通知第39/2014/TT-BTNMT号关于使用LiDAR（激光检测和测距）技术建立数字高程模型的规定

通知

关于建立激光雷达扫描技术的数字高程模型的技术规定

1. 自愿家庭及社区戒毒人员中属于贫困家庭、政策性家庭、未成年人、社会福利对象、残疾人的 激光雷达扫描技术

____________

 

根据二零零二年一月二十二日国务院令第12/2002/号关于测绘和地图工作的规定；

根据2013年3月4日政府第21/2013/NĐ-CP号法令，关于自然资源与环境部的职能、任务、权限和组织结构；

鉴于越南国家测绘局局长、法规司司长和科技司司长的建议；

自然资源部部长发布关于使用激光雷达扫描技术建立数字高程模型的技术规定的通知。

第一章

总则

第一条 调整范围

本通知规定了使用激光雷达扫描技术建立数字高程模型的技术要求。

如有需要在激光雷达扫描过程中结合拍摄数字影像，则数字影像图的制作将按照本通知中的技术规定执行。

第二条 适用对象

本通知适用于负责测绘和地图管理的国家机关；在越南社会主义共和国领土上从事测绘和地图业务的组织和个人。

条3. 术语解释

在本通知中，下列术语定义如下：

1. 激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）：是一种通过受激辐射放大光的技术或设备。

2. 激光雷达（Light Detection And Ranging）：是一种利用激光测量距离的技术。

数字高程模型（DEM）：是表示地形表面高度的数字高程模型。

数字表面模型（DSM）：是从上方观察地球表面最顶层的数字表面模型。

数字影像图：是指经过地形高程影响校正、定位在所需地图坐标系中、采样符合所需地图比例尺、裁剪拼接成地图碎片并以相应地图碎片编号命名的数字影像产品。

EGM2008（地球重力模型2008）：是由美国发布的2008年地球重力模型，通常被称为全球2008地心引力模型。

IMU（惯性测量单元）：是一个包括加速度计和空间旋转角测量设备的惯性测量装置。

GNSS（全球导航卫星系统）：是通用名称，指使用卫星进行全球定位的系统，如美国的GPS、欧洲联盟的伽利略系统、俄罗斯的格洛纳斯系统以及中国的北斗系统等。

PDOP（位置精度衰减因子）：是一个精度衰减指标，表示由于GPS/GNSS卫星相对于一个GPS/GNSS接收机的位置关系而导致的三维定位精度的一个指标。

WGS-84（世界大地坐标系1984）：是1984年的世界大地坐标系，包括美国国防部公布的地球参考框架数据、参考椭球体和地心引力模型。

网格（GRID）：是一种特殊格式，用于存储数字高程模型和数字表面模型的网格形式，可以是二进制文件或ASCII码文件。

地理TIFF（GeoTIFF）：是一种特殊格式，用于存储带有地理定位信息的数字影像数据。

GNSS基准站：是一个已知精确坐标的GNSS接收机，用于向一定范围内的移动GNSS接收机分发改正信息，在后处理差分GNSS测量或实时差分GNSS测量中使用。

点云（Point cloud）：是一组具有坐标和高度的点集合，这些点是通过激光扫描数据处理确定的。

地面点（Ground points）：是地面点层，包括从地形表面移除覆盖物如建筑物、构筑物、植被等后的点。

非地面点（Non-ground points）：是非地面点层，包括从上方观察时覆盖地面物体表面的点。

超级数据（Metadata）：是描述数据特性的元数据，包括内容、格式、质量、条件和其他特性，以便指导访问方式、管理部门、访问地址、存储地点和数据保管方法。

LAS格式（LAS format）：是一种常用的存储和转换激光点云数据的格式。

强度（Intensity）：是反射强度，定义为反射光强与发射光强之比，主要受反射物体特性的影响。

强度图像（Intensity image）：是反射强度图像，表示存储激光反射强度并按灰度等级编码的数字影像文件。

第一次返回信号（First return）：是第一个反射信号。

最后一次返回信号（Last return）：是最后一个反射信号。

第二章

技术规定

条 4. 数高模型的数学基础

1. 数高模型按照VN-2000国家坐标系和参考系以及规定的子午线和中央经线建立，具体规定见总地政局于2001年6月20日发布的第973/2001/TT-TCĐC号通知关于应用VN-2000国家坐标系和参考系的规定。

