數字攝影立體平臺在電力線路選線中的應用

[摘要]結合溝里-湯道河110KV送電線路工程，闡述了在三維立體設計平臺3Dmp上開發的電力線路選線、測量軟件使用方法和作業流程，并對結果進行分析和評述。

[關鍵詞]數字攝影；立體配對片；正射影像；線路勘測

[中圖分類號]P231.5[文獻標識碼]A

0引言

高壓電力線路設計就是按照一定的原則規劃一條兩個變壓站之間最優的輸送線路。按照相關設計規程，設計一條優化的線路必須基于線路跨區內的地貌、地物和地質情況的平斷面圖和勘測數據，傳統的方法要實現這點是非常困難的，尤其是在山區，工作量大、工期較長、工作效率低下。

數據遙感圖像是地表的直接反應，具有數據現勢性強和信息直觀的特點，其信息可以反映地貌特征，為形成現勢性好的地形圖提供了可靠的數據源。利用高分辨率數字航測影像進行線路設計能夠提高線路設計效率和質量。在高壓輸電線路設計過程中，地形變化相對緩慢，利用已有的DEM（數字高程模型）數據建立平斷面模型，進行通視性分析、弧垂分析以及受力分析，則可以大大減少成本和提高工作效率。

數字攝影測量基于三維可視化設計平臺建設而成，其工作原理為以立體配對片為基礎，建立三維立體模型，立體配對片的生成原理是將DEM轉化為視差值，從而產生立體效果。

1線路勘測設計的三維系統

適普公司在基于以上原理的基礎上開發出了《架空輸電線路優化選線設計與平斷面量測軟件VirtuoZo ELE》。該軟件針對電力設計的軟件作業流程，從空三引入開始，到數據處理模塊，生成大場景模型，立體模型選線，平斷面排位及聯機，專題出圖成果輸出。該流程貫穿整個電力設計作業過程。以立體配對片為基礎，拼接整個區域的三維模型連續立體影像，實現了真正的“所見即所得”。在選取架空送電線路時，特別是山區線路，從整體上進行選擇和優化提供了方便。

2主要功能介紹

2.1創建模型：可以引入AAT空三成果文件生成STE模型；也可以引入海拉瓦空三成果文件生成STE模型；利用STE模型生成核線影像；核線匹配。

2.2數據處理：通過對VirtuoZo測區數據的恢復，可以快速建立工程，從對全測區模型進行批處理，經影像匹配和生成DEM步驟，可以快速生成DEM，并可全自動拼接DEM，使之生成大條帶DEM；根據空三成果生成DOM，可進行正射影像的無縫鑲嵌；生成STE模型的核線；自動根據范圍拼接DOM模型，生成大場景DOM模型。

2.3創建大場景：根據航帶上的STE模型生成MST模型；根據大場景的DOM和DEM生成VST模型。

2.4選線量測：能在立體場景中設計電力線路，并采集相關的地物地貌信息，以及線路的中心線、左右邊線、風偏線的斷面線，記錄在矢量文件中。能將電力設計線路和調繪數據已文本的形式導出；能真實、準確的反映采集的地物地貌信息，線路中心線，左右邊線等斷面信息。并在平面部分反映各個桿塔的累距，擋距等信息；能根據弧垂，呼高，塔形等信息實現塔位的添加、刪除、修改塔位、修改塔屬性等操作；能將平斷面信息導出成DXF、DWG、MAP、ORG等多種其他平斷面編輯軟件文件。

2.5聯機測圖：TL聯機，實現與TL軟件的實時聯機，實時采集平斷面信息；道亨聯機，實現與道亨軟件的實時聯機，實時采集平斷面信息。

2.6專題出圖：能夠將建立的三維模型按照范圍需求生成帶有等高線、帶有整飾信息的航帶圖、正射影像圖。對于斜飛的航帶，程序要支持對DOM進行旋轉成東西向后再整式出圖，出圖時將正射影像進行旋轉，減少白邊，正南正北的公里格網線變傾斜。

