簡析電力工程測量中低空無人機和全數(shù)字航測路徑優(yōu)化技術的應用

史海峰+郭慶偉

摘 要：近些年來低空無人機技術以及全數(shù)字航測路徑優(yōu)化技術已經(jīng)逐漸實現(xiàn)在電力工程測量中的廣泛應用。綜合成本低、效率高以及靈活機動是無人機的顯著優(yōu)勢與特征，尤其適用于飛行困難區(qū)域以及中小面積區(qū)域，最終可實現(xiàn)對勘測技術水平與效率的有效提升。本文首先對該項測量技術進行分析，然后結合實際工程對其應用進行探究。

關鍵詞：低空無人機；全數(shù)字航測技術；電力工程

建設規(guī)模不夠大現(xiàn)象普遍存在于我國電網(wǎng)以及電廠建設中，需要注意的是其中不包括特高壓電網(wǎng)以及跨區(qū)域電網(wǎng)，路徑短以及工期緊是建設過程的顯著特征，為在真正意義上對工程建設的效率以及質量進行提高，可在實際施工結合實際情況實現(xiàn)對攝影測量技術的科學運用，同時這可在一定程度上實現(xiàn)電路優(yōu)化設計。

一、電力工程測量中的無人機低空攝影測量技術

無人機低空攝影測量就是一種先進的攝影測量方法，傳感器以及遙感平臺是其系統(tǒng)的重要組成部分，在實際進行電力工程測量時對其進行合理利用不僅可實現(xiàn)對數(shù)字地圖不直觀現(xiàn)象的有效解決，同時測量周期長等問題也可以得到有效的解決。同時工作強度也可在上述過程中得到有效減少，最終實現(xiàn)對測繪工作效率進行有效提高的目標。體型相對較小是現(xiàn)階段我國電力工程測量中使用無人機的顯著特征，最大可對6KG的重量進行承載，飛行高度最高可為海拔3600m，最大飛行速度為每小時98km，可連續(xù)在空中工作超過3小時。該系統(tǒng)最高可抵御最強風力為13m每秒，降落距離為150m，起飛距離為60m，在不受到電磁干擾的情況下，通訊距離可超過15km。相對于大飛機航攝來說，在中小面積的帶狀以及面狀測區(qū)進行無人機使用時主要依靠衛(wèi)星定位服務系統(tǒng)，這可對數(shù)據(jù)質量以及生產(chǎn)安全性進行有效提高，效率優(yōu)勢十分明顯。電氣化鐵路電線的建設勘察設計、風電場的電源建設及中短電力線路勘察設計等都是電力工程領域的應用范圍。

二、低空無人機和全數(shù)字航測路徑優(yōu)化技術在電力工程測量中的應用

1.無人機航空攝影及航測內(nèi)外業(yè)

現(xiàn)階段無人機數(shù)據(jù)影像獲取已經(jīng)逐漸實現(xiàn)在電力工程測繪中的廣泛應用，這對勘測技術水平以及效率的提高有極大的促進作用。電力線路建設的智能化以及驚喜化也在這一過程中得到充分的滿足。我們主要結合某輸電線路工程對其在電力工程測量中的應用進行仔細分析。該工程全長82km，分布區(qū)域達1萬平方公里。

（1）航帶設計與航空攝影。該工程處于高山密林區(qū)域，在技術設計過程中需要對部分區(qū)域進行適當加寬，從而科學選定加密分區(qū)的接邊點。另外，可選用燃油動力的無人機執(zhí)行航飛任務，將佳能5DⅡ型數(shù)碼相機搭載在無人機傳感器上，其中相機的像幅大小5616×3744像素、像素尺寸6.41μm、焦距35mm。該項目一共航飛10個架次，共獲取2000多片影像，絕大部分像片的傾角小于5°，航線彎曲度與像片旋偏角與規(guī)定要求符合。

（2）外業(yè)控制測量與調繪。該工程選用1985年國家高程基準為高程。在航測外控作業(yè)中量測坐標點時，借助GPS接收機，并運用CORS-RTK和GPS-RTK等技術進行測量控制，以線路路徑走向合理布設外業(yè)控制點。共布設186個像控點和15個主控網(wǎng)點，以便達到良好的外業(yè)控制精度。該工程屬于輸電線路工程，因此在調繪像片時，需要詳細調繪關注點，有選擇地取舍敏感度低的地物，并對影響線路路徑走向、河流、道路、通訊線、電力線的地貌和地物進行準確調繪，以確保數(shù)據(jù)的準確性，優(yōu)化后續(xù)路徑。

