無人機傾斜攝影測量在架空輸電線路測量中的應(yīng)用

【關(guān)鍵詞】架空；輸電；測量

引言

隨著電力需求的增長和電網(wǎng)規(guī)模的擴大，行業(yè)對于架空輸電線路的測量和監(jiān)測需求也越來越迫切。傳統(tǒng)的架空輸電線路測量一般采用人工測量的方式，存在測量效率低、精度難以保證和人力成本高等問題；而無人機傾斜攝影測量技術(shù)由于其高效、高精度的特點，成為解決架空輸電線路測量難題的理想選擇。本文將對無人機傾斜攝影測量技術(shù)在架空輸電線路測量中的應(yīng)用進行探討。

一、無人機傾斜攝影技術(shù)

無人機傾斜攝影技術(shù)是一種通過無人機搭載傾斜攝影儀實現(xiàn)多角度、全方位影像數(shù)據(jù)獲取的新興技術(shù)。通過無人機在空中飛行，傾斜攝影儀可以拍攝輸電線路等目標(biāo)的影像，獲取不同角度、不同方向的影像數(shù)據(jù)。這項技術(shù)結(jié)合了航空攝影和地面攝影的優(yōu)點，可以在一次飛行中實現(xiàn)對目標(biāo)區(qū)域全面覆蓋的同時獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)[1]。

二、無人機傾斜攝影測量的優(yōu)勢

無人機傾斜攝影測量因其具有高效、高精度、低成本等多方面的優(yōu)勢，在架空輸電線路等領(lǐng)域的測量應(yīng)用中備受青睞。首先，無人機可以實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)采集，這大大縮短了測量的時間成本。無人機通過飛行，可以快速獲取大量高分辨率的影像數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對目標(biāo)區(qū)域的全方位、全角度的攝影覆蓋，為后續(xù)的分析和測量提供充分的數(shù)據(jù)支持。其次，無人機傾斜攝影測量具有較高的測量精度。借助高精度的傾斜攝影儀和精準(zhǔn)的GPS定位技術(shù)，無人機可以準(zhǔn)確獲取目標(biāo)區(qū)域的三維坐標(biāo)信息，從而實現(xiàn)對輸電線路等對象的精確測量和建模。這種高精度的測量結(jié)果可以為線路的管理和維護提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。再次，無人機傾斜攝影測量還具有低成本的優(yōu)勢。相比傳統(tǒng)的人工測量方法，無人機測量不僅減少了人力成本和時間成本，還可以避免人員在高空和復(fù)雜環(huán)境中的作業(yè)風(fēng)險，這大大提高了工作的安全性。最后，無人機設(shè)備具有購置和維護成本較低的特點，這使其具有較高的經(jīng)濟效益。隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用場景的不斷拓展，無人機傾斜攝影測量技術(shù)將在未來發(fā)揮越來越重要的作用[2]。

三、無人機傾斜攝影測量在架空輸電線路測量中的應(yīng)用要點

（一）像控點測量

像控點測量是無人機傾斜攝影測量在架空輸電線路測量中常用的方法之一。在目標(biāo)區(qū)域的地面上對像控點進行測量，可以提高無人機拍攝的影像匹配精度，從而實現(xiàn)對輸電線路的測量和定位。在測量過程中，無人機會根據(jù)像控點的位置進行定位，確保影像數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性；通過像控點測量，可以有效減小由于地形、光照等因素引起的影像畸變，提高數(shù)據(jù)處理和分析的準(zhǔn)確性。這種方法可以有效應(yīng)用于對輸電線路的精細化測量和監(jiān)測，從而為線路的規(guī)劃、設(shè)計和維護提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