2.7三維漫游：利用正射影像和DEM數據創建三維場景，實現三維場景中自由漫游和沿選線成果飛行。

3工程應用實踐

我們選取了河北承德溝里-湯道河項目送電線路與傳統的作業模式進行比較。

3.1平斷面測量

溝里-湯道河送電線路項目全長35 km，均為山地。設計方2012年3月開始選線，采用傳統測量方式。進行了控制點布設，帶狀圖測繪，初選中線斷面測量，塔位設計工作，在道亨環境下完成。歷時一年時間。由于隨著季節的變化，植被遮擋嚴重，仍不能最終確定最終的塔位設計工作，所以采用架空輸電線路優化選線系統對其進行驗證。

我們采用2010年數字航空攝影資料，通過VirtuoZo測區數據的恢復，快速建立工程。在三維模型下初選線路，避開建筑物、礦區等與公路、河流的跨越角度等，設定初選中線，制作沿中線兩側各100米（1∶2 000）正射影像圖。以上工作4小時完成。

為了保證地形圖的現勢性，對制作沿中線兩側各100米范圍到實地進行調繪，調繪的內容包括：道路、河流、建筑物構筑物、已有電力設施及其屬性、跨越高度、植被的范圍種類高度、礦產范圍及種類等。兩人，三天完成。

在外業調繪的基礎上，在本系統內直接測量中心斷面和邊線斷面的采集，房屋、交叉跨越電力線、通信線以及危險點的量測、平面數據的量測，并對量測結果進行編輯修改、房屋面積和交叉跨越的統計，4小時完成，測圖效率極高。

我們針對原傳統方式成圖和在本系統成圖的同名點進行精度統計，其中誤差為±0.12米，滿足需要。

3.2電力線路選線設計

電力線路選線設計提供了對輸電線路的初選功能。利用系統集成的各種功能，設計人員能夠很方便地在三維場景中進行線路繪制、桿塔排位、輸入桿塔屬性信息等操作。

系統實現塔基斷面圖的自動繪制，便于設計人員及時查看點位設計的可行性，節約戶外勘察的時間和成本。在選線完成后，導入電力線路數據到系統的塔基斷面圖模塊，可以批量生成塔基斷面圖，以備存檔備查。

弧垂分析：根據桿塔之間中間點線路下垂的高度進行模擬分析。弧垂分析功能大大減少了野外勘測的工作量。以上工作1小時完成。

3.3三維模型自動生成

根據各個桿塔的位置信息，可實時生成桿（塔）三維模型及電力線路模型。設計人員可以進行電力線三維漫游，可360°查看塔位，可全景查看設計好的電力線路情況，還可以實時調整塔位的轉向和桿塔類型，而且三維模型漫游可錄制為可播放影像，但在道亨軟件設計的塔位不能轉入，能輸出.ORG格式數據，但不能讀取。

4結論

通過上述作業模式的比較結果可以看出，使用《架空輸電線路優化選線設計與平斷面量測軟件VirtuoZo ELE》生成整個區域的立體配對片，然后在立體影像中選擇路徑并進行線路設計，比傳統的方式更直觀、方便、快捷、高效率，使用自動采集斷面功能和手工采集平面數據能及時提供線路平斷面資料和沿線交叉跨越成果、房屋統計等資料，線路設計人員可以盡快確定路徑，提高工作效率。

該系統還有不完善的地方，特別是電力勘測設計廣泛應用的道亨數據不能實現共享和塔位設計轉入，有待改進。

參考文獻：

[1]查燕萍，張華平.數字攝影測量發展現狀與趨勢初探[M].國土資源遙感，2009.

[2]鄭小梅，鄧小軍.基于數字攝影測量的城市三維仿真模型的建設[M].科技資訊，2010.

作者簡介：鐘雙（1965-），女，工程師，研究方向：測繪工程。

王平（1973-），男，工程師，研究方向：航空攝影測量。