試論無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在線路工程中的應(yīng)用

龐冬玲

亳州市巖土勘測(cè)設(shè)計(jì)院限公司 安徽 亳州 236000

引言

線路工程具有線路支線多、線路繁雜等特點(diǎn)，要想實(shí)現(xiàn)線路工程信息的全面性、真實(shí)性獲取，應(yīng)用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)能夠達(dá)到這一目的，從而促進(jìn)線路工程行業(yè)信息化發(fā)展，為我國(guó)城市現(xiàn)代化建設(shè)提供推動(dòng)力。新時(shí)期無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)動(dòng)態(tài)更新，探究這項(xiàng)技術(shù)在線路工程中的創(chuàng)新式應(yīng)用具有必要性和重要性。

1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)基本介紹

1.1 概念

所謂無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，指的是滿足低空多角度地面物體影像采集需求而應(yīng)用的無(wú)人機(jī)設(shè)備及信息化測(cè)量技術(shù)[1]。無(wú)人機(jī)傾斜攝影圖片支持立體模型構(gòu)建以及圖像繪制，表現(xiàn)形式常見(jiàn)兩種，分別是數(shù)字正射影像圖和大比例尺地形圖。當(dāng)這項(xiàng)技術(shù)用于電力行業(yè)線路工程，從業(yè)人員動(dòng)態(tài)獲取線路信息，進(jìn)而為線路工程方案調(diào)整、輸電線路優(yōu)化提供參考，確保決策合理化制定。我國(guó)電力行業(yè)對(duì)高分辨率影像提出較高要求，傳統(tǒng)勘測(cè)技術(shù)存在信息缺失、信息時(shí)效性不足、圖像分辨率低等缺點(diǎn)，這為無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)現(xiàn)代化投用提供契機(jī)，下文具體總結(jié)該技術(shù)特點(diǎn)。

1.2 特征

對(duì)于測(cè)繪無(wú)人機(jī)特征，總結(jié)為低成本、靈活化、精準(zhǔn)性、快速化等特征。測(cè)繪無(wú)人機(jī)的環(huán)境適應(yīng)力較強(qiáng)，即便地面建筑物密集、空氣能見(jiàn)度偏低、氣候多變，仍能高效完成測(cè)繪任務(wù)[2]。傾斜攝影測(cè)量無(wú)人機(jī)搭載的影像設(shè)備具有高精度、拍攝角度靈活、分辨率高等基本特點(diǎn)，具備傳統(tǒng)航測(cè)設(shè)備不具備的優(yōu)勢(shì)，其中個(gè)性化特征總結(jié)如下：

第一，直觀高效性。線路工程測(cè)量任務(wù)量較多，并且測(cè)量要求較高，如果一味應(yīng)用傳統(tǒng)的測(cè)量方式，即人工參與測(cè)量實(shí)踐，不僅會(huì)浪費(fèi)時(shí)間，而且還會(huì)降低測(cè)量的準(zhǔn)確率，難以保證測(cè)量信息時(shí)效性，無(wú)法為線路工程建設(shè)提供可靠指導(dǎo)。無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)支持遠(yuǎn)景、近景拍攝，相對(duì)而言，近景線路圖像的清晰度較高，圖像信息完整性、直觀性反映，并傳遞到接收設(shè)備，為線路工程情況介紹提供資料。不僅如此，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)支持復(fù)雜地形信息的高效獲取，相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)量方式來(lái)說(shuō)，傾斜攝影測(cè)量設(shè)備在地理?xiàng)l件中的適應(yīng)性較強(qiáng)，測(cè)量信息高效傳遞與利用，據(jù)此指導(dǎo)線路工程規(guī)范化施工，使線路工程安全風(fēng)險(xiǎn)大大降低。

第二，機(jī)動(dòng)靈活性。從概念介紹、實(shí)際用途中可以看出，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的環(huán)境適應(yīng)力較強(qiáng)，該技術(shù)十分靈活，能夠根據(jù)線路工程所處區(qū)域及測(cè)量要求的變化而改變，確保信息多層次獲取。由于我國(guó)不同地區(qū)的線路工程項(xiàng)目各異，低空攝像普遍存在氣候因素影響大、信息獲取時(shí)間短等特點(diǎn)，這無(wú)疑對(duì)設(shè)備機(jī)動(dòng)靈活性提出要求。無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)操作者事先了解線路工程信息，具體掌握環(huán)境信息、測(cè)量要求，從而在技術(shù)靈活應(yīng)用方面掌握主動(dòng)權(quán)，確保技術(shù)在線路工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)最大化發(fā)揮。無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)機(jī)動(dòng)靈活性保證的同時(shí)，工作人員務(wù)必做好信息記錄與分析，從而總結(jié)技術(shù)規(guī)律，為技術(shù)后續(xù)應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。