（二）空中三角測量

空中三角測量是指對目標(biāo)區(qū)域從不同位置拍攝的影像中的共同特征點進行三角計算，以實現(xiàn)對輸電線路的三維坐標(biāo)測量和建模。例如，測量不同位置的影像之間的角度和距離關(guān)系，可以恢復(fù)目標(biāo)物體的三維空間坐標(biāo)信息，實現(xiàn)對輸電線路的精確定位和建模。在架空輸電線路測量中，空中三角測量方法可以高效地獲取目標(biāo)區(qū)域的三維信息，為線路的規(guī)劃設(shè)計和維護提供重要的數(shù)據(jù)支持。同時，空中三角測量還可以應(yīng)用于對線路的遙感監(jiān)測和變形分析，從而為線路的安全運行和維護提供科學(xué)依據(jù)。

（三）三維實景建模

三維實景建模是指通過在不同角度和位置拍攝目標(biāo)區(qū)域的影像，利用傾斜攝影技術(shù)獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對輸電線路及周邊環(huán)境的真實三維建模。對這些三維模型進行分析和處理，可以準(zhǔn)確地識別輸電線路的位置、高度、走向等信息，為線路的設(shè)計和管理提供重要參考。同時，三維實景建模還可以應(yīng)用于對線路周圍環(huán)境的地形、植被覆蓋等情況進行分析，為線路的環(huán)境適應(yīng)性評估和風(fēng)險預(yù)警提供支持。

（四）平斷面測量

平斷面測量主要是在輸電線路的特定位置上，通過對線路的橫截面進行測量和分析，獲取線路的高程和橫截面形狀等信息。通過平斷面測量，測量人員可以準(zhǔn)確了解輸電線路在地面上的位置、高度變化等情況，為線路的優(yōu)化設(shè)計和安全管理提供重要數(shù)據(jù)支持。平斷面測量還可以應(yīng)用于對線路周圍環(huán)境的地形和地貌情況進行分析，為線路的運行和維護提供全面的信息參考。

（五）變化檢測與監(jiān)測

變化檢測與監(jiān)測是在無人機傾斜攝影測量中用于跟蹤輸電線路和周邊環(huán)境變化的重要方法。測量人員通過定期使用無人機對輸電線路及其周邊區(qū)域進行拍攝，可以積累大量的影像數(shù)據(jù)，從而對這些數(shù)據(jù)進行對比分析。變化檢測的核心在于識別和量化時間序列中的變化，包括線路的位移、結(jié)構(gòu)損傷、周邊環(huán)境的變化等。測量人員通過定期拍攝輸電線路，對比不同時間的影像，可以監(jiān)測到線路的變形、損壞或腐蝕情況，以預(yù)防和及時處理潛在的安全隱患；同時，監(jiān)測輸電線路周圍環(huán)境的變化，如植被生長、地形變動、建筑物建設(shè)等，識別可能影響線路的安全性和維護需求的潛在因素；通過將不同時間的影像數(shù)據(jù)進行整合，利用影像處理技術(shù)對其進行精確的變化量化，生成詳細的變化報告，進而制定合理的維護和修復(fù)計劃。變化檢測與監(jiān)測不僅能幫助測量人員實時掌握輸電線路及其周邊環(huán)境的動態(tài)變化，還能為長期維護提供重要數(shù)據(jù)支持，提高線路的安全性和可靠性。這種方法的實施需要穩(wěn)定的無人機飛行計劃和高效的數(shù)據(jù)處理能力，以確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和時效性[3]。

