試論無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在線路工程中的應(yīng)用

龐冬玲

亳州市巖土勘測設(shè)計院限公司 安徽 亳州 236000

引言

線路工程具有線路支線多、線路繁雜等特點(diǎn)，要想實(shí)現(xiàn)線路工程信息的全面性、真實(shí)性獲取，應(yīng)用無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)能夠達(dá)到這一目的，從而促進(jìn)線路工程行業(yè)信息化發(fā)展，為我國城市現(xiàn)代化建設(shè)提供推動力。新時期無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)動態(tài)更新，探究這項(xiàng)技術(shù)在線路工程中的創(chuàng)新式應(yīng)用具有必要性和重要性。

1 無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)基本介紹

1.1 概念

所謂無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)，指的是滿足低空多角度地面物體影像采集需求而應(yīng)用的無人機(jī)設(shè)備及信息化測量技術(shù)[1]。無人機(jī)傾斜攝影圖片支持立體模型構(gòu)建以及圖像繪制，表現(xiàn)形式常見兩種，分別是數(shù)字正射影像圖和大比例尺地形圖。當(dāng)這項(xiàng)技術(shù)用于電力行業(yè)線路工程，從業(yè)人員動態(tài)獲取線路信息，進(jìn)而為線路工程方案調(diào)整、輸電線路優(yōu)化提供參考，確保決策合理化制定。我國電力行業(yè)對高分辨率影像提出較高要求，傳統(tǒng)勘測技術(shù)存在信息缺失、信息時效性不足、圖像分辨率低等缺點(diǎn)，這為無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)現(xiàn)代化投用提供契機(jī)，下文具體總結(jié)該技術(shù)特點(diǎn)。

1.2 特征

對于測繪無人機(jī)特征，總結(jié)為低成本、靈活化、精準(zhǔn)性、快速化等特征。測繪無人機(jī)的環(huán)境適應(yīng)力較強(qiáng)，即便地面建筑物密集、空氣能見度偏低、氣候多變，仍能高效完成測繪任務(wù)[2]。傾斜攝影測量無人機(jī)搭載的影像設(shè)備具有高精度、拍攝角度靈活、分辨率高等基本特點(diǎn)，具備傳統(tǒng)航測設(shè)備不具備的優(yōu)勢，其中個性化特征總結(jié)如下：

第一，直觀高效性。線路工程測量任務(wù)量較多，并且測量要求較高，如果一味應(yīng)用傳統(tǒng)的測量方式，即人工參與測量實(shí)踐，不僅會浪費(fèi)時間，而且還會降低測量的準(zhǔn)確率，難以保證測量信息時效性，無法為線路工程建設(shè)提供可靠指導(dǎo)。無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)支持遠(yuǎn)景、近景拍攝，相對而言，近景線路圖像的清晰度較高，圖像信息完整性、直觀性反映，并傳遞到接收設(shè)備，為線路工程情況介紹提供資料。不僅如此，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)支持復(fù)雜地形信息的高效獲取，相對于傳統(tǒng)測量方式來說，傾斜攝影測量設(shè)備在地理?xiàng)l件中的適應(yīng)性較強(qiáng)，測量信息高效傳遞與利用，據(jù)此指導(dǎo)線路工程規(guī)范化施工，使線路工程安全風(fēng)險大大降低。

第二，機(jī)動靈活性。從概念介紹、實(shí)際用途中可以看出，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的環(huán)境適應(yīng)力較強(qiáng)，該技術(shù)十分靈活，能夠根據(jù)線路工程所處區(qū)域及測量要求的變化而改變，確保信息多層次獲取。由于我國不同地區(qū)的線路工程項(xiàng)目各異，低空攝像普遍存在氣候因素影響大、信息獲取時間短等特點(diǎn)，這無疑對設(shè)備機(jī)動靈活性提出要求。無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)操作者事先了解線路工程信息，具體掌握環(huán)境信息、測量要求，從而在技術(shù)靈活應(yīng)用方面掌握主動權(quán)，確保技術(shù)在線路工程中的應(yīng)用優(yōu)勢最大化發(fā)揮。無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)機(jī)動靈活性保證的同時，工作人員務(wù)必做好信息記錄與分析，從而總結(jié)技術(shù)規(guī)律，為技術(shù)后續(xù)應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。

第三，分辨率高。線路工程優(yōu)化設(shè)計是電力工程現(xiàn)代化發(fā)展的基本要求，尤其是信息化、智能化背景下，從業(yè)人員要勇于嘗試，在傾斜攝影測量中滲透新的理念，運(yùn)用新的技術(shù)，更好地服務(wù)于線路工程發(fā)展。相對于傳統(tǒng)測量方式,無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在分辨率、攝影角度等方面具備一定優(yōu)勢，一定程度上滿足地貌信息完整性、真實(shí)性展現(xiàn)需求，隨著圖像分辨率提高，則整體測量結(jié)果的準(zhǔn)確性能夠得到可靠保證。我國電力工程線路施工的任務(wù)量較多，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)拍攝得到的圖片具有高清晰度特點(diǎn)，意味著電力工程建設(shè)與施工能夠得到價值化資料，確保工程施工策略有的放矢，最終規(guī)范施工行為，促進(jìn)我國電力工程行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。