2. 在构建数高模型时使用的高程系统是现行的国家高程系统。

3. 使用的Geoid模型是当前可用的最高精度的地方Geoid模型。在未建立地方Geoid模型且测量区域范围较小（约50km x 50km）的情况下，允许使用全球EGM2008 Geoid模型。如果未能建立地方Geoid模型但测量区域较大或位于山区，则必须为该区域建立精确的地方Geoid模型。地方Geoid模型的建设方案必须在技术设计-预算中明确列出。

4. 数高模型（DEM）通过LiDAR技术建立，并以网格形式或其他格式表示，视需求而定。

条 5. 利用LiDAR航空扫描技术建立数高模型和平面影像图的程序

利用LiDAR航空扫描技术建立数高模型和平面影像图的程序包括以下主要步骤：

第一步：准备工作。

第二步：LiDAR扫描和数字摄影。

第三步：数据处理。

第四步：建立数高模型和平面影像图。

第五步：产品检查和验收。

第六步：提交数据和产品。

条 6. 准备工作

1. 制定飞行扫描设计：按本通知第七条的规定执行。

2. 准备充分的人力、物力资源，用于任务和项目的实施。

3. 检定、检验和安装设备系统：

a) 设备系统必须按照制造商的规定进行飞行检定：检定周期、检定区域规模、检定点数量、检定点规格、平面精度、检定点的高度；

b) 定期飞行检验工作每年至少进行一次；

c) 在设备安装到飞机上之前，对地面设备系统进行检验；

d) 在飞机起飞前安装并检验设备系统。

4. 布置GNSS基站和气象值班组：按本通知第八条的规定执行。

5. 建立校准场：按本通知第九条的规定执行。

条 7. 制定飞行扫描设计

1. 数高模型建设项目（简称测量区）被划分为若干分区，以确保GNSS基站布置和LiDAR扫描及数字摄影工作的便利性。

2. LiDAR飞行扫描路线和数字摄影路线的设计原则是全面覆盖测量区，确保精度并节省成本。

3. 飞行路线设计所需的基本信息包括：确定分区边界、飞行高度、飞行方向、扫描路线的覆盖率、相机焦距、摄影的纵向和横向覆盖率、LiDAR和数字摄影设备的设置参数。

4. 允许使用专用软件进行飞行路线设计。

5. 飞行路线设计包括：

a) 主要飞行路线：相邻两条LiDAR扫描路线的横向覆盖率为30%。数字摄影确保纵向覆盖率为60%，横向覆盖率为30%。飞行范围必须超出测量区边界至少为飞行带宽度的1/5。飞行方向的选择取决于测量区的形状、地形条件和空域条件，以使飞行时间最短；

b) 辅助飞行路线的设计应确保与主要飞行路线交叉（优先垂直于主要飞行路线），以发现和减少系统误差和粗大误差；辅助飞行路线之间的最大间距为50公里。

6. 飞行高度、飞行速度、扫描角度、扫描频率、扫描带宽、扫描点密度等其他参数，根据LiDAR设备类型、飞机类型和需要建立的DEM精度，在技术设计-预算中予以说明。

条8. 布置和连接GNSS基准站及气象值班组

1. 每个分区必须布置2个GNSS基准站。从GNSS基准站到飞行扫描边界距离不得超过30公里，优先将GNSS基准站位置布置在测量区域中央。选择作为GNSS基准站的点必须在平面精度和平面高程精度上高于所需建立的DEM精度的1.4倍。

2. 在进行LiDAR飞行扫描过程中，必须在GNSS基准站连续接收双频信号，接收频率为每秒一次信号，在整个飞行扫描期间保持连续接收。GNSS接收机应在飞机启动前开启并接收信号，并在飞机停止后根据飞行值班组负责人的指令关闭。

