無人機攝影測量技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

國網(wǎng)河南省電力公司駐馬店供電公司 李明明 丁 淼 秦宇翔

無人機攝影測量技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

國網(wǎng)河南省電力公司駐馬店供電公司 李明明 丁 淼 秦宇翔

在目前的電力工程施工中存在著工期短、路徑有限的特點。為了有效的獲取施工區(qū)域的地貌特征情況，需要對電力工程施工區(qū)域進行航拍。無人機測量技術(shù)是近幾年來一種快速發(fā)展的測繪技術(shù)，通過將無人機應(yīng)用于實際的電力工程測繪中，可以大大減小電力工程施工的成本開支，同時還可以根據(jù)對無人機拍攝圖像的處理獲取更加真實的環(huán)境狀況。不僅如此，與傳統(tǒng)的人工測繪相比，無人機測繪技術(shù)具有低成本、全天候的優(yōu)勢，能夠幫助施工單位及時獲取圖像信息，對于提升施工效率、降低勞動強度具有重要意義。本文主要針對無人機測量技術(shù)進行研究，并且結(jié)合電力系統(tǒng)的實際情況，對無人機在其中的應(yīng)用進行分析，以期更好的改進我國的電力系統(tǒng)測繪水平。

無人機；攝影測量；電力系統(tǒng)

隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展,對于電力供應(yīng)呈現(xiàn)出快速增長的趨勢,而這也極大的推動了我國的電力工程建設(shè)步伐。目前我國的電力系統(tǒng)工程項目呈現(xiàn)出工期緊、路徑有限的特點。在電力系統(tǒng)的建設(shè)過程中,為了充分了解電力系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和周圍的環(huán)境信息,就需要對施工區(qū)域進行攝影和測量。對于傳統(tǒng)的攝像手段,往往需要較好的成本,而且整個過程都具有較高的風(fēng)險。而相比之下,無人機攝像技術(shù)就可以很好的彌補人工測量的不足,能夠?qū)崿F(xiàn)對特定區(qū)域范圍內(nèi)的快速、高效攝像和測量工作,極大的加快了信息獲取的速度和質(zhì)量。

1 無人機攝影測量技術(shù)的概念

隨著近年來我國地理信息技術(shù)的快速發(fā)展,無人機攝影測量技術(shù)獲得了快速發(fā)展,同時也己經(jīng)成為信息遙感領(lǐng)域的重要研究方向。所謂無人機測量技術(shù)就是將無人機技術(shù)與攝影測繪技術(shù)結(jié)合起來,進一步提升測繪工作的自由度和精確度。根據(jù)對相關(guān)無人機測繪數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn),利用無人機獲取的測繪數(shù)據(jù)可以達到1：2000以上。在無人機的攝像測繪過程中,其主要通過自身攜帶的計算機系統(tǒng)和遠程遙控設(shè)備進行,其最大的優(yōu)勢是可以完成不適應(yīng)人工完成的任務(wù),通過無人機的機載攝像裝置獲取高清圖片和影像信息。在無人機測量應(yīng)用中,其工作場景主要是低空區(qū)域,假如對影像信息的質(zhì)量有較好的要求,可以通過引入新型的測量技術(shù)實現(xiàn),通過數(shù)字化地圖的方式提升影像的質(zhì)量。對比傳統(tǒng)的測量方式,無人機測量具有操作簡單、實現(xiàn)方便、精確度高等特點,這些都可以很好的彌補傳統(tǒng)測量技術(shù)的不足。

針對電力系統(tǒng)的實際特點,相比傳統(tǒng)的測量技術(shù),目前的無人機攝像測量技術(shù)主要具有以下幾個方面的優(yōu)點：

第一,可以提供多種類的測量產(chǎn)品。在利用無人機攝像技術(shù)進行測量時,除了傳統(tǒng)的常規(guī)產(chǎn)品以外,還可以提供高精度的特殊需求產(chǎn)品。裝載高分辨率攝像頭的無人機可以更加清晰的拍攝輸電線,更加直觀的反映輸電線的設(shè)計結(jié)構(gòu),而且還可以將其作為地物進行識別,以此獲取更加精確的障礙物信息,并且根據(jù)獲取的信息對輸變電線路的路徑進行優(yōu)化。而且,高分辨率的DEM可以為電力系統(tǒng)中鐵塔的部署提供可靠的信息支撐。

第二,利用無人機攝像系統(tǒng)獲取的圖像可以真實的還原3D圖像,有利于電力系統(tǒng)設(shè)計過程中進行室內(nèi)選址和選線工作,大大減少了室外作業(yè)的工作量。

第三,受自然環(huán)境因素的影響較小。無人機可以進行快速操作命令相應(yīng),而且其拍攝過程受自然因素的影響較小,可以隨時隨地對項目區(qū)域展開拍攝,以獲取最新的項目區(qū)域信息。同時加之快速攝像和測量技術(shù),可以將數(shù)據(jù)及時用于設(shè)計方案的優(yōu)化中,而相比之下傳統(tǒng)的攝像方式獲取數(shù)據(jù)資料的過程要長達十天。同時,無人機還可以在云下進行拍攝,搭配數(shù)字化圖像處理技術(shù)可以充分還原所采集的圖像信息,這一優(yōu)勢是目前航拍和遙感技術(shù)無法達到的。

第四,具有較高的精確度。無人機的影像可以與數(shù)字線劃圖基本吻合,這就可以避免由于所拍攝的影像資料與地形圖上存在著時效性的差異,進而影響設(shè)計工作的正常進度。