第三，分辨率高。線路工程優(yōu)化設(shè)計(jì)是電力工程現(xiàn)代化發(fā)展的基本要求，尤其是信息化、智能化背景下，從業(yè)人員要勇于嘗試，在傾斜攝影測(cè)量中滲透新的理念，運(yùn)用新的技術(shù)，更好地服務(wù)于線路工程發(fā)展。相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)量方式,無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在分辨率、攝影角度等方面具備一定優(yōu)勢(shì)，一定程度上滿足地貌信息完整性、真實(shí)性展現(xiàn)需求，隨著圖像分辨率提高，則整體測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性能夠得到可靠保證。我國(guó)電力工程線路施工的任務(wù)量較多，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)拍攝得到的圖片具有高清晰度特點(diǎn)，意味著電力工程建設(shè)與施工能夠得到價(jià)值化資料，確保工程施工策略有的放矢，最終規(guī)范施工行為，促進(jìn)我國(guó)電力工程行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。

2 線路工程中無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用意義

2.1 線路工程線路優(yōu)化需要

我國(guó)電力資源需求量逐漸增多，為了確保電力資源合理配置、有效利用，勢(shì)必要做好新時(shí)代線路工程線路優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，這是輸電活動(dòng)穩(wěn)定化、有效化推進(jìn)的基本要求[3]。在這一過(guò)程中，要做好情況調(diào)查工作，即利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)獲取線路工程信息，視情況調(diào)整線路工程的施工方案，打造低成本、高效益的施工方案，確保輸電線路在電力資源輸送環(huán)節(jié)發(fā)揮應(yīng)有作用。其中，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)起到輔助作用，成為我國(guó)電力工程線路優(yōu)化設(shè)計(jì)的推動(dòng)力。

2.2 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的必要性

傳統(tǒng)的測(cè)繪手段需要使用諸多的人力、物力才能夠?qū)崿F(xiàn)，再加上其在外作業(yè)的強(qiáng)度很大、作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，部分危險(xiǎn)測(cè)區(qū)測(cè)繪的工作者很難開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)工作。從可持續(xù)發(fā)展角度來(lái)看，技術(shù)層面的分析工作必不可少。線路工程線路優(yōu)化設(shè)計(jì)的常用技術(shù)方式有兩種，第一種即基于數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站構(gòu)建立體模型，據(jù)此獲取信息、輸出信息，為二維、三維線路優(yōu)化設(shè)計(jì)提供信息支持；第二種即數(shù)字正攝影像疊加數(shù)字高程模型，完成線路三維場(chǎng)景模擬。相關(guān)工作人員通常采取常規(guī)航空攝影測(cè)量方法（大中型飛行搭載測(cè)量法）以及傳統(tǒng)的測(cè)繪手段完成地理信息及地理數(shù)據(jù)的估測(cè)，以便縮短測(cè)量時(shí)間，并保證圖像信息的清晰度，真正為線路工程建設(shè)與發(fā)展提供信息參考，促進(jìn)電力活動(dòng)有條不紊地開(kāi)展，最終更好地服務(wù)于人民群眾。

