無人機傾斜攝影測量技術(shù)在三維電力工程中的應(yīng)用

趙智乾 沈浩

摘要：隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機傾斜攝影測量技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在各個行業(yè)當中，尤其是工程測量行業(yè)，正因為無人機傾斜攝影測量機技術(shù)的應(yīng)用，不管是測量的質(zhì)量還是效率都有了較大的提高。對此，文章主要圍繞工程測量中無人機傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用方面進行分析，希望能給相關(guān)人士提供參考。

關(guān)鍵詞：無人機;傾斜攝影測量技術(shù);三維電力工程

在電力線路工程的建設(shè)過程中，往往需要對較大范圍的工程區(qū)域進行測量，而且其外業(yè)工作環(huán)境比較復(fù)雜，作業(yè)周期也相對較長，傳統(tǒng)的以飛機為平臺的航攝技術(shù)難以滿足工程建設(shè)的實際需要，而以無人機為飛行平臺的低空攝測技術(shù)不僅能夠滿足電力線路工程的測量精度要求，同時還可以高速高效地完成復(fù)雜天氣條件以及野外環(huán)境下的攝像測量任務(wù)，促進了我國電力線路工程建設(shè)的現(xiàn)代化發(fā)展，文章將結(jié)合某電力線路工程來分析無人機低空攝影測量的技術(shù)應(yīng)用要點。

1無人機傾斜攝影測量技術(shù)原理

傾斜攝影測量和傳統(tǒng)航空攝影測量相比在于搭載荷載設(shè)備數(shù)目不同，傾斜攝影測量同時從垂直和傾斜多個角度獲取的影像數(shù)據(jù)，能夠獲得紋理信息豐富的地物三維信息[1]，利用相同時序的五組影像數(shù)據(jù)經(jīng)過內(nèi)定向、相對定向、絕對定向、空中三角測量、多視密集匹配技術(shù)構(gòu)建實景三維數(shù)據(jù)模型，基于實景三維數(shù)據(jù)模型生成4D產(chǎn)品及點云成果[2]。

2無人機傾斜攝影測量技術(shù)在三維電力工程中的應(yīng)用過程

2.1數(shù)據(jù)采集

本工程采用大疆M600pro無人機搭載五鏡頭相機，基于無人機管家APP規(guī)劃航線，綜合項目要求與現(xiàn)場條件設(shè)置相關(guān)參數(shù)，其中航向重疊率80%，旁向重疊率75%，飛行高度約120m。整個工程共作業(yè)6個架次、獲取影像4000張，及時對影像質(zhì)量進行檢查，不合格區(qū)域進行補飛。

2.2數(shù)據(jù)處理

外業(yè)數(shù)據(jù)采集完成后，對影像進行勻光、勻色、影像畸變處理、解析照片pos信息、檢查像控制點質(zhì)量等預(yù)處理工作;之后采用ContextCapture軟件依次進行參數(shù)設(shè)置、提交空三任務(wù)、三維重建等操作，最終輸出3mx格式的三維模型，效果如圖1所示。

2.3精度分析

2.3.1整體精度分析

三維模型整體精度評價主要利用布設(shè)控制點的平面位置、高程與模型量測值對比分析。通過27例樣本分析得，模型平面誤差最大為0.16m，最小為0.02m，均方根誤差為0.08m。模型高程最大誤差為0.19m，最小為0.03m，均方根誤差為0.09m。

2.3.2細部精度分析

本文選擇長度作為評價因子，具體方法為在smart3D軟件中量測模型的相關(guān)參數(shù)，結(jié)合高精度全站儀實地測量的真值進行對比分析。通過對10例樣本分析得到，三維模型細部長度指標的最大誤差為-0.22m，最小誤差為0.05m，均方根誤差為0.13m。

3 無人機攝影測量各種電力應(yīng)用

3.1 變電站測量

相對于傳統(tǒng)攝影測量技術(shù)，無人機攝影測量由于具有機動靈活、低成本等優(yōu)勢，正越來越多地應(yīng)用于電站的勘測設(shè)計工作中。無人機攝影測量技術(shù)能夠在電場的微觀選址、道路設(shè)計、吊裝平臺設(shè)計等環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用〔3〕。在航攝獲取的高分辨率影像的基礎(chǔ)上，可以完成選址以及后續(xù)的勘測工作，大大縮短勘測周期。變電站站址一般呈矩形狀態(tài)，其四角的坐標差距不會很大，便于無人機的行操控〔4〕。

