据处理、质量检验以及上交成果等相关要求，适用于1:500、1:1000和1:2000比例尺的河流、湖泊、水库以及海岸带等区域的水下地形测量。③CH/T 7003-2021内陆水域水下地形测量技术规程，该标准规定了在湖泊.水库河流(含口门段)等内陆水域进行水下地形测量的技术要求、技术设计、控制测量、水深测量数据处理、水下地形图绘制、检查验收与资料提交等方面的方法和要求，适用于内陆水域1：500、1：1000、1：2000、1:5000、1：10 000、1：25 000、1：50 000比例尺的水下地形测量工作。④GB/T 42640-2023多波束水下地形测量技术规范，该标准规定了多波束测深系统的一般要求,以及系统配置、测量.数据处理、资料检验和上交资料 等的技术要求，适用于采用工作频率不低于95kHz、测深范围小于600m的多波束测深系统对沿海港口、航道进行的全覆盖水深测量、航行障碍物探测。但是，以上这些技术标准都是针对多波束水下地形测量指定的规范，该技术的作业范围有限，一些浅水区域不能覆盖，作业效率也不高，同时容易受到水面通行条件限制，仅能覆盖测量船通行的区域。
随着激光雷达技术的快速发展，无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量技术已经成为水下地形测量的新选择。相比于多波束水下测量技术，无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量技术具有测量范围广、作业效率高、不受水深、水下障碍物影响等优点，且能够测量船只无法到达的极浅水区域。而针对激光雷达水下地形测量而制定的规范只有GB/T39624-2020机载激光雷达水下地形测量技术规范，该技术规范机载激光雷达水下地形测量的基本要求.准备工作、数据获取、数据处理、成果质量检查和成果整理与上，适用于采用机载激光雷达测量技术进行深度不超过50m水域的水下地形测量作业。但是，该标准是针对有人机载激光雷达双频激光雷达水下地形测量。随着无人机的快速发展，无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量技术已相对成熟，并已应用于漓江等河流水下地形测量、水库、湖泊水下测量及近海岸、岛礁浅水区水下地形测量等方面。目前，无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量需求广泛，并呈现加快应用的趋势。
然而，针对无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量技术仍缺少统一的标准，导致作业流程不规范、数据格式不统一，无法保障数据质量，给无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量数据生产、成果应用等方面带来诸多不便，不利于无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量技术发展进步。因此，本项目建议制定 “无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量规范”，该标准的制定可以实现我国使用无人机载单波段水深测量激光雷达进行水下地形测量的标准化作业、流程化处理和规范化应用。
四、编制过程
1、前期准备工作
项目立项前，标准编制小组查阅、研读相关国内外文献，广泛搜集激光雷达水下地形测量相关的材料。同时，以漓江、乌桕滩等为例，开展了无人机载单波段水深测量激光雷达对水下地形测量的工程应用，积累了丰富的经验，并多次与相关行业人员进行调研、交流，广泛征求标准制定方面的意见和建议。
2、标准起草过程
团体标准立项通知公示后，标准编制小组首先组织了标注制定工作会议，各编写人员根据工作计划分工和编写要求开展了相关工作。在标准起草期间，编制小组主编单位及参编单位组织了数次内部研讨会和专家咨询会，经过多次修改，于2024年1月完成了标准初稿及编制说明的撰写⼯作。
3、工作计划
标准立项后计划9个月完成。
计划2024年1月提交标准初稿，2024年1月提交征求意见稿，2024年5月提交标准送审稿，2024年7月提交标准报批稿，2024年9月标准发布。
五、标准主要内容
本标准主要适用于无人机载单波段水深测量激光雷达水下地形测量工作，包括以科学研究、生产实践等为目的湖泊、河流、水库、近海岸等水深20米以内的水下地形测量。其主要架构如图1所示。
该架构包括技术准备、数据获取、数据处理、数据产品制作、整理归档五大模块。下面分别介绍这些模块：
（1）技术准备
