無人機(jī)航測技術(shù)在輸電線路勘測設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

馮維訓(xùn)

摘 要：我國地理環(huán)境較為復(fù)雜，使得輸電線路建設(shè)工作面臨著較大的難度，在一定程度上阻礙著國內(nèi)電力行業(yè)的發(fā)展。而在科學(xué)技術(shù)持續(xù)提升的情況下，無人機(jī)航測技術(shù)已逐步運(yùn)用于輸電線路勘測設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)對工程建設(shè)效率的有效提升，保證了線路設(shè)計(jì)的合理性與科學(xué)性。而當(dāng)前，國內(nèi)對于無人機(jī)航測技術(shù)的運(yùn)用尚處于發(fā)展階段，為幫助相關(guān)企業(yè)加深對該技術(shù)的了解，本文就主要針對無人機(jī)航測技術(shù)在輸電線路勘測設(shè)計(jì)中的運(yùn)用情況進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)航測技術(shù)；輸電線；勘測設(shè)計(jì)；運(yùn)用分析

在國內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)持續(xù)加快的情況下，工業(yè)用電、居民日常用電以及生產(chǎn)用電等均表現(xiàn)出急速上升的趨勢，在為電力企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造新機(jī)遇的同時(shí)也帶來了新的挑戰(zhàn)。在特高壓點(diǎn)、超高壓電以及跨區(qū)用電建設(shè)下，用電壓力得到有效緩解。結(jié)合實(shí)際情況可以發(fā)現(xiàn)，輸電線路建設(shè)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到局部改線、T接線路等小型工程的建設(shè)中，該類工程因項(xiàng)目較小，路徑較短，且受到國內(nèi)地理環(huán)境較為復(fù)雜的影響，倘若采用常規(guī)方式進(jìn)行工程測量、選定路線，不僅需要投入大量的人力資源，更會(huì)延長建設(shè)周期，更可能對生態(tài)環(huán)境造成破壞，無法適應(yīng)當(dāng)代社會(huì)對電力建設(shè)的需求。而在無人機(jī)航測技術(shù)的發(fā)展下，已極為全面的解決了輸電線路勘測設(shè)計(jì)中存在的問題，從根本上提升了該類工程的建設(shè)效率。

1 無人機(jī)航測技術(shù)概述

1.1 無人機(jī)航測技術(shù)的主要系統(tǒng)簡介

結(jié)合當(dāng)前處于使用的無人機(jī)航測技術(shù)來看，其組成分為飛行控制系統(tǒng)、無人機(jī)飛行平臺、通信設(shè)備、遙控設(shè)備、地面信息接收以及影像獲取設(shè)備等。在上述系統(tǒng)中飛行控制系統(tǒng)為該技術(shù)最為核心的部分，其主要由用于穩(wěn)定飛機(jī)姿態(tài)的垂直螺旋、接收控制平臺發(fā)射位置信息的接收天線以及微處理器組成。地面配套系統(tǒng)中，則涉及影像接收終端、數(shù)據(jù)處理終端以及遙控設(shè)備等。各個(gè)系統(tǒng)相互配合，可達(dá)到保證勘測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的效果，方便線路選取工作。

1.2 無人機(jī)航測技術(shù)的主要特點(diǎn)

無人機(jī)航測技術(shù)的主要運(yùn)用的目的在于得到分辨率極高的數(shù)字影像，在高分辨率傳感器以及3S技術(shù)的作用下，實(shí)現(xiàn)對小范圍區(qū)域的詳細(xì)勘測，得到準(zhǔn)確、大比例的數(shù)據(jù)。詳細(xì)來講該技術(shù)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）該勘測技術(shù)克服了常規(guī)航測技術(shù)上的缺陷。首先，該勘測技術(shù)使用的數(shù)碼相機(jī)為非測量型，其鏡頭畸變與常規(guī)航拍設(shè)備相比更大。再者，在勘測中因低空、寬像幅的特點(diǎn)，使得影像獲取的數(shù)據(jù)量較大。在實(shí)際中雖存在有部分防范措施，但依舊存在出現(xiàn)大旋偏角的情況。

（2）適用范圍較廣，對環(huán)境的要求較低。當(dāng)前國內(nèi)使用最為廣泛的無人機(jī)，不需要使用專用機(jī)場跑道起飛，100m左右的公路或者平坦的草坪即可達(dá)到起飛的要求。