3.2 輸電線路規(guī)劃及測量

傳統(tǒng)的線路路徑選擇一般分為室內(nèi)圖上選線和野外勘測定線。室內(nèi)選線時一般在小比例尺地形圖上進行，由于地形圖比例尺太小并且現(xiàn)勢性較差，地形地物與實際情況有較大出入，因此要進行野外實地勘測，以校核所選線路的合理性，或提出更好的線路路徑方案。無人機攝影測量拍攝地面影像，通過對影像的后續(xù)數(shù)據(jù)處理，可以提供拍攝區(qū)域的數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字正射影像（DOM）及數(shù)字線劃圖（DLG），數(shù)字正射影像（DOM）+數(shù)字線劃圖（DLG）文件上可以識別出高清晰度、高精度的地形、地勢、房屋、植被、交通等要素，在此文件上可進行詳細的室內(nèi)選線，通過比較各較優(yōu)方案的技術(shù)難易程度、總投資、交通運輸及施工、運行維護的難易程度等，最終選出最優(yōu)路徑方案〔5〕。對于已建線路，通過無人機攝影測量，可以獲取線路走廊的基本情況，完成電力桿塔的平面坐標和高程的測量，同時獲取轉(zhuǎn)角、檔距等信息。

3.3 桿塔定位

桿塔定位即在已經(jīng)選好的線路路徑上，進行定線、斷面測繪，在縱斷面圖上確定桿塔的位置。在航攝的高分辨率影像上可以看清楚立桿塔處的地形全貌，因此，在桿塔定位時，結(jié)合現(xiàn)場踏勘可以在室內(nèi)對每基桿塔位置進行校核，使桿塔避開溝坎等不利位置。另外，通過與道路等專業(yè)的配合，可以避免傳統(tǒng)方式經(jīng)常出現(xiàn)的桿塔拉線與道路間距過小等問題〔4〕。相比常規(guī)野外測量，采用無人機攝影測量技術(shù)對桿塔定位，具有測量效率高、測量精度高、測量費用低的優(yōu)勢。

3.4 線路巡查

線路巡查的檢測目標多樣且分散，檢測難度大，利用攝影測量的可見光影像和紅外光影像可以實現(xiàn)高效檢測。利用可見光影像可以清楚地觀察電力設(shè)備的外觀情況，同時判斷其是否存在物理缺陷，如絕緣子是否有污穢或破損、導(dǎo)線有否斷股、桿塔是否損壞或變形、有無鳥窩等。利用紅外光影像可以觀察設(shè)備是否存在熱缺陷，如絕緣子、線夾、接線管等部位是否存在由缺陷導(dǎo)致的發(fā)熱點〔5〕。

4總結(jié)

無人機攝影測量在平原地區(qū)的電力工程中已有變電站測量、線路規(guī)劃、桿塔定位、線路巡檢等諸多應(yīng)用，但在高海拔地區(qū)，由于風沙大、含氧量低等因素，其應(yīng)用受到限制。隨著研究的深化，考慮無人機攝影測量低成本、高效率等特點，其在高海拔地區(qū)得到更多應(yīng)用指日可待。

參考文獻：

[1]胡念念，孟敏.無人機航空攝影測量技術(shù)在電力工程測量中的運用初探[J].低碳世界，2018（12）：62-63.

[2]倪章華，張陽軍.無人機低空攝影測量技術(shù)在電力線路工程中的應(yīng)用[J].城市地理，2018（04）：175-176.

[3]明國輝.無人機傾斜攝影測量技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2017（20）：199-200.

[4]袁建華.無人機航空攝影測量技術(shù)在電力工程測量中的應(yīng)用[J].江西建材，2017（19）：226+233.

[5]高義達.無人機航空攝影測量技術(shù)在電力工程測量中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2017，14（29）：62+65.