四、無人機傾斜攝影測量在架空輸電線路測量中的應(yīng)用策略

（一）合理規(guī)劃航線

合理規(guī)劃航線可以提高數(shù)據(jù)獲取的效率，減少測量過程中的誤差，還可以確保數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。在規(guī)劃航線時，測量人員需要充分考慮目標(biāo)區(qū)域的特點、地形、環(huán)境和測量要求，以確保無人機能夠有效覆蓋整個目標(biāo)區(qū)域并獲取所需的傾斜攝影數(shù)據(jù)。首先，測量人員應(yīng)對目標(biāo)區(qū)域進行充分的調(diào)查和分析，確定需要測量的架空輸電線路的范圍和特點；再根據(jù)線路的長度、復(fù)雜程度及所需數(shù)據(jù)的精度要求，進行合理的分區(qū)劃分和航線規(guī)劃，確保每個區(qū)域都能夠被充分覆蓋。其次，測量人員應(yīng)合理設(shè)置飛行高度、飛行速度、航線間隔等參數(shù)，這利于獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。例如，合理的飛行高度和速度，可以保證數(shù)據(jù)的采集效率和質(zhì)量；而適當(dāng)?shù)暮骄€間隔，可以確保數(shù)據(jù)的重疊度和覆蓋度，提高后續(xù)數(shù)據(jù)處理的精度和準(zhǔn)確性。最后，測量人員應(yīng)考慮航線的飛行路徑，避免其與地形障礙物的碰撞或其他飛行安全問題，保證無人機能夠按照預(yù)定航線穩(wěn)定飛行，獲取完整的傾斜攝影數(shù)據(jù)。

（二）設(shè)置合適的像控點

像控點是用來校正傾斜攝影數(shù)據(jù)的重要參考，可以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精度。首先，測量人員應(yīng)在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)合理布設(shè)像控點，以覆蓋整個測量區(qū)域并確保數(shù)據(jù)的一致性。像控點的位置應(yīng)該選在具有明顯地理特征和易于識別的地點，以便后續(xù)對比和校正。其次，測量人員應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的技術(shù)參數(shù)和要求，設(shè)置數(shù)量和間隔合適的像控點。一般來說，像控點的布設(shè)密度，應(yīng)該根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的復(fù)雜程度和測量精度要求確定，以確保數(shù)據(jù)校正的有效性和準(zhǔn)確性。最后，像控點的選取和設(shè)置應(yīng)考慮與無人機飛行軌跡的對應(yīng)關(guān)系，以便在后續(xù)數(shù)據(jù)處理中能夠準(zhǔn)確匹配和校正傾斜攝影數(shù)據(jù)[4]。

（三）選擇適宜的傾斜攝影儀

傾斜攝影儀是用于獲取傾斜攝影數(shù)據(jù)的關(guān)鍵設(shè)備，其性能和質(zhì)量直接影響到測量數(shù)據(jù)的精度和準(zhǔn)確性。首先，不同的傾斜攝影儀具有不同的技術(shù)參數(shù)和性能特點。在選擇傾斜攝影儀時，測量人員需要根據(jù)測量需求和目標(biāo)區(qū)域的特點，如分辨率、拍攝角度范圍、數(shù)據(jù)采集速度等，選擇適合的傾斜攝影儀，確保數(shù)據(jù)的獲取效果最優(yōu)[5]。其次，傾斜攝影儀需要保持穩(wěn)定的姿態(tài)，這樣才能夠最大程度確保獲取的傾斜攝影數(shù)據(jù)具有高質(zhì)量和可靠性。因此，選擇傾斜攝影儀需要考慮其穩(wěn)定性和精確度參數(shù)，確保在不同環(huán)境條件下能夠保持良好的拍攝效果。再次，傾斜攝影儀需要適應(yīng)不同的環(huán)境條件和目標(biāo)區(qū)域的特點，還需要能與其他設(shè)備或軟件進行兼容，以確保數(shù)據(jù)的有效獲取和處理。

