電力工程測量的低空無人機(jī)和全數(shù)字航測路徑優(yōu)化技術(shù)

李生平

[摘 要]無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)憑借著其明顯的技術(shù)優(yōu)勢，被越來越多地應(yīng)用到工程建筑、項目規(guī)劃等領(lǐng)域。進(jìn)入到二十一世紀(jì)以來，社會繁榮發(fā)展、經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長，相應(yīng)的對于各類基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)領(lǐng)域的關(guān)注和投入也越來越多。譬如電力工程，這是一項直接關(guān)乎著社會發(fā)展、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、人們生活保障的國計民生的大事業(yè)。在傳統(tǒng)的電力工程人工勘測中，存在著效率低、成本高、準(zhǔn)確率得不到保證等問題，而低空無人機(jī)與全數(shù)字航測路徑優(yōu)化技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，相比較之下不僅效率高、靈活機(jī)動，更重要的是經(jīng)濟(jì)性好、勘測的準(zhǔn)確度更高。尤其是對于山區(qū)山林以及中小面積區(qū)域的電力線路測量工作中，無論是設(shè)計水平還是綜合效益，均可得到最大保障。基于此，本文對山區(qū)電力線路工程測量工作中使用到的低空無人機(jī)及其航空攝影技術(shù)的路徑優(yōu)化，簡要探究，旨在提高電力工程線路勘測設(shè)計工作效率，最大限度降低勞動強(qiáng)度，以此來滿足 電力工程建設(shè)精細(xì)化、智能化等需求。

[關(guān)鍵詞]電力工程； 低空無人機(jī)； 全數(shù)字航測技術(shù)

中圖分類號：TM533 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）31-0305-01

1、概述

傳統(tǒng)航空攝影主要是借助和利用大中型飛機(jī)搭載專業(yè)的測量相機(jī)來進(jìn)行航拍。從多年的應(yīng)用實踐與發(fā)展來看，基本可以滿足一些大小工程項目的施工規(guī)劃以及設(shè)計階段的具體需求。傳統(tǒng)航空攝影技術(shù)固有的優(yōu)勢是，獲取畫面大、提取的影像數(shù)據(jù)清晰度高。但是，傳統(tǒng)的一套航空攝影測量技術(shù)一般都需要專用的機(jī)場和經(jīng)過空管審批。在這種局面下，再加上工程勘測作業(yè)周期長、受天氣狀況影響大、耗費(fèi)高等，總體來看還是費(fèi)財費(fèi)時費(fèi)力。特別是對于山區(qū)地區(qū)和小面積勘測，更難以滿足現(xiàn)實要求。

無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展與推廣應(yīng)用，基本可以很好的解決上述一系列弊端和不足。在無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)運(yùn)用之下，可以滿足1：1000 - 1：2000 地形圖測繪的各項基本需求。包括在電力巡線、風(fēng)電場選址等工程勘測中，效果突出。通過使用無人機(jī)低空攝影航拍技術(shù)，一般可獲取到沿線2km 范圍內(nèi)的航測數(shù)據(jù)。

2、無人機(jī)航空攝影的工程應(yīng)用與設(shè)計

通常情況下，可分為四個階段。即前期準(zhǔn)備階段、像控測量階段、航拍階段、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理階段。

對于第一階段，也就是前期準(zhǔn)備。該部分需要特別留意的是，需根據(jù)項目的要求來確定相機(jī)和無人機(jī)的類型。譬如，本次勘測的電力工程位于山間地區(qū)，這就需要小型的無人機(jī)及其相關(guān)輔助設(shè)備。基于此，工作管理人員和技術(shù)人員需要收集資料并進(jìn)行現(xiàn)場踏勘，以此來規(guī)劃后續(xù)的航線。對于第二階段，即像控測量。在這一環(huán)節(jié)需要重點(diǎn)把控兩點(diǎn)， 分別是像控點(diǎn)的分布設(shè)計、野外像控點(diǎn)的測量。關(guān)于其布設(shè)與量測，主要是針對電力工程勘測區(qū)域內(nèi)部分不易被查找的局部區(qū)域。傳統(tǒng)的一套航拍模式及技術(shù)，很難找到足夠數(shù)量的明顯點(diǎn)，并無法足確保找尋出的這些特征點(diǎn)的分布均勻度，這也是新低空航拍技術(shù)需要優(yōu)化線路的關(guān)鍵。第三階段，進(jìn)入 到航拍階段。該環(huán)節(jié)主要涵蓋三個方面，第一是檢查無人機(jī)，第二是無人機(jī)的低空攝影過程，第三是現(xiàn)場檢查相片的質(zhì)量。最后階段，即對收集和獲取到的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。第一是影像畸變校正，第二是空三加密，第三是DEM/DOM制作，第四是平斷面圖的繪制。