3. 在施工期间，必须在整个测量区域或各个分区内布置气象值班组，以及时、可靠地向飞行值班组负责人报告该地区的天气变化情况，确保每次飞行的效果。

条9. 建立平面和高程校准场

1. 校准场的数量：取决于LiDAR飞行扫描范围、分区形状和分区内的地形特征来建立校准场。要求至少建立两个（02）校准场，用于平面和高程校准以及检查。

2. 布置校准场：校准场应根据测量区的地形特点合理布置，不应将校准场布置得太近，而应分布在测量区相对均匀的位置。

3. 选择校准场测量区域：校准场应选择在地形平坦、易于识别且有利于激光脉冲唯一反射的区域。在调查中选择校准场时，应优先考虑空旷地带、运动场、广场和主要道路。

4. 测量校准场：

a) 如果不能直接使用平面控制点和高程控制点进行详细点测量，则必须在学校准场上建立控制网；

b) 在每个校准场，使用如电子全站仪、水准仪、GNSS接收机等精确测量设备确定地面至少50个详细点的坐标和高程，以及至少5个与周围地物对比鲜明的地物图形，例如房屋、场地、草地。

5. 确定详细点坐标的误差规定在表1中。

表1

6. 如果不测量清晰的地物图形，则必须按照以下规定设置标记：

a) 标记必须设置在地形相对平坦且周围没有植被覆盖的区域。标记形状可以是圆形或十字形，其大小取决于激光脉冲反射点密度，条件是十字形的臂（或圆的直径）不得小于激光脉冲反射点之间距离的两倍。标记表面材料必须保证对激光脉冲有良好的反射性，并且颜色必须与周围地形形成高对比度；

b) 如果标记是圆形，则标记中心的坐标和高程必须在现场准确测定。如果是十字形，还必须测量四个臂的八个角点的坐标。确定各点坐标的误差规定在表1中。

条 10. 捷联激光雷达扫描和数字摄影

1. 安装在飞机上的GNSS接收机是双频GNSS接收机，其参数设置与GNSS基站相同。飞行时间的选择不仅取决于天气条件和飞行许可，还取决于GNSS卫星图形。仅在GNSS卫星图形的PDOP值小于4.0且飞机上的GNSS接收机以及GNSS基站同时接收到至少5颗强信号卫星的情况下进行飞行扫描。

2. 在将设备安装到飞机上时，应确保激光收发器的扫描角度和数字相机的拍摄角度不受机身和地板的阻碍。安装完成后，需精确测量各设备中心（GNSS天线、数字相机、激光收发器和惯性测量单元IMU）之间的偏移距离（dX、dY、dZ），精度达到厘米级。

3. 在进行激光雷达扫描和数字摄影过程中，必须持续监控设备运行状态、飞行扫描和摄影过程的变化，特别注意激光雷达扫描器的工作情况、飞行路径间的覆盖度、无数据或数据强度低的区域、积水区等，以决定是否需要立即补充飞行。

4. 完成主要航线和交叉航线后，须检查结果、卸载数据并备份，以便处理和计算。数据格式取决于具体的扫描设备类型。

5. 测量结束后，立即对激光雷达扫描和数字摄影的质量进行检查，包括飞行质量检查、空洞面积计算和错误分析，制定补飞计划。

条 11. 数据处理

1. 捷联激光雷达扫描结合数字摄影的数据处理流程主要包括以下步骤：

第一步. 计算飞行轨迹。

第二步. 根据飞行带生成点云并组合成块。

第三步. 通过转换参数和地球重力场模型，将点云数据转换为VN-2000坐标系和高程系统。

第四步. 使用校准的标准测量数据检查并平差点云数据。

第五步. 对点进行分类和过滤。

2. 飞行轨迹通过处理GNSS基站接收机和飞机上接收机之间的测量值来确定，使用随设备提供的软件确定每个GNSS信号接收时刻的天线中心、激光发射中心和相机中心的坐标和高度。经过处理后的平面位置和平均高度误差必须小于0.1米。