（3）勘測高度一般都低于1000m，多處于低空以及超低空作業(yè)，除部分較為特殊的區(qū)域，包括機(jī)場、邊境地區(qū)等，不需要進(jìn)行空域申請便可進(jìn)行操作，受到的約束極小，操作較為方便。具備在云層下持續(xù)航拍的功能，得到分辨率極高的影像。

（4）在多項(xiàng)控制措施的作用下，具備極高的安全性，且具有滑翔與彈射的功能，兼具備仐降保護(hù)設(shè)備。

（5）存在極高的適應(yīng)性。無人機(jī)航測技術(shù)可廣泛運(yùn)用于山地、丘陵等地形復(fù)雜地帶的勘測，且?guī)缀醪皇茉旗F等天氣因素的影響，可根據(jù)檢測時(shí)間段天氣情況對飛行方案進(jìn)行選擇，不受時(shí)間限制。

（6）有助于對成本進(jìn)行控制。該技術(shù)系統(tǒng)集成度較高，且運(yùn)輸極為方便，可減少飛機(jī)運(yùn)輸過程費(fèi)用。且無人機(jī)系統(tǒng)本身構(gòu)建成本較低，后期維護(hù)與檢修等費(fèi)用均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常規(guī)載人飛機(jī)檢測系統(tǒng)，可幫助電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)低投入，高收益。

（7）受無人機(jī)續(xù)航時(shí)間上的限制，該檢測技術(shù)僅適用于對小范圍區(qū)域進(jìn)行檢測。

2 無人機(jī)航測技術(shù)在輸電線路勘測設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際情況可以發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)在無人機(jī)航測技術(shù)運(yùn)用于大比例地形圖的測繪研究中在不斷的深入，而在輸電線路勘測的研究與運(yùn)用上較少，尚缺乏較為完整的輸電線路勘測報(bào)告。借助無人機(jī)航測技術(shù)，有打破環(huán)境上的局限性，可用于對風(fēng)景保護(hù)區(qū)、跨河、跨江等區(qū)域，以及被常規(guī)航測技術(shù)所限制的軍事區(qū)、邊境等。可使使得線路勘測工作進(jìn)展的更加順利。

更加國內(nèi)部分電力企業(yè)運(yùn)用該技術(shù)的實(shí)際情況可見，在實(shí)際線路勘測中具體工作主要由6部分組成，即空三加密、優(yōu)化選線、平斷面測繪、無人機(jī)航空攝影、外業(yè)控制以及外業(yè)搞成擬合。其中以優(yōu)化選線為整個(gè)工作流程中的核心，需要完成各項(xiàng)線路設(shè)計(jì)的前期工作，包括跨越與拆遷統(tǒng)計(jì)、影像路徑圖UI及桿塔規(guī)劃等。

2.1 航空勘測攝影

在實(shí)際的運(yùn)用中，無人機(jī)航拍單航帶的覆蓋帶寬在很大程度上決定著勘測的精準(zhǔn)度。其飛行高度越低、帶寬越小，則得到的影像進(jìn)度越好。而出于勘測的需要，為保證輸電線路選線的需求，就需要對帶寬進(jìn)行增加。在實(shí)際操作中，我們主要通過拍攝多條航線，得到勘測區(qū)域的區(qū)域網(wǎng)，進(jìn)而達(dá)到增加帶寬的目的。但此方法會(huì)增加內(nèi)外業(yè)工作量，使得數(shù)據(jù)處理更加的復(fù)雜，導(dǎo)致建設(shè)工期延長。因此，在滿足勘測條件的情況下，為保證綜合效率，應(yīng)當(dāng)以單航線拍攝為主，雙航線以及多航線為輔。

在設(shè)計(jì)上，無人機(jī)所安裝的數(shù)碼相機(jī)多為非測量型相機(jī)，與常規(guī)勘測用相機(jī)相比，其鏡頭畸變差更大。為保證其在勘測中的準(zhǔn)確性，需要建立專業(yè)的檢測校正機(jī)構(gòu)對該類相機(jī)進(jìn)行多方面檢測，得到畸變改正參數(shù)。