當(dāng)前伴隨我國(guó)無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)水平地逐步提升，以及電力行業(yè)線路工程現(xiàn)代化建設(shè)要求的細(xì)化，航測(cè)遙感行業(yè)發(fā)展以及測(cè)繪技術(shù)信息化轉(zhuǎn)型升級(jí)現(xiàn)已越來(lái)越受到人們的關(guān)注[4]。近幾年來(lái)，無(wú)人機(jī)不單單在軍用領(lǐng)域獲得了廣泛地應(yīng)用，同時(shí)在民用領(lǐng)域受到了普遍地使用。從行業(yè)細(xì)分層面來(lái)看，測(cè)繪、國(guó)土、林業(yè)等重要行業(yè)在無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的支持下優(yōu)質(zhì)發(fā)展，特別是在低空攝影之中，低空無(wú)人機(jī)能夠迅速便捷地完成影像資料的采集。對(duì)比于傳統(tǒng)的項(xiàng)目測(cè)量、航空攝影測(cè)量，無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)實(shí)踐的意義總結(jié)為：第一，所需投入的費(fèi)用較少，當(dāng)技術(shù)成本降低，則電力行業(yè)線路工程測(cè)繪整體成本減少，一定程度上擴(kuò)大利潤(rùn)空間；故障發(fā)生率較低，避免浪費(fèi)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)迅速獲取影像的目標(biāo)，從整體上提高線路工程測(cè)繪的綜合效益；制作材質(zhì)上，無(wú)人機(jī)通常會(huì)使用復(fù)合型的材料，即便受損，仍能在短時(shí)間內(nèi)修復(fù)或更換，確保無(wú)人機(jī)設(shè)備盡快投用，再次提高線路工程信息化測(cè)量效率，此外維修的成本較低、整體測(cè)量?jī)r(jià)值顯現(xiàn)。第二，無(wú)人機(jī)的外部體積較小，占地空間小，并且在操作上較為地靈活，起降比較便捷，在起降的過(guò)程中無(wú)須配備專(zhuān)門(mén)的跑道等工具，而在起飛時(shí)經(jīng)常使用彈射起飛、滑跑起飛等方式，降落的過(guò)程中經(jīng)常使用滑降、傘降等方式。第三，無(wú)人機(jī)攜帶靈活，在確保得到分辨率清晰影像的基礎(chǔ)上，無(wú)人機(jī)也能夠自如地搭載相機(jī)。

3 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在線路工程中的應(yīng)用要點(diǎn)

線路工程中無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)循序式應(yīng)用，無(wú)論是測(cè)繪人員，還是技術(shù)人員，都要?jiǎng)?chuàng)新理念，并加強(qiáng)溝通交流，協(xié)商制定無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)與線路工程融合的可行性方案，從而正確指導(dǎo)行為。下文從技術(shù)路線測(cè)量、航線合理化設(shè)計(jì)、像控點(diǎn)布設(shè)與測(cè)量、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換四個(gè)方面展開(kāi)分析，以此優(yōu)化無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在線路工程的應(yīng)用效果。

3.1 技術(shù)路線測(cè)量

無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)路線科學(xué)確定，這關(guān)系到后續(xù)技術(shù)應(yīng)用成效。正常來(lái)說(shuō)，無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)獲取的資金投入少、設(shè)備操作靈活、互動(dòng)性強(qiáng)，這為技術(shù)路線測(cè)量方案針對(duì)性調(diào)整提供依據(jù)。再加上無(wú)人機(jī)類(lèi)型包括電動(dòng)型、油動(dòng)型，各類(lèi)無(wú)人機(jī)在運(yùn)行效率、使用成本、使用范圍、荷載力等方面的表現(xiàn)各異，所以技術(shù)錄像測(cè)量方式不相一致。涉及線路工程航測(cè)時(shí)，工作人員務(wù)必從實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)基本情況選擇適合的測(cè)量路線，在滿足多角度、多方位、清晰化測(cè)量需求的同時(shí)，選擇最短的測(cè)量路線，從而減少成本、縮短時(shí)間，大大提高無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)利用率。

3.2 航線合理化設(shè)計(jì)

工作人員進(jìn)行無(wú)人機(jī)拍攝時(shí)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)做足充分準(zhǔn)備，即全面了解線路工程項(xiàng)目信息，據(jù)此精心檢查無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，以及相關(guān)航測(cè)設(shè)備，必要情況下通過(guò)多架無(wú)人機(jī)相互合作來(lái)達(dá)到相應(yīng)的測(cè)量結(jié)果，為了可以高效合理的完成測(cè)量任務(wù)，就要設(shè)計(jì)科學(xué)合理的航線，使飛行距離達(dá)到最短，以及所用無(wú)人機(jī)的數(shù)量最少，從而大幅度降低成本開(kāi)支。所以，在拍攝工作正式開(kāi)始之前要社會(huì)合理的拍攝航線，這是十分重要的步驟，保證航線設(shè)計(jì)的可靠性可以很大程度上為測(cè)量效果及質(zhì)量提供重要保障。一般情況下，一架無(wú)人機(jī)無(wú)法滿足測(cè)量需求時(shí)，就要利用多架無(wú)人機(jī)來(lái)進(jìn)行后續(xù)的測(cè)量工作，對(duì)于飛行線路的規(guī)劃方面，首先要對(duì)工程區(qū)域內(nèi)相關(guān)地形地貌進(jìn)行系統(tǒng)考察，然后在無(wú)人機(jī)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量時(shí)，對(duì)其航線要有精準(zhǔn)合理的規(guī)劃，還要實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接拍攝，該操作具有一定難度，對(duì)操控人員專(zhuān)業(yè)技術(shù)要求較高。

