輸電線路工程勘測中無人機測繪航線設計與優化

瞿明霞 戴天帥

【摘要】隨著時代的發展，工作者對電子信息技術的研究也在不斷的加深，在電子技術迅猛發展的同時，小型無人機技術也取得了進一步得發展，在許多領域獲得了技術性的突破。無人機操控距離也在不斷擴大，飛行時間逐漸延長，飛行質量不斷提升。隨著技術的提升，無人機技術已被廣泛的運用到了航空遙感上，成為遙感界又一技術手段，廣泛的運用在輸電線路工程的勘探工作。本文將在一定程度上介紹了相關無人機技術，總結現有無人機在輸電線路工所存在的缺點，對無人機測繪航線進行優化與設計。

【關鍵詞】輸電線路;無人機;航線設計

隨著改革開放的進一步落實，中國經濟迅猛發展，需要大量的電力，架空輸電線路的規模在逐步擴大。因此，輸電線路的架設范圍極為廣泛，這就會出現許多問題。例如，所開工建設的地域地形地貌復雜多樣，其周身所處環境不盡人意。假如我們只采取人為行動，對所運行的電路進行一定周期的檢查與保養，并不能完全保障輸電線路的安全，其電力系統的穩定是不能得到保障得的。因此，我們要采取其他措施來完善勘測系統，保障輸電線路的安全。無人機技術就這樣進入了電力工作人的視野。事實也證明，隨著無人機的采用，相關遙感技術的滲入，電力系統的巡檢部門將很多的傳感器融合到了一起，實現對輸電線路的更好管理，值得一提的是，在整個運作過程中，自動化程度很高，就減小了巡檢人員的工作壓力。然而，無人機技術的運用依然存在諸多問題，例如，大部分無人機對電力線路巡檢的距離較短，這也對工作人員提出了更高的航線設計要求。

1、無人機概述

作為無人駕駛技術之一，無人機就是一種無人駕駛的飛行設備，有些無人機還可以通過自身程序進行控制。早在它20世紀20年代無人機技術便已經開始起步，但當時目的比較單一，應用范圍并不大，僅僅作為訓練用的靶機，在軍事上應用。

2、航線設計

無人機攝影測量需要對航線進行設計，這和傳統攝影是一樣的，通過對航線的設計、沿航道飛行拍攝、質量檢查以及我們平常所說的補飛和重飛、像控測量等一系列程序。所不同的是，無人機有自己的特征，與傳統航飛還有著很大不同的，尤其是影像獲取流程和航飛作業模式較為顯著。

2.1現場航線設計。運用無人機進行所進行的數碼攝影活動大部分是在一小片指定區域進行，在考慮航線設計的時候不用擔心地球曲率的變動，這與傳統航攝航線的設計是有很大不同的，而且也不用精準了解地面點高程的數值，對工作人員相對友好。與其相比之下，傳統航攝的運作則相較繁瑣，他的操作規范和流程兩個環節要求都比嚴格，它的設計離不開1：10000或l：50000地形圖，或者運用自己所采集的有的DEM對基準面進行優化和設計，在有必要的情況下，比如，當高差多于六分之一航高的時后，就需要分區進行攝影，在其他必要情況下，我們也要設置帶有加密的攝影分區。而在對低空進行數碼航攝來說，在多數情況下，在我們已經布置的攝區四角坐標就可以對飛行航線進行優化與設計。在特別要求的情況下，才會設置攝影分區來進行數碼攝影。

2.2特殊情況下的航線設計：（1）在我們所拍攝的區域形高差要超過六分之一的航高值得情況下，出于原則上的考慮，我們需要對攝影進行攝影分區的布置。相對于無人機航攝而言，拍攝所要求的高程是有所放寬的，當攝區高程比較大的時候，就需要我們要盡可能的提高攝影的分辨率，還要加大攝影重疊等方法克服這種情況。如果采用這一系列方法依然不能奏效時，我們就必須要配置攝影分區才行。（2）當然勘探后也要對航線和攝像次數驚醒排查，檢查二者是否符合理論所需，打個比方，如果在航行第一條我們規定的航線時，地面所記錄的是15張影像，那么，將001號作為第一張，就要檢查001-015是否都是在第一航線所拍攝的。重點檢查014和05是否具有一定的關聯性。（3）我們還要將影像以所屬航線為標準，將其分別安放到制定的文件夾里，而且要保障我們飛行的每一條航線的影像數目是相同的。

2.3對飛行設備進行相應的調試工作。

2.4在我們進行用無人機對現場進行質量檢查的工作之前，為了保障航攝工作的順利進行，就要求工作人員按照相應要求調試地面監控站的設備，其主要環節為;對于地面監控站的調試工作、對于飛行設備飛前的全面檢查、檢查飛行器是否俯仰、是否滾轉、是否出現偏航現象、水平設置情況如何、空速如何、高度計如何、轉速情況怎么樣、OPS定位問題、震動反饋如何、電池使用情況、數傳發射對傳感器產生的影響、動態傳感器的數據情況等等。

3、航線優化

3.1選用長焦距、高像素相機

我們僅以甘肅隴南某測區為例，這條線路聯系著成縣和徽縣這兩個縣城，但所在區域地形起伏是相當大的，最低點高程與最高點高程相差約為550m，我們將數據進行統計，經過精密計算可以得出，其基準面平均高程大致為1350 m。由日常時間可知，由地形起伏造成的投影差可以通過運用長焦距和高像素的相機進行緩解。按照相關要求，分區內地形高差是應該小于等于1/6攝影航高的。在我們的日常使用中。在像素更高的長焦相機獲取的相片與短焦相機所獲取的相片分辨率相同的時候，相應的，長焦相機所需要的相對航高是要比短焦相機所需要的相對航高高的，所以長焦相機的航攝分區是要比短焦相機航攝分區大的，這就使航攝分區的數目變小，就可以減小地形起伏對輸電線路工程路徑造成的影響，更加適應外界的環境要求。

3.2航攝分區內優化

我們將重疊度進行固定處理，通過增大H來減少航程，降低像片的數量以獲得更高的航空攝影測量效率，但是這樣做也是有弊端的，這將會對航線設計的工作量提出更高的要求，還會增加外業航飛時的風險。由此，我們在實踐過程中，一定要結合我們的生產經驗，要充分協調現場人力、地形、天氣等各種因素并對其進行綜合判斷。

結語：

我們要嚴格遵循輸電線路巡檢所提出要求，對無人機進行開發、運用和探索對如今，在采用無人機對輸電線路巡檢時，要具體情況具體分析，而不能盲目套用，我們要對無人機電力線路巡檢所需要的航線進行設計與優化，這對電力設施的建設是有很大幫助的。

參考文獻：

[1]李兵，等.無人機攝影測量技術的探索與應用研究[J].北京測繪，2008，（1）.

[2]鄭團結，等.無人機數字攝影測量系統的設計與實現[J].計算機測量與控制，2006，14（5）.

作者簡介：

瞿明霞（1986-），女，本科，工程師，主要從事輸變電線路勘測工作;

戴天帥（1985-），男，碩士研究生，工程師，主要從事輸變電線路勘測工作。