IEEE Std 1936.2-2023 Фотограмметрический технический стандарт IEEE для гражданского освещения и малых беспилотных авиационных систем для проектирования воздушных линий электропередачи

Стандартный №: IEEE Std 1936.2-2023
Дата публикации: 2023
Разместил: Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
Последняя версия: IEEE Std 1936.2-2023

сфера применения

Обзор стандарта и техническая база

IEEE Std 1936.2-2023 «Технический стандарт фотограмметрии гражданских легких и малых беспилотных летательных аппаратов в проектах воздушных линий электропередачи» — это профессиональный технический стандарт, разработанный Комитетом по стандартам доступа и основных сетей IEEE Communications Society и официально выпущенный 15 февраля 2023 года. Этот стандарт устанавливает всеобъемлющий набор технических спецификаций для применения гражданских легких и малых беспилотных летательных аппаратов при обследовании и проектировании проектов воздушных линий электропередачи.

Благодаря развитию и прорывам в технологии обработки данных фотограмметрии легких и малых беспилотных летательных аппаратов, дроны, благодаря своей гибкости и удобству, постепенно стали важным техническим средством для получения данных обследования для проектов воздушных линий электропередачи. Однако, в связи со сложностью обработки данных фотограмметрии с БПЛА и особыми требованиями к результатам съемки в проектах воздушных линий электропередачи, необходимо уточнить технические требования, показатели точности и результаты данных каждого этапа фотограмметрии с помощью легких и малых беспилотных летательных аппаратов в соответствии с требованиями съемки и проектирования проектов воздушных линий электропередачи, чтобы гарантировать, что результаты, полученные с помощью фотограмметрии с помощью легких и малых беспилотных летательных аппаратов, соответствуют требованиям проектирования воздушных линий электропередачи.

Область применения стандарта и требования к оборудованию

Настоящий стандарт применим к фотограмметрии с помощью беспилотников на этапах съемки и проектирования новых или модернизированных проектов воздушных линий электропередачи и может быть использован в качестве справочного материала на этапах строительства, эксплуатации и технического обслуживания. Стандарт четко определяет технические параметры гражданских легких и малых БПЛА:

Тип оборудования	Технические требования	Показатели параметров
Летающая платформа	БПЛА с неподвижным или винтокрылым крылом	Питание от аккумуляторной батареи или топлива
Требования к массе	Масса пустого	0,25 кг~25 кг
Эксплуатационные характеристики	Максимальный радиус действия	≤15 км
Высота полета	Максимальная рабочая высота	≤1 км
Оборудование для выполнения миссии	Цифровая камера	≥21 мегапиксель

В стандарте особо подчеркивается, что в особых районах с особенно сложным рельефом и особенностями, такими как леса, пустыни и водоемы, безопасность или точность фотограмметрии БПЛА могут быть снижены, и поэтому следует тщательно оценить осуществимость технического маршрута.

Технические требования к аэрофотосъемке с БПЛА

Разработка плана аэрофотосъемки

При разработке плана аэрофотосъемки следует использовать существующие данные DEM, DOM, DLG и DRG, включая следующее содержимое:

Область аэрофотосъемки, зоны аэрофотосъемки или деления маршрутов, вылеты и т. д.
Масштаб аэрофотосъемки, масштаб картографирования и фотографическое разрешение на местности
Тип цифровой камеры, технические параметры и параметры вспомогательных приборов
Формат данных, методы хранения и передачи и т. д.

Требования к техническим показателям для аэрофотосъемки: Продольное перекрытие должно быть более 65%, а боковое перекрытие должно быть более 45%; В таких районах аэрофотосъемки, как крутые горные склоны, городские районы с плотной застройкой, острова, дороги, трубопроводы и реки, перекрытие следует соответственно увеличить.

Требования к аэрофотосъемке

Перед началом аэрофотосъемки необходимо провести обследование местности, чтобы изучить особенности рельефа, дорожное движение, растительность, населенные пункты, местные обычаи и другие условия, а также определить методы и места взлета и посадки. Перед полетом следует проверить напряжение аккумулятора дрона или уровень топлива, пульт дистанционного управления, состояние дрона перед взлетом, каналы связи и систему хранения данных.

