無人機在輸電線路工程中測量技術應用研究

覃金貴

摘要：我國電網跨越式發展對航空攝影測量技術在輸電線路測繪領域的應用提出了更高的要求。近年來無人機航空拍攝技術的進步，越來越多測繪工作應用無人機獲取影像數據。無人機體積小、機動靈活、生產效率高、綜合成本低，在小區域和飛行困難地區的高分辨率影像快速獲取方面具有明顯優勢。為了服務于智能電網建設，有必要進行無人機航空攝影測量技術應用的研究。 無人機技術由于其可以攜帶各種各樣的設備和強勁的流動性特點，廣泛應用于輸電線路規劃、測量、巡視、災難應急響應及建設各領域，如電力有效提高工程基礎設施運營的效率、系統的維護，彌補傳統人工操作的不足。

關鍵詞：無人機;輸電線路;測量;應用

引言

目前無人機攝影測量技術發展迅速，已廣泛應用于農業、林業、水利、國土資源、交通等國民經濟各領域。由于輸電線路一般都是遠離居民聚集區域，往往沿著人跡罕至的高山密林地區布設，這就造成了工程地形條件復雜，勘測設計難度大等困難，為盡可能減少對人居的環境影響，同時為避免因征遷引起的工程造價、時間成本巨幅上升，如采用以往勘測方式，需大量砍伐通道，即不環保也不符合政府青山整治要求，非航測方式也會造成勞動強度大、效率低、工期滯后的影響。隨著無人機技術的日趨成熟，目前正以較高的速度變得靈活、方便、高效。本文將對無人機技術管理、應用、測量進行研究論述。

1 無人機概述

在電力線上使用無人機的優點：它不受地理環境和自然環境等外部因素限制。由于外面有很多電力線，一旦碰到雨、雪等自然災害天氣時，人將無法完成一些巡視工作，而無人機可避免這些不利因素，減少檢查和傷害造成事故;無人機系統的光學吊艙任務可以在現有網絡系統中盡早發現各種隱患，因此無人機技術在電力系統中非常受歡迎。無人機設備的使用應注意以下兩點：第一，不可能完全識別各種電路問題。目前，由于技術因素等各種限制，在無人機巡邏中，無人機僅針對一些常見問題進行快速識別，也無法實現對整個電力線路安全隱患的全面識別;第二，使用無人機拍照需花費很高的精力和時間。

2 無人機在電力輸電線路應用

2.1 輸電線路規劃

在進行電力線路規劃時，常用的方法是通過比較各種路徑規劃，經濟的選擇和實施方案，一般根據衛星影像或航拍圖片來選擇線路。這兩種方法在實踐中都有局限性。衛星圖像由于受到衛星接收軌道和空中時間的限制，時效性較差，無法實現實時觀測，更新較慢，這往往會導致地形地貌圖斑的變化跟不上建設的即時變化。傳統大飛機飛行必須要先報批，軍事和民用航空部門對航線及工作時間有著嚴格的要求，費時且成本高，難以實現以較快的速度，低成本獲得更準確的數據。無人機就能在這方面發揮更大的效率，它的應用與傳統路線規劃方法相比，體積小，費用低，可操作性強，可以在天氣云層下面攝影測量，飛行高度低，可以獲得更多的分辨率航空影像和數據，可以有效地減少不良的負面影響地面實地調查環境。

2.2 輸電線路巡視

輸電線路的巡視工作也重要，特別是山區夏季和冬季，夏天樹林的成長會給供電線路造成不利因素，冬天的嚴寒會給線路帶來結冰，特別是南方大雪，給山區的鐵塔供電線路造成了很大的影響，線路的大范圍結冰，給線路的巡視造成大的困難。只有通過檢查和巡視，掌握線路的運行情況和周圍環境的變化，及時發現設備的缺陷和危害線路安全的因素，及時排除故障，防止事故發生。檢查的內容主要包括：（1）對線路的定期檢查：主要是進行巡線管理，看否影響線路安全的因素。（2）專線：特殊巡線主要在冰凍災害、暴雨、泥石流、洪水等災害發生后異常運行等特殊情況下及時發現線路異常。（3）夜間巡邏：重點根據作業季節的特點、線路的健康狀況和環境特點的確定以便確保供電的安全。（4）平時電路故障檢查：根據設備運行情況，找出線路故障點，分析故障原因，排除故障。