（3）空三數(shù)據(jù)處理和導出。該工程以航攝分區(qū)為依據(jù)，建立多個作業(yè)項目對應相應目錄，并在對應目錄中存入相關的作業(yè)數(shù)據(jù)。構建作業(yè)項目之后，需要進行空三作業(yè)，按照影像輸入—內(nèi)定向—圖形區(qū)域建立—自動點測量—交互式編輯—控制點測量—區(qū)域網(wǎng)評的步驟進行處理。

此外， HelavaDPS二次開發(fā)軟件系統(tǒng)為基礎，利用單張像片中的sup文件構建立體顯示模式，該文件中記錄了像片的姿態(tài)參數(shù)及位置參數(shù)。相比于前期空三處理的攝影測量軟件，該模式需要進行數(shù)據(jù)格式轉換。通過軟件工具讀取相關的空三數(shù)據(jù)文件，以此生成sup文件，便于HelavaDPS準確識別，使不同攝影測量平臺實現(xiàn)無縫銜接。

2.線路路徑優(yōu)化

（1）實時排位電子模板。利用相關軟件轉化數(shù)字高程模型DEM，使其變?yōu)锳SCII文件，然后借助電子模板軟件進行桿塔的優(yōu)化排位，通過斷面提取軟件對三線斷面進行掃描，確保桿塔與設計書的規(guī)范要求保持一致，有效檢驗地面是否具備立塔的條件。另外，可以加入交叉的跨越信息，實時顯示排位的相關參數(shù)及結果，每基塔桿都可按照坐標返回到立體模型上，由此準確判斷規(guī)劃塔型下的路徑能否成立，便于路徑及時調整。

（2）調整路徑及展繪。在該工程中，實現(xiàn)線路路徑的優(yōu)化。在場景生成環(huán)節(jié)，選線人員需在全數(shù)字影像地形圖上展繪初步設計路徑，并做初步調整，基本確立線路路徑；同時可以借助立體眼鏡來觀察測量系統(tǒng)中模型的地貌與地物，如同觀看立體電影。值得注意的是，模塊測量過程中，需要結合影像線路的地物，如通訊線、電力線、建筑物等，對地物到路徑的距離進行詳細測量，做好地貌和坡度等識別工作，認真分析局部地段是否具備立塔條件、線路是否跨越房屋、轉角間距離是否準確、轉角數(shù)量和度數(shù)是否科學等，從而確定路徑成立與否。

（3）成果輸出的優(yōu)化。完成選線工作后，需要認真存儲與導出最終路徑、最終成果、排位中間成果等數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉化為dwg數(shù)據(jù)格式，以便調取和使用，提高工作效率。確認最終路徑后，可借助調繪信息、疊加等高線、出圖模塊等內(nèi)容生成正射影像路徑圖，實現(xiàn)成果輸出的優(yōu)化。

在電力勘察設計領域，低空無人機航空攝影測量和航測路徑優(yōu)化技術適用于風電場等電源建設、電源接入主網(wǎng)的中短電力線路的勘察設計、電氣化鐵路供電線路建設的勘察設計。在長大電氣化鐵路干線、長大輸電線路建設日趨飽和的大背景下，新的核電、風電等電源建設會成為建設重點，其接入主網(wǎng)的中短線路需求會增加，因此中小區(qū)域的勘察設計需求會進一步增加，為低空無人機航空攝影測量在電力勘察設計領域提供了大展身手的舞臺。

三、結語

綜上所述，在電力工程測量中應用低空無人機和全數(shù)字航測路徑優(yōu)化技術，可以優(yōu)化輸電線路路徑設計，減少財力、物力、人力的浪費，增強拍攝圖像的準確性、真實性與客觀性，避免植被破壞，降低技術人員的工作強度，獲得良好的生態(tài)效益與經(jīng)濟效益。在高山密林測區(qū)的應用雖會增加部像控的工作量，但是利用衛(wèi)星定位服務系統(tǒng)與航測路徑優(yōu)化技術，可以充分發(fā)揮其作業(yè)效率優(yōu)勢，保障航測數(shù)據(jù)的安全性與準確性，提高數(shù)據(jù)質量和工作效率，獲得良好的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

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