2.2 外業(yè)控制與調(diào)繪

該勘測技術(shù)在實(shí)際輸電線設(shè)計(jì)中，需要進(jìn)行多航帶像控點(diǎn)測量與用于最終勘測地位所需要的基準(zhǔn)點(diǎn)測量，同時(shí)需要對臨近像對點(diǎn)間的基線間隔數(shù)量進(jìn)行限制。在外業(yè)工作中，主要使用GPS快速靜態(tài)作業(yè)模式，以邊連式網(wǎng)型為主，選用5個(gè)以上的穩(wěn)定GPSC級點(diǎn)作為起算點(diǎn)。

基于無人機(jī)航測數(shù)據(jù)的高分辨率，保證了內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)分析等工作的準(zhǔn)確性，從根本上實(shí)現(xiàn)了對內(nèi)業(yè)辨視與像控制點(diǎn)中誤差的控制，保障了后期成圖過程中的精準(zhǔn)性。

2.3 內(nèi)業(yè)處理

當(dāng)前國內(nèi)運(yùn)用于低空影像數(shù)據(jù)處理技術(shù)的研究已較為成熟，且已在各個(gè)測繪行業(yè)中得到推廣與運(yùn)用，其中以VirtuoZo TM軟件使用范圍最為廣泛。

2.4 優(yōu)化選線

可用于電力優(yōu)化選線的航測系統(tǒng)較多，比如JX4平斷面聯(lián)機(jī)測圖系統(tǒng)、海拉瓦優(yōu)化平臺以及適普VirtuoAo EPIGS電力優(yōu)化平臺等。且各類系統(tǒng)軟件均已較為成熟，保證了優(yōu)化選線工作的綜合效率。對航測線路的優(yōu)化，可有效縮減輸電線路的長度，有助于對工程成本進(jìn)行控制。

2.5 精度分析

輸電線路勘測中所得到的線路平斷面的最終精度受到關(guān)鍵點(diǎn)校測、外業(yè)高程模擬以及內(nèi)業(yè)測圖等因素的影響。結(jié)合工程實(shí)際可見，就單從精度方面來看，無人機(jī)航測技術(shù)與以往航測技術(shù)相比，對于植被較少地區(qū)或者裸露的地面，斷面點(diǎn)的高程精度更加符合輸電線路建設(shè)的需求。而針對植被覆蓋量較大的地區(qū)，為保證平斷面圖的精度還需要進(jìn)行野外校測與補(bǔ)測。

3 總結(jié)

無人機(jī)航測技術(shù)與傳統(tǒng)航測技術(shù)相比，在輸電線路勘測設(shè)計(jì)中更具有優(yōu)勢。該技術(shù)在具備傳統(tǒng)檢測技術(shù)各方面有點(diǎn)的同時(shí)，更彌補(bǔ)了以往技術(shù)在線路建設(shè)中的不足，能充分滿足電力企業(yè)建設(shè)以及社會(huì)在用電上的需求。但需要注意的是，該檢測技術(shù)尚處于發(fā)展階段，在實(shí)際運(yùn)用中難免會(huì)存在部分問題，還需要的后續(xù)工作中不斷進(jìn)行完善，使得無人機(jī)航測技術(shù)更好的服務(wù)于我國電力行業(yè)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊永平，段學(xué)云，段德磊，等.無人機(jī)航測技術(shù)在輸電線路中的應(yīng)用實(shí)踐[J]. 城市勘測，2013，（1）：29-32.

[2]景瑞.低空無人機(jī)航測技術(shù)在鐵路勘測設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].華北國土資源，2016，（1）：65-66.

[3]李輝.無人機(jī)航測在高速公路勘測中的應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)性分析[J].價(jià)值工程，2016，（25）：259-261.

[4]李亞男，道勇，王駿，等.無人機(jī)低空攝影測量技術(shù)在電力線路工程中的應(yīng)用[J].電力勘測設(shè)計(jì)，2016，（5）：34-37.

[5]鄭小兵，鄭彥春，張紅軍，等.無人機(jī)攝影測量技術(shù)用于電力勘測工程的探索和設(shè)想[J].電力勘測設(shè)計(jì)，2009，（6）：22-24，32.

[6]王國清.無人機(jī)低空攝影測量在電力工程中的應(yīng)用探析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014，（15）：137-138.

（作者單位：成都城電電力工程設(shè)計(jì)有限公司）