3. 点云数据中的WGS-84坐标和高程通过应用卡尔曼滤波处理激光发射中心的坐标和高程、激光测量数据和IMU测量数据来确定。

4. 经过处理后形成的点云中每个反射激光脉冲点的高度偏差不得超过所需建立DEM允许误差的三分之二。

5. 使用交叉航线的测量值来平差主要航线和交叉航线之间的数据。

6. 平面和高程数据的平差处理，通过专用软件基于确定的偏差值进行，具体如下：

a) 平面偏差值通过标准校准场地的测量点和点云或图像中的相应点确定；

b) 高程偏差值通过标准校准场地的测量点和点云中的相应点确定。

7. 利用专业软件自动将点云数据分类为地面点和非地面点，结合反射强度图像和同步拍摄的数字图像，用于建立DEM和DSM模型。

条 12. 建立数字高程模型和数字影像图

1. 建立数字高程模型和数字影像图的过程主要包括以下步骤：

第一步. 制作数字表面模型（DSM）、数字高程模型（DEM）以及强度影像，按地图分幅进行。

第二步. 计算影像的外方位元素。

第三步. 转换格式并增强影像质量。

第四步. 正射校正影像，建立数字影像图。

第五步. 标准化数字高程模型（DEM）。

2. 数字高程模型（DEM）是基于最终反射数据（Last return）建立的。数字表面模型（DSM）是基于首次反射数据（First return）建立的。

3. 强度影像在VN-2000坐标系中创建，基于激光强度数据，并用于点云数据分类。网格单元GRID值通过离散LiDAR点的强度值内插获得。强度影像的分辨率根据激光脉冲反馈点之间的平均距离确定。

4. 影像的外方位参数确定使用设备附带软件，基于GNSS、IMU测量数据和拍摄时间点的数据。

5. 使用专业软件将原始影像转换为GeoTIFF格式并增强影像质量。

6. 数字影像图基于从飞行扫描过程中获取的原始影像转换而来的数据建立，并作为标准化DEM和制作地形图的基础。影像图的分辨率根据激光脉冲反馈点之间的平均距离确定。

7. 标准化DEM需要利用调查结果和其他资料，特别是注意弱LiDAR强度区域和飞行拍摄时的淹水区域。必要时需进行实地补充测量。

8. 建立DEM所需的精度要求如下：

a) 不同分区飞行扫描的DEM片段之间的接边误差不得超过技术设计-预算允许的DEM误差的1.5倍；

b) DEM的绝对误差通过实地检查点评估。检查点集合中的高度测量值与从DEM内插的高度值之间的中误差不得超过技术设计-预算规定的DEM精度。误差限值不得超过中误差的两倍。检查值的偏差不得超过误差限值，误差限值范围内的检查值数量不得超过10%。

条 13. 检查验收产品

检查验收工作按照2007年2月12日由国土资源部发布的第2号通知《关于测绘和地图工程、产品检查、审核和验收的规定》执行。

条 14. 提交数据和产品

提交的数据和产品包括：

1. 扫描激光设备、IMU、GNSS、数字影像及中间计算结果的所有原始数据。

2. 存储为二进制GRID和ASCII格式的数字高程模型（DEM），并附有元数据（Metadata）。

3. 定义为LAS格式的点云数据文件。

4. 存储为GeoTIFF格式的数字影像文件。

5. 存储为二进制GRID和ASCII格式的数字表面模型（DSM），并附有元数据（Metadata），或根据要求存储为其他格式。

6. 外业测量结果：建立校正基准场、补充测量（如有）、GNSS基站测量、建立局部大地水准面模型（如有）。

7. 技术总结报告：详细说明使用的设备、处理软件、LiDAR飞行扫描参数、基于航带数据和校正基准场的平差结果、点云分类过滤结果、各处理步骤的误差评估、DEM的技术参数。

第三章

实施条款

第十五条 生效日期

本通知自2014年8月18日起生效。

条 16. 执行责任

各部委、相当于部委的机构、政府直属机构、各省、直辖市人民政府以及相关组织和个人负责执行本通知。

2. 在执行过程中，如遇问题，有关机关、组织和个人应及时向自然资源部反映，以供审议和决定。/。