無人機攝影測量技術在電力系統中的應用研究

國網河南省電力公司駐馬店供電公司 李明明 丁 淼 秦宇翔

無人機攝影測量技術在電力系統中的應用研究

國網河南省電力公司駐馬店供電公司 李明明 丁 淼 秦宇翔

在目前的電力工程施工中存在著工期短、路徑有限的特點。為了有效的獲取施工區域的地貌特征情況，需要對電力工程施工區域進行航拍。無人機測量技術是近幾年來一種快速發展的測繪技術，通過將無人機應用于實際的電力工程測繪中，可以大大減小電力工程施工的成本開支，同時還可以根據對無人機拍攝圖像的處理獲取更加真實的環境狀況。不僅如此，與傳統的人工測繪相比，無人機測繪技術具有低成本、全天候的優勢，能夠幫助施工單位及時獲取圖像信息，對于提升施工效率、降低勞動強度具有重要意義。本文主要針對無人機測量技術進行研究，并且結合電力系統的實際情況，對無人機在其中的應用進行分析，以期更好的改進我國的電力系統測繪水平。

無人機；攝影測量；電力系統

隨著我國經濟社會的發展,對于電力供應呈現出快速增長的趨勢,而這也極大的推動了我國的電力工程建設步伐。目前我國的電力系統工程項目呈現出工期緊、路徑有限的特點。在電力系統的建設過程中,為了充分了解電力系統的內部結構和周圍的環境信息,就需要對施工區域進行攝影和測量。對于傳統的攝像手段,往往需要較好的成本,而且整個過程都具有較高的風險。而相比之下,無人機攝像技術就可以很好的彌補人工測量的不足,能夠實現對特定區域范圍內的快速、高效攝像和測量工作,極大的加快了信息獲取的速度和質量。

1 無人機攝影測量技術的概念

隨著近年來我國地理信息技術的快速發展,無人機攝影測量技術獲得了快速發展,同時也己經成為信息遙感領域的重要研究方向。所謂無人機測量技術就是將無人機技術與攝影測繪技術結合起來,進一步提升測繪工作的自由度和精確度。根據對相關無人機測繪數據的分析發現,利用無人機獲取的測繪數據可以達到1：2000以上。在無人機的攝像測繪過程中,其主要通過自身攜帶的計算機系統和遠程遙控設備進行,其最大的優勢是可以完成不適應人工完成的任務,通過無人機的機載攝像裝置獲取高清圖片和影像信息。在無人機測量應用中,其工作場景主要是低空區域,假如對影像信息的質量有較好的要求,可以通過引入新型的測量技術實現,通過數字化地圖的方式提升影像的質量。對比傳統的測量方式,無人機測量具有操作簡單、實現方便、精確度高等特點,這些都可以很好的彌補傳統測量技術的不足。

針對電力系統的實際特點,相比傳統的測量技術,目前的無人機攝像測量技術主要具有以下幾個方面的優點：

第一,可以提供多種類的測量產品。在利用無人機攝像技術進行測量時,除了傳統的常規產品以外,還可以提供高精度的特殊需求產品。裝載高分辨率攝像頭的無人機可以更加清晰的拍攝輸電線,更加直觀的反映輸電線的設計結構,而且還可以將其作為地物進行識別,以此獲取更加精確的障礙物信息,并且根據獲取的信息對輸變電線路的路徑進行優化。而且,高分辨率的DEM可以為電力系統中鐵塔的部署提供可靠的信息支撐。

第二,利用無人機攝像系統獲取的圖像可以真實的還原3D圖像,有利于電力系統設計過程中進行室內選址和選線工作,大大減少了室外作業的工作量。

第三,受自然環境因素的影響較小。無人機可以進行快速操作命令相應,而且其拍攝過程受自然因素的影響較小,可以隨時隨地對項目區域展開拍攝,以獲取最新的項目區域信息。同時加之快速攝像和測量技術,可以將數據及時用于設計方案的優化中,而相比之下傳統的攝像方式獲取數據資料的過程要長達十天。同時,無人機還可以在云下進行拍攝,搭配數字化圖像處理技術可以充分還原所采集的圖像信息,這一優勢是目前航拍和遙感技術無法達到的。