技术准备包括资料收集、需求分析、时空基准、现场勘察、技术设计书撰写等，其中资料收集是指收集测区已有的自然地理、水文、交通、水域周边地形图等已有的资料；需求分析是指分析本次测量目的，考虑是否完全满足；时空基准是指测区平面坐标系、高程基准以及深度基准等设定；现场勘察是到测区实地考察，为制定测量计划做准备；技术设计书撰写是指依据项目总体要求，对已有资料分析撰写本次测量的设计书。
（2）数据获取
数据获取包括综合检校、航线设计、数据获取要求、数据补测等；其中综合检校是指对仪器各个部分进行安置角检校、偏心差测量等；航线设计是指依据项目总体要求进行合理的航线规划；数据获取要求是指规范获取的数据的内容、格式等；数据补测是指由于各种原因导致获取的数据不符合项目需求而进行再次测量。
（3）数据处理
数据处理包括数据整理、波形数据处理、POS数据处理、点云数据处理、数据质量检查等；其中数据整理是指数据获取之后对数据进行整理和检查数据的完整性；波形数据处理是指对波形进行解算得到距离数据；POS数据处理是指对POS数据进行后处理得到载体的高精度姿态、位置数据；点云数据处理是指利用POS数据和距离数据进行点云解算和数据噪声去除；数据质量检查是指对点云数据进行质量检查。
（4）数据产品制作
数据产品制作包括数字高程模型制作、等高线制作、水深图制作等；其中数字高程模型制作是指利用点云数据地面点制作描述水下地形形态空间分布的产品；等高线制作是指制作描述水下地形变化起伏的地图产品；水深图制作是指按照一定比例尺和投影标准制作表示水深变化的地图产品。
（5）整理归档
整理归档包括原始数据质量检查与验收、数据处理质量检查与验收、成果质量检查与验收等。其中原始数据质量检查与验收是指对原始数据的质量进行检查和各级相关部门对原始数据进行验收；数据处理质量检查与验收是指对数据处理过程中数据处理的误差进行检查和各级相关部门对数据处理过程进行验收；成果质量检查与验收是指对项目最终成果进行质量检查和各级相关部门对其进行验收。
六、标准实施意义
标准化测量流程：该规范为无人机载激光雷达水深测量提供了统一的技术标准和操作指导，有助于规范各类测量活动，确保数据的可比性和一致性。
提升测量精度：通过实施该标准，可以有效提高水下地形测量的精度与可靠性，为后续的数据分析和应用奠定坚实的基础。
推动科技应用：该标准的出台促进了无人机技术和激光雷达技术在水深测量中的应用，推动了相关科技的发展，特别是在水利、海洋、环境监测等领域的应用。
保障安全与环保：规范的实施有助于在进行水下地形测量时，降低对生态环境的影响，同时确保测量工作的安全性，减少事故发生的可能性。
促进产业发展：该标准有助于形成行业的统一标准，促进相关设备和技术的研发与推广，推动无人机和激光雷达相关产业的发展。
数据支持决策：高质量的水下地形测量数据对于政府、科研机构及相关企业制定政策、进行科学研究及业务决策具有重要的参考价值。七、主要工程实践与产业化应用
- 主要工程实践与产业化应用
1、技术准备：
在进行无人机搭载单波段水深测量激光雷达水下地形测量作业之前，需要进行充分的技术准备工作，这包括：资料收集、需求分析、现场勘查和技术设计书撰写。
对现场进行实地踏勘，收集的作业区域资料，并根据实际作业区域的水深概况、水底反射率、水漫衰减系数以及点云密度和精度要求作相应技术设计，选择合适的单波段水深测量激光雷达和飞行平台。
2、数据获取：
无人机搭载单波段水深测量激光雷达的数据获取是整个作业的核心环节。在数据获取阶段，包括：航线设计、数据采集、数据质量检查和综合检校。
无人机飞行应选择最有利的时间，选择水域无结冰、无雨雪的作业环境，实时监控系统的各项工作状态，确保其稳定，根据实际情况及时处理出现的问题；当检测到不符合飞行数据获取要求时，或者系统发生故障，应立即停止作业。
3、数据处理：
数据处理是保证测量结果准确性的重要环节，包括以下步骤：数据完整性检查、波形数据处理、POS数据处理、点云数据解算和点云数据航带平差。
数据获取完成之后，应对激光雷达、POS系统、飞行记录等数据进行整理并检查数据完整性，对采集到的原始数据进行质量检查，排除可能存在的噪声和误差。对原始数据进行滤波和去噪处理，提高数据的清晰度和可读性。将不同时间、不同位置采集的数据进行配准，确保数据的一致性。
4、成果制作：
基于经过处理的数据，可以生成各种产品以满足不同需求，包括：水深图、水下地形图、数字水深模型。
根据测量数据绘制水深分布图，显示水下地形的深度信息。利用处理后的数据生成水下地形模型，展现测量区域的地形特征。
5、整理归档：
完成产品制作后，需要对数据和产品进行整理归档，包括：数据存储与管理、报告撰写、归档保存：
将原始数据和处理后的产品进行分类存储，建立完善的数据管理系统。根据测量结果编写报告，总结分析测量成果，为后续应用提供参考。将所有相关数据、产品和报告进行归档保存，以备日后查阅和应用。
通过以上五个主要流程，无人机搭载单波段水深测量激光雷达水下地形测量作业可以高效地完成，为水下地形研究和相关应用提供了重要的数据支撑和技术保障
- 小结
