無人機航測技術在輸電線路設計中的應用

布然

摘要：由于受地區地勢、環境天氣等因素的影響，輸電線路工程在建設中對施工區域的各項數據進行測量時難度較大。隨著科學技術的發展，測繪技術也在不斷發展中，無人機攝影測量技術是一種新型的、先進的測繪技術，通過對無人機使用控制，對施工地區的地形地貌進行詳細的勘測、拍攝、記錄，得出工程建設中所需的數據信息，以便制定科學的施工計劃。本文通過分析無人機攝影測量技術的特點，和無人機攝影測量技術的概念和優勢，分析探討無人機攝影測量技術在輸電線路設計中的應用。

關鍵詞：無人機攝影測量;輸電線路;應用

輸電線路工程在電力工程建設中是一項重要工作，設計科學合理的輸電線路可以有效的減少工程建設中的成本、縮短建設工期，輸電線路的設計的建設需要以大量的精確度數值、數據為基礎，所以需要對工程建設地區的地形地貌進行準確的勘察，得到精確的數據。因此，無人機攝影測量技術的應用，不僅解決了特殊地形環境、特別氣候天氣下輸電線路工程中的測繪難題，且提高了輸電線路工程建設計劃的科學嚴謹性。

1無人機航測系統

無人機航測系統主要由無人機飛行平臺、飛行控制系統、影像獲取設備、通信設備、遙控設

備和地面信息接收與處理設備組成。其中，飛行控制系統主要包括： 穩定飛行姿態的垂直陀螺，獲取飛行平臺位置信息的GPS 接收天線以及控制飛機自主飛行的微處理器。地面配套設備主要包括： 實時影像的接收與顯示的數據接收終端，數碼相機獲取的地面高清影像的數據處理終端以及控制飛機起降、飛行和拍攝的遙控設備。

2無人機航測技術特點

無人機航測技術，以獲取高分辨率數字影像為應用目標，以自動駕駛飛機為飛行平臺，以高分辨率數碼相機為傳感器，通過3S 技術在系統中集成應用，最終獲取小面積、真彩色、大比例尺、現勢性強的航測遙感數據。其技術特點主要有如下：

（ 1） 無人機數據處理流程與傳統航測相比，具有以下特點： ①采用非量測數碼相機，鏡頭畸變較傳統航攝儀大; ②低空寬視角，因視點變化的原因，影像四周地物幾何變形大，特征匹配難度大，有效匹配率低;③低空、寬像幅且高重疊度，影像數據量大; ④雖采取了一定防范措施，但仍免不了出現大的旋偏角，常有超出± 15°規范要求的情況。

（ 2） 升降靈活，環境要求低，野外作業方便。目前國內使用的超輕型飛機中均不必使用專門的機場和跑道，在100 m ～ 200 m長的周圍較空曠的公路或硬草地即可起降。

（ 3） 一般作業區域航高低于1 000 m，屬于低空、超低空，除機場附近、邊境附近等特殊區域外，可避免辦理空域申請，機動性強，受約束少，作業簡便，可在云層下實施航拍，快速獲取高分辨率數碼影像。

（ 4） 安全可靠，無人駕駛自動飛行，多項控制措施保障系統安全，具備滑翔能力和彈射、傘降保護功能。

（ 5） 地域適應性強。對于丘陵及山地，無人機具有相當大的優勢，受云霧干擾影響較小，隨氣候變化可及時調整飛行方案，避免因氣候變化的影響帶來的不必要損失。

3無人機航測技術在輸電線路設計中的應用

3.1路徑優化設計

通過無人機獲取原始數據可以得到高精度的DOM 和DSM， 導入道亨輸電線路三維選線及設計平臺， 利用三維仿真技術實現輸電線路的三維可視化設計， 采用最優方案避開沿線障礙物，準確模擬線路在不同氣象條件下的真實情況， 選線成果直接生成線路走廊的三維電子沙盤。同時在進行前期選線時， 可新建不同選線方案，每個方案下創建不同的路徑版本。通過對比，選擇最優路徑。

3.2優化排位設計

運用道亨輸電線路三維選線及設計平臺， 通過手工排位、智能排位， 有效提高設計工作效率， 利用三維仿真技術的立體顯示， 可直觀地觀察設計電力線與周圍障礙物在空間上的關系， 如交叉線路在空間上的距離、設計電力線路與線下走廊范圍內經濟作物的凈空等， 并調整桿塔位置及桿塔高度。線路設計完成后可得到與實際情況基本一致的三維效果展示圖， 通過查看不同對象線路設計的基本信息， 同時為方便施工和查看， 可將三維圖形轉換為二維的CAD 文件， 通過此種方式與目前實際的設計手段接軌， 實現二維、三維的自由轉換。通過二維文件與三維文件的交互關系， 實現兩者的同步修改。

3.3地物信息解譯

1） 沿線地物信息統計。通過高清圖像解譯，統計獲取沿線跨越物信息。

2） 估算耕地占用、房屋拆遷數量及賠償費用。耕地占用、房屋拆遷賠償在輸電線路建設成本中占有一部分比例， 根據外業調繪， 形成高分辨率的三維真實景觀圖， 可清晰地查看設計線路走廊房屋狀況，包括耕地面積、房屋建筑結構、層數及占地面積，根據這些細節可有準備地計算需拆遷房屋數量， 估算賠償費用， 使輸電線路建設成本預算更科學。

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（作者單位：北京恒華偉業科技股份有限公司）