（四）做好數(shù)據(jù)處理和分析

傾斜攝影在獲取數(shù)據(jù)后，需要經(jīng)過專業(yè)的數(shù)據(jù)處理和分析流程以得到準(zhǔn)確、可靠的測量結(jié)果，從而促進電力輸電線路的順利設(shè)計、建設(shè)和運營管理。首先，測量人員需要對獲取的傾斜攝影數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)校正和配準(zhǔn)，通過像控點進行定位和校正，消除誤差和畸變，并檢查測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量，確保數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。其次，測量人員要提取傾斜攝影數(shù)據(jù)的三維重構(gòu)和地理信息，將傾斜攝影數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維模型或地理信息數(shù)據(jù)，對架空輸電線路進行準(zhǔn)確的測量和分析；在此過程中，需要考慮地形、環(huán)境等因素，以獲取更準(zhǔn)確的測量結(jié)果。最后，測量人員對數(shù)據(jù)進行分析，提取出關(guān)鍵信息，如桿塔位置、導(dǎo)線高度等，從而為輸電線路的設(shè)計和維護提供參考；同時，利用地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）等工具，將測量結(jié)果進行可視化展示和管理，以支持實際的決策和操作。

（五）關(guān)注結(jié)果評估和應(yīng)用

獲取到的測量結(jié)果需要經(jīng)過評估和驗證，以確保其準(zhǔn)確性和可靠性；也需要將其有效地應(yīng)用于實際的電力輸電線路設(shè)計和運營管理中，促進電力行業(yè)的進一步發(fā)展。首先，測量人員需要對測量結(jié)果進行評估和驗證。通過對比實地現(xiàn)狀、對比其他地理信息數(shù)據(jù)等方式，對測量結(jié)果進行質(zhì)量檢驗和準(zhǔn)確性驗證，以確保數(shù)據(jù)的可信度和有效性[6]。其次，解讀測量結(jié)果，給電力行業(yè)相關(guān)部門和決策者提供關(guān)鍵的信息，如輸電線路的狀態(tài)評估、維護和規(guī)劃等，為電力輸電線路的設(shè)計和運營提供支持和指導(dǎo)。再次，不斷地對測量結(jié)果進行更新和優(yōu)化，以確保數(shù)據(jù)的時效性和準(zhǔn)確性。此外，測量單位應(yīng)積極探索新的技術(shù)手段和方法，以提高測量結(jié)果的質(zhì)量和應(yīng)用效果，更好地支持電力輸電線路的規(guī)劃、建設(shè)和運營管理工作。

（六）保障無人機飛行安全

保障無人機飛行安全是進行無人機傾斜攝影測量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。飛行安全不僅關(guān)乎數(shù)據(jù)的獲取質(zhì)量，還直接影響到操作人員和設(shè)備的安全。首先，在每次飛行前，操作人員需要對無人機進行全面的檢查，包括電池電量、導(dǎo)航系統(tǒng)、傳感器和攝像設(shè)備的狀態(tài)，確保所有系統(tǒng)正常工作，以避免在飛行過程中出現(xiàn)故障。其次，操作人員應(yīng)根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的地形、環(huán)境和飛行任務(wù)，制定詳細的飛行計劃。計劃中應(yīng)包括飛行路線、飛行高度、飛行速度及可能的應(yīng)急措施。特別是在復(fù)雜地形或擁擠區(qū)域，詳細的飛行計劃有助于避免碰撞和其他安全問題。再次，規(guī)劃飛行路線應(yīng)避開飛行禁區(qū)和潛在的障礙物，如高壓電線、建筑物、樹木等，確保無人機在飛行過程中不會受到干擾或碰撞。最后，天氣條件對無人機的飛行穩(wěn)定性影響重大。在飛行前檢查天氣預(yù)報，避免在強風(fēng)、雷暴或其他惡劣天氣條件下進行飛行；選擇晴朗的天氣進行飛行，可以提高影像質(zhì)量和數(shù)據(jù)采集效率[5-6]。

結(jié)語

無人機傾斜攝影測量技術(shù)在架空輸電線路測量中的應(yīng)用，具有廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用價值。利用無人機進行傾斜攝影測量，可以實現(xiàn)對輸電線路的高效、高精度測量和三維重建；在提高測量效率和精度的同時，減少測量人力和時間成本。未來，隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用場景的不斷拓展，無人機傾斜攝影測量技術(shù)將在架空輸電線路測量中發(fā)揮越來越重要的作用。