2 線路工程中無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用意義

2.1 線路工程線路優(yōu)化需要

我國電力資源需求量逐漸增多，為了確保電力資源合理配置、有效利用，勢必要做好新時代線路工程線路優(yōu)化設(shè)計工作，這是輸電活動穩(wěn)定化、有效化推進(jìn)的基本要求[3]。在這一過程中，要做好情況調(diào)查工作，即利用無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)獲取線路工程信息，視情況調(diào)整線路工程的施工方案，打造低成本、高效益的施工方案，確保輸電線路在電力資源輸送環(huán)節(jié)發(fā)揮應(yīng)有作用。其中，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)起到輔助作用，成為我國電力工程線路優(yōu)化設(shè)計的推動力。

2.2 無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的必要性

傳統(tǒng)的測繪手段需要使用諸多的人力、物力才能夠?qū)崿F(xiàn)，再加上其在外作業(yè)的強(qiáng)度很大、作業(yè)時間較長，部分危險測區(qū)測繪的工作者很難開展現(xiàn)場勘測工作。從可持續(xù)發(fā)展角度來看，技術(shù)層面的分析工作必不可少。線路工程線路優(yōu)化設(shè)計的常用技術(shù)方式有兩種，第一種即基于數(shù)字?jǐn)z影測量工作站構(gòu)建立體模型，據(jù)此獲取信息、輸出信息，為二維、三維線路優(yōu)化設(shè)計提供信息支持；第二種即數(shù)字正攝影像疊加數(shù)字高程模型，完成線路三維場景模擬。相關(guān)工作人員通常采取常規(guī)航空攝影測量方法（大中型飛行搭載測量法）以及傳統(tǒng)的測繪手段完成地理信息及地理數(shù)據(jù)的估測，以便縮短測量時間，并保證圖像信息的清晰度，真正為線路工程建設(shè)與發(fā)展提供信息參考，促進(jìn)電力活動有條不紊地開展，最終更好地服務(wù)于人民群眾。

當(dāng)前伴隨我國無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)水平地逐步提升，以及電力行業(yè)線路工程現(xiàn)代化建設(shè)要求的細(xì)化，航測遙感行業(yè)發(fā)展以及測繪技術(shù)信息化轉(zhuǎn)型升級現(xiàn)已越來越受到人們的關(guān)注[4]。近幾年來，無人機(jī)不單單在軍用領(lǐng)域獲得了廣泛地應(yīng)用，同時在民用領(lǐng)域受到了普遍地使用。從行業(yè)細(xì)分層面來看，測繪、國土、林業(yè)等重要行業(yè)在無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的支持下優(yōu)質(zhì)發(fā)展，特別是在低空攝影之中，低空無人機(jī)能夠迅速便捷地完成影像資料的采集。對比于傳統(tǒng)的項(xiàng)目測量、航空攝影測量，無人機(jī)攝影測量技術(shù)實(shí)踐的意義總結(jié)為：第一，所需投入的費(fèi)用較少，當(dāng)技術(shù)成本降低，則電力行業(yè)線路工程測繪整體成本減少，一定程度上擴(kuò)大利潤空間；故障發(fā)生率較低，避免浪費(fèi)時間，實(shí)現(xiàn)迅速獲取影像的目標(biāo)，從整體上提高線路工程測繪的綜合效益；制作材質(zhì)上，無人機(jī)通常會使用復(fù)合型的材料，即便受損，仍能在短時間內(nèi)修復(fù)或更換，確保無人機(jī)設(shè)備盡快投用，再次提高線路工程信息化測量效率，此外維修的成本較低、整體測量價值顯現(xiàn)。第二，無人機(jī)的外部體積較小，占地空間小，并且在操作上較為地靈活，起降比較便捷，在起降的過程中無須配備專門的跑道等工具，而在起飛時經(jīng)常使用彈射起飛、滑跑起飛等方式，降落的過程中經(jīng)常使用滑降、傘降等方式。第三，無人機(jī)攜帶靈活，在確保得到分辨率清晰影像的基礎(chǔ)上，無人機(jī)也能夠自如地搭載相機(jī)。

3 無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在線路工程中的應(yīng)用要點(diǎn)

線路工程中無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)循序式應(yīng)用，無論是測繪人員，還是技術(shù)人員，都要創(chuàng)新理念，并加強(qiáng)溝通交流，協(xié)商制定無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)與線路工程融合的可行性方案，從而正確指導(dǎo)行為。下文從技術(shù)路線測量、航線合理化設(shè)計、像控點(diǎn)布設(shè)與測量、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換四個方面展開分析，以此優(yōu)化無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在線路工程的應(yīng)用效果。