Параметры аэрофотосъемки	Общие требования	Ограничительные требования
Угол наклона изображения	≤12°	≤15°
Угол поворота изображения	≤15°	≤25°
Продольное перекрытие	＞65%	≥53%
Боковое перекрытие	＞45%	≥35%

Характеристики контрольной съемки и картографирования

Базовая контрольная съемка

Базовые контрольные точки следует выбирать на основе базовых станций, установленных во время аэрофотосъемки, и равномерно распределять вдоль линий электропередачи. Среднее расстояние между соседними контрольными точками не должно превышать 10 км. Точность измерений базовой контрольной сети в плане требует, чтобы относительная средняя квадратическая ошибка (СКО) самого слабого края была не более 1/20 000, а точность измерения высот требует, чтобы средняя квадратическая ошибка (СКО) измеренной разницы высот была не более 15 мм на километр.

Фотографическая контрольная съемка

Система координат фотографических контрольных точек должна соответствовать системе координат базовой контрольной сети в районе съемки. Средняя квадратическая ошибка (СКО) и средняя ошибка высоты (СКО) фотографических контрольных точек относительно соседних базовых контрольных точек не должны превышать 0,2 м и 0,1 м соответственно.

Фотографические контрольные точки могут быть разложены либо методом одного маршрута, либо методом региональной сети:

Метод одного маршрута: пара точек контроля уровня размещается на каждом конце маршрута в качестве точек контроля уровня, а несколько пар точек контроля уровня равномерно распределяются посередине в соответствии с длиной маршрута.
Метод региональной сети: ряд точек контроля уровня размещается на каждом конце маршрута в качестве точек контроля уровня, а несколько рядов точек контроля уровня равномерно распределяются посередине в соответствии с длиной маршрута.

Требования к картографированию

В качестве базовых карт для картографирования следует использовать аэрофотоснимки, фотомозаики и ортофотопланы. Перед картографированием путь маршрута, географические названия и названия других объектов рельефа, которые влияют на маршрут, который был обследован, должны быть перенесены на картографическую пленку с использованием предварительно изготовленной карты маршрута и информации мелкомасштабной топографической карты.

Уравнивание должно выполняться с использованием комбинации внутренней интерпретации, полевой корректировки и инструментальных измерений: внутренняя интерпретация должна выполняться с использованием таких методов, как стереонаблюдение и распознавание изображений; полевую корректировку следует выполнять для форм рельефа, которые трудно точно интерпретировать; и инструментальные измерения должны использоваться для дополнения вновь добавленных форм рельефа, изменений рельефа и других важных форм рельефа, которые влияют на план проекта.

Технические характеристики обработки аэрофотоснимков

Аэротриангуляция

Аэротриангуляция обычно включает в себя ввод изображения, внутреннее ориентирование, относительное ориентирование, абсолютное ориентирование и расчет блочной корректировки. Файлы камеры должны создавать файлы внутренней ориентации на основе размера пикселя камеры, фокусного расстояния, координат главной точки изображения и параметров искажения.

Перед вычислением абсолютной ориентации необходимо выполнить обнаружение грубых ошибок в связующих точках и опорных точках изображения для устранения или исправления любых грубых ошибок. При использовании аэротриангуляции с использованием ГНСС необходимо импортировать координаты места установки камеры и элементы внешнего ориентирования изображения для совместной корректировки. Необходимо включить значения системных поправок, такие как компоненты антенны ГНСС и эксцентриситет инерциального измерительного блока (IMU).