2.3 輸電線路測量

在輸電線路的地形測量中，GPS和全站儀的使用對于測量線路底部的地形及附屬物體更為重要。在使用全站儀等傳統儀器測量時，測量范圍需要滿足通視條件，林區或較密的建筑區域內視野受到地形的限制，無法滿足測量條件，這需要花費大量的時間和精力。無人機航測通常低空飛行，空域申請便利，受氣候條件影響較小。對起降場地的要求限制較小，可通過一段較為平整的路面實現起降，在獲取航拍影像時不用考慮飛行員的飛行安全，對獲取數據時的地理空域以及氣象條件要求較低，能夠解決人工探測無法達到的地區監測功能。升空準備時間15分鐘即可、操作簡單、運輸便利。車載系統可迅速到達作業區附近設站，根據任務要求每天可獲取數十至兩百平方公里的航測結果。

3 輸電線路設計中傳統測量與無人機測量分析

3.1 傳統測量方式在山區等復雜環境輸電線路測量中的局限性

傳統的山區測量采用傳統的三角網方法、雖說現在GPS-RTK等先進測量工具，技術及方法在測量工作是占據主導地位，有了廣泛的應用，但由于輸電線路的特殊性，要求測量的精度、線路上各牲點間的要求較高，因此測量精度不能完全保證，且耗費大量的人力物力，效率低下，由于山區地貌復雜，特別是桿塔位布點則需要人工腳點測量，效率一般;測量結果一般以散點的形式存在，不是很直觀。

3.2 無人機測量在輸電線路勘測設計中的優勢

全國每年有大量的輸電線路工程設計，但大多數短路徑，復雜的輸電線路的設計由于時間緊，技術要求高，特別是在城市等周邊地區，要求多，安全措施多。無人機系統攜帶的數碼相機、數字彩色航攝相機等設備可快速獲取地表信息，獲取超高分辨率數字影像和高精度定位數據，生成DEM、三維正射影像圖、三維景觀模型、三維地表模型等二維、三維可視化數據，便于進行各類環境下應用系統的開發和應用，圖像處理后可獲得較高的3D產品數據、為DEM、DOM，DSM的未來智能電網建設地理信息數據提供詳細和豐富的數據。

4 輸電線路設計中無人機測量研究

4.1 無人機測量原始數據預處理

首先，結合待測區域采集的已知控制點，對控制點進行檢查。為后續圖像控制測量提供成果。通過對無人機測量數據進行處理，使航空攝影在屬性上保持一致，確保圖像匹配的準確性和嵌入的自然過渡，為后續處理奠定基礎。通過相鄰圖像匹配的照片名稱，同一點的相鄰圖像重疊區域均勻分布，滿足重疊程度和區域網平差計算的要求，為后續的數據處理做好準備。實現空三加密定向精度匹配數字表面模型，利用數字高程模型的圖像校正，正面投影拼接成結果數據。

4.2 無人機測量數據成果制作

利用無人機獲得原始數據，可以得到高精度的DOM和DSM數據，更透視圖區域地貌，結合線路特點、獲取輸電線路的地形條件，并結合沿線的交通、建設和環境保護，進行路徑最優的解決方案，這樣對針對設計輸電線路進行優化，盡量減少對生態環境和居民的影響。

結語

綜上所述，無人機航測系統運行相對簡單，響應速度快，應用成本低，優點突出。通過將其應用于輸電線路的帶狀地形圖測量來縮短設計選線、定線時間。由于某些因素的影響，在應用中不可避免地存在一定的局限性，結合傳統的測量方式，在輸電線路選線及維護中可以作為一種有效的測量方法。研究利用無人機航攝技術，解決零散分布、小區域、帶狀測區的航空影像，獲取需求，研究全數字航測路徑優化技術，應用電力線路工程，提高線路勘察設計工作效率，提升勘察設計水平，降低勞動強度，解決電力線路工程精細化、智能化需求。

參考文獻：

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