3.1 技術(shù)路線測量

無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)路線科學(xué)確定，這關(guān)系到后續(xù)技術(shù)應(yīng)用成效。正常來說，無人機(jī)數(shù)據(jù)獲取的資金投入少、設(shè)備操作靈活、互動性強(qiáng)，這為技術(shù)路線測量方案針對性調(diào)整提供依據(jù)。再加上無人機(jī)類型包括電動型、油動型，各類無人機(jī)在運(yùn)行效率、使用成本、使用范圍、荷載力等方面的表現(xiàn)各異，所以技術(shù)錄像測量方式不相一致。涉及線路工程航測時，工作人員務(wù)必從實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)基本情況選擇適合的測量路線，在滿足多角度、多方位、清晰化測量需求的同時，選擇最短的測量路線，從而減少成本、縮短時間，大大提高無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)利用率。

3.2 航線合理化設(shè)計

工作人員進(jìn)行無人機(jī)拍攝時，應(yīng)實(shí)現(xiàn)做足充分準(zhǔn)備，即全面了解線路工程項(xiàng)目信息，據(jù)此精心檢查無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)，以及相關(guān)航測設(shè)備，必要情況下通過多架無人機(jī)相互合作來達(dá)到相應(yīng)的測量結(jié)果，為了可以高效合理的完成測量任務(wù)，就要設(shè)計科學(xué)合理的航線，使飛行距離達(dá)到最短，以及所用無人機(jī)的數(shù)量最少，從而大幅度降低成本開支。所以，在拍攝工作正式開始之前要社會合理的拍攝航線，這是十分重要的步驟，保證航線設(shè)計的可靠性可以很大程度上為測量效果及質(zhì)量提供重要保障。一般情況下，一架無人機(jī)無法滿足測量需求時，就要利用多架無人機(jī)來進(jìn)行后續(xù)的測量工作，對于飛行線路的規(guī)劃方面，首先要對工程區(qū)域內(nèi)相關(guān)地形地貌進(jìn)行系統(tǒng)考察，然后在無人機(jī)進(jìn)行實(shí)際測量時，對其航線要有精準(zhǔn)合理的規(guī)劃，還要實(shí)現(xiàn)無縫對接拍攝，該操作具有一定難度，對操控人員專業(yè)技術(shù)要求較高。

3.3 像控點(diǎn)布設(shè)和測量

要想有序化、高效化完成無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在線路工程實(shí)際測量任務(wù)，從業(yè)者要在工作開展過程中進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，圍繞所測區(qū)域存在地形地貌復(fù)雜等情況具體記錄。一旦區(qū)域中存在河流、森林等難尋明顯特征的部分，這樣的情況就導(dǎo)致了實(shí)際測量過程會受到相應(yīng)的影響，導(dǎo)致最終所測數(shù)據(jù)及結(jié)果存在一定誤差。基于此，務(wù)必合理布設(shè)像控點(diǎn)，保障測量的準(zhǔn)確性和有效性。具體來說，在影像中尋找控制點(diǎn)存在一定難度，因此，當(dāng)無人機(jī)攝影工作進(jìn)行時要合理布設(shè)相應(yīng)控制點(diǎn)，在地面做好有效標(biāo)記，如此一來，無人機(jī)在進(jìn)行實(shí)際測量時就可以將控制點(diǎn)準(zhǔn)確定位。人為制作控制點(diǎn)的方式既能夠保證數(shù)量，還能夠使其均勻分布。

3.4 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

目前我國無人機(jī)航拍測量環(huán)節(jié)要做好數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，確保信息統(tǒng)一化、便捷化傳遞，一定程度上提高線路工程信息化測繪效率。正常來說，測量信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及加密主要使用DATMatrix，是因?yàn)镈ATMatrix具有獨(dú)特性和實(shí)用性，具體總結(jié)為：基于線路工程航測需求構(gòu)建出較為全面的立體模型，接著能夠倒出標(biāo)準(zhǔn)patb格式的空三效果。但在實(shí)際測量工作中，可能會受到多種因素的影響導(dǎo)致立體模型精準(zhǔn)程度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)用性較低。面對這種情況，工作人員要靈活運(yùn)用理論知識，并與專家技術(shù)人員溝通，探索數(shù)據(jù)格式快速轉(zhuǎn)換的思路，為線路工程航測任務(wù)高效完成而助力。具體來說，有效繪制手工模型，通常這種繪制方式所需時間較長，所以要打好提前量，繪制工作完成后生成影像數(shù)據(jù)，相關(guān)數(shù)據(jù)信息的總量較大，為提高總體的工作效率，可以導(dǎo)入部分線路邊線，使其形成立體模型。

4 結(jié)束語

綜上所述，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)動態(tài)創(chuàng)新，當(dāng)這項(xiàng)技術(shù)用于線路工程，有利于彌補(bǔ)傳統(tǒng)航測方式的不足，通過發(fā)揮技術(shù)實(shí)踐優(yōu)勢來優(yōu)化線路設(shè)計效果，實(shí)現(xiàn)低成本、高效率測量目的。基于此，電力行業(yè)線路工程的從業(yè)者要客觀認(rèn)識無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)，結(jié)合工作內(nèi)容掌握技術(shù)實(shí)踐要點(diǎn)，確保技術(shù)優(yōu)勢最大化發(fā)揮，為我國線路工程持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)積極力量。