第四,具有較高的精確度。無人機的影像可以與數字線劃圖基本吻合,這就可以避免由于所拍攝的影像資料與地形圖上存在著時效性的差異,進而影響設計工作的正常進度。

第五,無人機測量具有較高的效率。與傳統的野外測量相比,無人機測量的周期大大縮短,而且無人機可以達到人工無法進入的區域進行拍攝,同時可以通過將數字影像和地形圖進行比對,以防止出現漏測的區域,提高測量的精確度。

因此,無人機技術在電力系統攝像測量中的應用可以大大提升輸電線路選線的科學性和準確性,同時由于無人機的應用,可以大大減小人員的室外測量工作量,明顯提高了電力系統設計的效率。而且,無人機測量技術的高精度對于優化輸電線路也具有重要意義。

在目前的無人機攝像測量系統中,主要有遙感平臺和機載傳感器組成,其中平臺值得就是無人機飛行器,而傳感器則是指高清晰機載數碼攝像機。在目前的工程應用中,由一些高等院校和科研單位研制的無人機都具有很小的體積,采用無線遙控技術對無人機進行操作,其巡航速度可以達到100Km/h,飛行高度大致可以達到3.6Km,機載重量達到3.5KG,有效飛行時間長達1小時,在無外界干擾狀態下,遙控裝置的有效通訊距離可以達到15Km,以上這些參數都表明目前的無人機技術己經可以滿足攝像測量技術的實際需求。

2 無人機攝像測量技術在電力系統中的應用

在應用無人機進行攝像測量式,首先要對測量的區域進行劃分和確定,同時要對無人機的起飛和降落位置進行確定,以更好的保證無人機攝像的精確度和數據的可靠性。

(1)在正式進行測量前,首先要確定好待測的區域范圍,通常情況下,待測區域從上空俯瞰往往呈現矩形,同時還需要將四個固定點的坐標控制在一定范圍內,以保證無人機操作的有效性。

(2)提前做好無人機的航帶規劃。由于受到無人機燃料的限制,其在空中的滯留時間為1小時,這一時間節點的不允許超出的,因此在實際攝影測量之前,需要根據實際需求做好對航帶的規劃,以便更好的對無人機的飛行架次進行調配和管理,同時在待測區域范圍內設定好飛行航帶。通常情況下,一架無人機在完成攝像任務后就可以進行返航,然后由另一架次執行剩余的任務,這樣就可以確保飛行器的安全飛行和攝像數據的全面性。

(3)飛行區域內控制網的建立?？刂凭W是保證無人機飛行安全的重要內容,因此在進行無人機攝影之前就要建立好控制網。具體而言,控制網的大小是由測量區域決定的,并且還要根據實際情況設置GPS的控制點,這些控制點的分布要做到盡量均勻。結合實際的測量要求,提前設置好坐標系,以保證控制點可以獲得正確的坐標位置,這也有利于后續的圖像處理。

(4)待測區域范圍外控制點的選取。在利用無人機攝影測量技術進行電力系統輔助作業時,保證數據的精確度和可靠性,因此通常需要在待測區域范圍外不知一些控點。在外控點的選取過程中,影像的清晰度應該作為首要條件,這樣可以更加有利于工作人員對待測區域方位的判斷。同時,外控點的布置同樣要遵循均勻分布的原則,這樣才能保證所拍攝到的影像具有最佳效果。

針對無人機所拍攝圖片的后續處理,主要有以下幾個流程：首先要進行無約束加密處理,并且提供快速影像數據,然后進行空三加密,并且產生DEM產品,同時結合選線平臺對線路進行優化處理,并且最終確定最佳路徑。同時進行線路的立體測量,并且結合GPS完成鐵塔的施工放樣。隨后還可以結合實際的項目需要對整個線路進行虛擬現實處理,以更加直觀的顯示所設計的線路路徑。

3 結論

綜合本文對無人機攝影測量技術在電力系統中應用的研究,無人機攝影測量技術不僅可以大大降低電力系統施工的成本,同時還有利于保證攝影圖像的可靠性和有效性。對比傳統的測量方式,無人機測量技術可以實現在全天候范圍內進行工作,這不僅可以保證所拍攝影像的時效性,同時還可以大大提升工作效率,并且降低工作人員的室外勞動強度。不僅如此,無人機測量技術憑借其低成本、高效率的優勢還可以廣泛應用于其他相關行業和領域。結合目前國內外無人機的應用實踐經驗,無人機測量技術在電力系統的推廣和應用具有十分重要的意義。

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