3、低空無人機(jī)和全數(shù)字航測路徑優(yōu)化技術(shù)實踐應(yīng)用 -- 以沿海山區(qū)某電廠為例

3.1 項目簡介

該項目為輸電線路項目，電壓等級為500kV ，線路總的長度為48km 。在整個沿途區(qū)域內(nèi)，除了需要跨越高速公路和鐵路、農(nóng)田之外，還包括有池塘、河流、平地、丘陵等。該電力工程的勘測工作，計劃是拍攝獲取線路沿邊左右兩側(cè)各1km 內(nèi)的影像數(shù)據(jù)。

3.2 無人機(jī)航空攝影及航測內(nèi)外業(yè)

如上所述，首先是航帶設(shè)計與航空攝影。該電力線路工程項目位于沿海一帶，地理地勢以山區(qū)、丘陵為主，再者就是一些池塘、稻田等。綜合考慮到這一點(diǎn)，故此次航測技術(shù)的設(shè)計中需要對部分區(qū)域進(jìn)行適當(dāng)加寬，盡可能實現(xiàn)加密分區(qū)接邊點(diǎn)選定的科學(xué)性。該項目共航飛8個架次，獲取到影像1800多片，且超過95% 的像片的傾角小于5℃ 。需要特別注意的是，航拍過程中航線的彎曲度與像片的旋偏角需要與規(guī)定要求符合。

再者就是外業(yè)控制測量與調(diào)繪。由于該勘測工程為輸電線路工程，因此，在調(diào)繪像片的時候，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是最關(guān)鍵、最重要的。對相關(guān)的影響因素全面考慮進(jìn)來。如線路路徑走向、河流、道路、通訊線、電力線等地貌和地物特征。然后就是空三數(shù)據(jù)的處理與導(dǎo)出。上述已經(jīng)闡明過了，共航飛8個架次，即將區(qū)域分為8個航攝區(qū)。以此來依據(jù)，建立多個作業(yè)項目對應(yīng)相應(yīng)目錄，并保存相關(guān)的作業(yè)數(shù)據(jù)。在軟件的使用上，該工程測量采用的是HelavaDPS 二次開發(fā)軟件系統(tǒng)，將處理過后的空三數(shù)據(jù)文件生成sup文件。

3.3 航線路徑優(yōu)化

①利用選取好的軟件系統(tǒng)將收集和拍攝到的各影像片數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字高程模型DEM，以ASCII文件的形式來保存，然后再借助電子模板軟件優(yōu)化排位。該環(huán)節(jié)需要重點(diǎn)強(qiáng)化的是，實時排位電子模板，以此來最大程度的確保桿塔與工程規(guī)范要求一致。如此以來，首先便解決了地面具備立塔的條件這一技術(shù)難題。然后即可加入交叉的跨越信息，將各拍攝區(qū)域的各項數(shù)據(jù)、參數(shù)及其自動處理整理出來的結(jié)果實時顯示出來。最終有助于強(qiáng)化對規(guī)劃塔型下路徑的準(zhǔn)確判斷，使得路徑調(diào)整更加便捷、及時。②路徑的調(diào)整與展繪。上述保障做好之后，極大便利了后續(xù)的路徑調(diào)整。此次使用的是HelavaDPS測量系統(tǒng)來處理數(shù)據(jù)，并實時生成立體場景，更加方便了線路路徑的優(yōu)化。此環(huán)節(jié)推進(jìn)中，也就是從立體場景生成環(huán)節(jié)開始，選線工作人員需要在全數(shù)字影像地形圖上來展繪出初步的設(shè)計路徑。借助于更加直觀的3D立體場景，更加全局性的觀測出測量系統(tǒng)模型的地貌、地物。當(dāng)然，在模塊測量這一階段，筆者以為，工作技術(shù)人員需要具體結(jié)合影響線路的地物實際來進(jìn)行，包括像通訊線、建筑物、電力線等，均需要將各項參數(shù)記錄下來。如地物到路徑的距離、地貌坡度等。③ 成果輸出優(yōu)化。中前期的準(zhǔn)備與設(shè)計工作、選線工作全部完成之后，則進(jìn)入到了最終環(huán)節(jié)。此時，需要將成果、路徑等存儲并導(dǎo)出。具體可將各參數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為dwg 的格式，這樣更加方便后期的使用和調(diào)取。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳衍德.無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在電力線路工程中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)：引文版：00205-00205.

[2] 齊慶會.無人機(jī)低空數(shù)字?jǐn)z影測量在電力測繪外控階段布設(shè)方案研究[J].科研，2016（12）：00135-00135.

[3] 尚海興，薛紹軍，雷建朝，等.無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在水電工程測繪的應(yīng)用[J].西北水電，2015（4）：18-22.endprint