Категория местности	Средняя ошибка положения плоскости (м)	Средняя ошибка высоты (м)
Равнина	0.8	0.3
Земля Хиллари	0.8	0.5
Горная местность	0.8	0.5
Высокогорная местность	0.8	0.8
Площадь городской застройки	0,6	-

Создание ЦМР/ЦМР

ЦМР должны автоматически создаваться на основе плотных облаков точек, полученных с помощью аэротриангуляции. ЦМР не следует создавать вручную. Шаг сетки результатов ЦМР/ЦМР не должен превышать 5 м, а значения высот должны округляться до ближайших 0,1 м.

Точность ЦМР следует разделить на три уровня, а ошибка высоты ЦМР на каждом уровне точности должна соответствовать следующим требованиям:

Категория местности	Точность первого уровня (м)	Точность второго уровня (м)	Точность третьего уровня (м)
Равнина	0,40	0,50	0,75
Земля Хиллари	0,50	0,70	1,05
Горная местность	1,20	1,50	2,25
Горная местность	1,50	2,00	3,00

Точность ЦМР в зоне действия линии электропередачи должна соответствовать требованиям первого уровня. Точность в пределах 100 м по обе стороны от линии должна быть не ниже второго уровня, а точность в остальных зонах не ниже третьего уровня.

Требования к производству DOM

Разрешение на местности DOM должно соответствовать следующим требованиям: ≤0,10 м при масштабе 1:1000, ≤0,20 м при масштабе 1:2000, ≤0,50 м при масштабе 1:5000 и ≤1,00 м при масштабе 1:10000.

Среднеквадратическая погрешность положения плоскости DOM не должна превышать 0,6 мм, как показано на карте, в ровных и холмистых районах, и не должна превышать 0,8 мм, как показано на карте, в горных и высокогорных районах. В процессе цифровой коррекции изображения для повторной выборки изображения можно использовать метод ближайшего соседа, билинейную интерполяцию или интерполяцию бикубической свертки.

Технические характеристики трехмерного цифрового картографирования

Планарное поперечное картографирование линий электропередачи

Планарное поперечное картографирование линий электропередачи может быть выполнено с использованием ручного стереоснимка или крупномасштабного съемочного материала, созданного с использованием DOM и DEM. При использовании DEM для автоматического извлечения сечений расстояние между точками должно определяться на основе рельефа местности и не должно превышать 5 м.

Если земля покрыта густой растительностью, высота точек рельефа должна быть скорректирована с учетом высоты растительности на основе результатов картографирования. Здания, дороги, трубопроводы, реки, водохранилища, пруды, рвы, гробницы, выступы и крутые обрывы, которые могут повлиять на линии электропередачи, должны быть нанесены на план.

Трехмерное цифровое топографическое картографирование

Трехмерное цифровое топографическое картографирование должно проводиться с использованием полностью цифровой фотограмметрии. Можно использовать полевое картирование с последующей геодезией или интерпретацию трёхмерной модели в помещении с последующей полевой проверкой, дополнительной геодезией и дополнительными корректировками. Диапазон сканирования трёхмерной модели должен быть максимально ограничен центром модели, а свободные края карты должны быть отмерены на 1 см за пределами контурной линии. Все точно интерпретируемые формы рельефа и объекты должны быть запечатлены на трёхмерном картографировании. Элементы, которые невозможно точно интерпретировать (включая скрытые области, тени и небольшие независимые объекты), должны быть захвачены, отмечены и подтверждены геодезической съёмкой.

Техническое направление	Тенденция развития	Влияние на стандарты
Технология датчиков	Слияние данных нескольких датчиков, таких как мультиспектральные, гиперспектральные и лидарные	Технические требования к слиянию данных нескольких датчиков необходимо расширить
Технология искусственного интеллекта	Автоматическое распознавание, классификация и извлечение наземных объектов с помощью ИИ	Необходимо сформулировать стандарты контроля качества для картографирования с помощью ИИ
Технология обработки в реальном времени	Периферийные вычисления, 3D-реконструкция в реальном времени	Технические показатели для обработки данных в реальном времени должны быть стандартизированы
Технология автономного полета	Интеллектуальное уклонение от препятствий, автономное планирование маршрута	Технические требования безопасности для автономного полета должны быть обновлены