3.3 像控點(diǎn)布設(shè)和測(cè)量

要想有序化、高效化完成無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在線路工程實(shí)際測(cè)量任務(wù)，從業(yè)者要在工作開(kāi)展過(guò)程中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，圍繞所測(cè)區(qū)域存在地形地貌復(fù)雜等情況具體記錄。一旦區(qū)域中存在河流、森林等難尋明顯特征的部分，這樣的情況就導(dǎo)致了實(shí)際測(cè)量過(guò)程會(huì)受到相應(yīng)的影響，導(dǎo)致最終所測(cè)數(shù)據(jù)及結(jié)果存在一定誤差。基于此，務(wù)必合理布設(shè)像控點(diǎn)，保障測(cè)量的準(zhǔn)確性和有效性。具體來(lái)說(shuō)，在影像中尋找控制點(diǎn)存在一定難度，因此，當(dāng)無(wú)人機(jī)攝影工作進(jìn)行時(shí)要合理布設(shè)相應(yīng)控制點(diǎn)，在地面做好有效標(biāo)記，如此一來(lái)，無(wú)人機(jī)在進(jìn)行實(shí)際測(cè)量時(shí)就可以將控制點(diǎn)準(zhǔn)確定位。人為制作控制點(diǎn)的方式既能夠保證數(shù)量，還能夠使其均勻分布。

3.4 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

目前我國(guó)無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量環(huán)節(jié)要做好數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，確保信息統(tǒng)一化、便捷化傳遞，一定程度上提高線路工程信息化測(cè)繪效率。正常來(lái)說(shuō)，測(cè)量信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及加密主要使用DATMatrix，是因?yàn)镈ATMatrix具有獨(dú)特性和實(shí)用性，具體總結(jié)為：基于線路工程航測(cè)需求構(gòu)建出較為全面的立體模型，接著能夠倒出標(biāo)準(zhǔn)patb格式的空三效果。但在實(shí)際測(cè)量工作中，可能會(huì)受到多種因素的影響導(dǎo)致立體模型精準(zhǔn)程度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)用性較低。面對(duì)這種情況，工作人員要靈活運(yùn)用理論知識(shí)，并與專(zhuān)家技術(shù)人員溝通，探索數(shù)據(jù)格式快速轉(zhuǎn)換的思路，為線路工程航測(cè)任務(wù)高效完成而助力。具體來(lái)說(shuō)，有效繪制手工模型，通常這種繪制方式所需時(shí)間較長(zhǎng)，所以要打好提前量，繪制工作完成后生成影像數(shù)據(jù)，相關(guān)數(shù)據(jù)信息的總量較大，為提高總體的工作效率，可以導(dǎo)入部分線路邊線，使其形成立體模型。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)動(dòng)態(tài)創(chuàng)新，當(dāng)這項(xiàng)技術(shù)用于線路工程，有利于彌補(bǔ)傳統(tǒng)航測(cè)方式的不足，通過(guò)發(fā)揮技術(shù)實(shí)踐優(yōu)勢(shì)來(lái)優(yōu)化線路設(shè)計(jì)效果，實(shí)現(xiàn)低成本、高效率測(cè)量目的?；诖?，電力行業(yè)線路工程的從業(yè)者要客觀認(rèn)識(shí)無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，結(jié)合工作內(nèi)容掌握技術(shù)實(shí)踐要點(diǎn)，確保技術(shù)優(yōu)勢(shì)最大化發(fā)揮，為我國(guó)線路工程持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)積極力量。