第五,無人機測量具有較高的效率。與傳統(tǒng)的野外測量相比,無人機測量的周期大大縮短,而且無人機可以達到人工無法進入的區(qū)域進行拍攝,同時可以通過將數(shù)字影像和地形圖進行比對,以防止出現(xiàn)漏測的區(qū)域,提高測量的精確度。

因此,無人機技術(shù)在電力系統(tǒng)攝像測量中的應(yīng)用可以大大提升輸電線路選線的科學(xué)性和準(zhǔn)確性,同時由于無人機的應(yīng)用,可以大大減小人員的室外測量工作量,明顯提高了電力系統(tǒng)設(shè)計的效率。而且,無人機測量技術(shù)的高精度對于優(yōu)化輸電線路也具有重要意義。

在目前的無人機攝像測量系統(tǒng)中,主要有遙感平臺和機載傳感器組成,其中平臺值得就是無人機飛行器,而傳感器則是指高清晰機載數(shù)碼攝像機。在目前的工程應(yīng)用中,由一些高等院校和科研單位研制的無人機都具有很小的體積,采用無線遙控技術(shù)對無人機進行操作,其巡航速度可以達到100Km/h,飛行高度大致可以達到3.6Km,機載重量達到3.5KG,有效飛行時間長達1小時,在無外界干擾狀態(tài)下,遙控裝置的有效通訊距離可以達到15Km,以上這些參數(shù)都表明目前的無人機技術(shù)己經(jīng)可以滿足攝像測量技術(shù)的實際需求。

2 無人機攝像測量技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

在應(yīng)用無人機進行攝像測量式,首先要對測量的區(qū)域進行劃分和確定,同時要對無人機的起飛和降落位置進行確定,以更好的保證無人機攝像的精確度和數(shù)據(jù)的可靠性。

(1)在正式進行測量前,首先要確定好待測的區(qū)域范圍,通常情況下,待測區(qū)域從上空俯瞰往往呈現(xiàn)矩形,同時還需要將四個固定點的坐標(biāo)控制在一定范圍內(nèi),以保證無人機操作的有效性。

(2)提前做好無人機的航帶規(guī)劃。由于受到無人機燃料的限制,其在空中的滯留時間為1小時,這一時間節(jié)點的不允許超出的,因此在實際攝影測量之前,需要根據(jù)實際需求做好對航帶的規(guī)劃,以便更好的對無人機的飛行架次進行調(diào)配和管理,同時在待測區(qū)域范圍內(nèi)設(shè)定好飛行航帶。通常情況下,一架無人機在完成攝像任務(wù)后就可以進行返航,然后由另一架次執(zhí)行剩余的任務(wù),這樣就可以確保飛行器的安全飛行和攝像數(shù)據(jù)的全面性。

(3)飛行區(qū)域內(nèi)控制網(wǎng)的建立。控制網(wǎng)是保證無人機飛行安全的重要內(nèi)容,因此在進行無人機攝影之前就要建立好控制網(wǎng)。具體而言,控制網(wǎng)的大小是由測量區(qū)域決定的,并且還要根據(jù)實際情況設(shè)置GPS的控制點,這些控制點的分布要做到盡量均勻。結(jié)合實際的測量要求,提前設(shè)置好坐標(biāo)系,以保證控制點可以獲得正確的坐標(biāo)位置,這也有利于后續(xù)的圖像處理。

(4)待測區(qū)域范圍外控制點的選取。在利用無人機攝影測量技術(shù)進行電力系統(tǒng)輔助作業(yè)時,保證數(shù)據(jù)的精確度和可靠性,因此通常需要在待測區(qū)域范圍外不知一些控點。在外控點的選取過程中,影像的清晰度應(yīng)該作為首要條件,這樣可以更加有利于工作人員對待測區(qū)域方位的判斷。同時,外控點的布置同樣要遵循均勻分布的原則,這樣才能保證所拍攝到的影像具有最佳效果。

針對無人機所拍攝圖片的后續(xù)處理,主要有以下幾個流程：首先要進行無約束加密處理,并且提供快速影像數(shù)據(jù),然后進行空三加密,并且產(chǎn)生DEM產(chǎn)品,同時結(jié)合選線平臺對線路進行優(yōu)化處理,并且最終確定最佳路徑。同時進行線路的立體測量,并且結(jié)合GPS完成鐵塔的施工放樣。隨后還可以結(jié)合實際的項目需要對整個線路進行虛擬現(xiàn)實處理,以更加直觀的顯示所設(shè)計的線路路徑。

3 結(jié)論

綜合本文對無人機攝影測量技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的研究,無人機攝影測量技術(shù)不僅可以大大降低電力系統(tǒng)施工的成本,同時還有利于保證攝影圖像的可靠性和有效性。對比傳統(tǒng)的測量方式,無人機測量技術(shù)可以實現(xiàn)在全天候范圍內(nèi)進行工作,這不僅可以保證所拍攝影像的時效性,同時還可以大大提升工作效率,并且降低工作人員的室外勞動強度。不僅如此,無人機測量技術(shù)憑借其低成本、高效率的優(yōu)勢還可以廣泛應(yīng)用于其他相關(guān)行業(yè)和領(lǐng)域。結(jié)合目前國內(nèi)外無人機的應(yīng)用實踐經(jīng)驗,無人機測量技術(shù)在電力系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用具有十分重要的意義。

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