常增亮，張 云

(1.山東電力工程咨詢(xún)?cè)海綎| 濟(jì)南 250013； 2.山東省沂水縣國(guó)土資源局，山東 沂水 262400)

1 可行性分析

2008年初，為配合山東省第二次土地調(diào)查工作的進(jìn)行，由中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院和山東省國(guó)土測(cè)繪院聯(lián)合進(jìn)行了山東省1∶2000比例尺的數(shù)字航飛工作，可以提供1∶1000～1∶10000各種精度的用圖作為山東省第二次土地調(diào)查工作的底圖。其成品包括數(shù)字線(xiàn)劃圖、正射影像圖、數(shù)字高程模型、數(shù)字柵格地圖等4D產(chǎn)品。

第二次全國(guó)土地調(diào)查所采用的航測(cè)數(shù)據(jù)分辨率達(dá)到0.3 m，遠(yuǎn)高于我們平常航飛的1/10000的1 m分辨率的常規(guī)送電工程航測(cè)數(shù)據(jù)精度，且航飛時(shí)間為2008年1月份，因我們送電工程所經(jīng)地區(qū)一般均處于遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)、工礦區(qū)，地物地貌在一段時(shí)間內(nèi)變化不大，這樣從原始數(shù)據(jù)及時(shí)效性上是能達(dá)到線(xiàn)路數(shù)字化作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的。

第二次土地調(diào)查航測(cè)數(shù)據(jù)的空三處理，采用的起算數(shù)據(jù)是1980年西安坐標(biāo)系下，依據(jù)山東省新做GPS C級(jí)網(wǎng)基本數(shù)據(jù)，高程系統(tǒng)為1985國(guó)家高程基準(zhǔn)系統(tǒng)，外業(yè)查找基準(zhǔn)點(diǎn)比較方便簡(jiǎn)捷且能與規(guī)劃報(bào)批數(shù)據(jù)格式要求完全保持一致。所形成的4D產(chǎn)品格式均為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)格式，可以便于我們作業(yè)系統(tǒng)讀取。但高程數(shù)字模型由于山東省1/1萬(wàn)地形圖更新尚未全部完成，其DEM分辨率仍為10 m間隔的，精度偏低一些。

我院于2008年開(kāi)發(fā)完成了應(yīng)用激光雷達(dá)和衛(wèi)星遙感影像勘測(cè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)(LISAS V1.0)，其中的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用(激光雷達(dá)或衛(wèi)星遙感影像)DEM及DOM數(shù)據(jù)生成大場(chǎng)景三維立體模型技術(shù)主要是依據(jù)共線(xiàn)方程原理，將激光雷達(dá)或衛(wèi)星遙感影像的DOM和DEM數(shù)據(jù)處理成左片及右片的數(shù)字影像模型，進(jìn)而處理成三維大場(chǎng)景立體模型，以進(jìn)行輸電線(xiàn)路的路徑優(yōu)化、平斷面數(shù)據(jù)自動(dòng)半自動(dòng)采集、塔基斷面圖自動(dòng)生成、塔基位置合理性的比較選擇等。而第二次全國(guó)土地調(diào)查航測(cè)數(shù)據(jù)所形成的DEM和DOM數(shù)據(jù)只要轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)，即可導(dǎo)入該系統(tǒng)中進(jìn)行送電線(xiàn)路路徑的優(yōu)化選擇和采集平斷面地形圖。

綜合上述分析可知，從原始數(shù)據(jù)的時(shí)效性、數(shù)據(jù)精度及應(yīng)用格式、我院技術(shù)支持方面分析，應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行架空送電線(xiàn)路勘測(cè)設(shè)計(jì)是可行的。

2 工作流程圖

3 工程實(shí)驗(yàn)

2009年9月，收集了約0.5 km2的位于濟(jì)南奧體中心附近包含丘陵、平地及山地的DEM和DOM影像。數(shù)據(jù)處理過(guò)程嚴(yán)格按照技術(shù)路線(xiàn)進(jìn)行作業(yè)，各項(xiàng)精度指標(biāo)均按相應(yīng)操作要求進(jìn)行設(shè)定。具體作業(yè)過(guò)程如下：

①收集選定區(qū)域的DEM和DOM影像，嚴(yán)格按坐標(biāo)進(jìn)行裁剪，確保二者嚴(yán)格對(duì)應(yīng)。

②應(yīng)用激光雷達(dá)和衛(wèi)星遙感影像勘測(cè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)(LISAS V1.0)將DEM和DOM影像生成OPD大場(chǎng)景立體模型。

③應(yīng)用激光雷達(dá)和衛(wèi)星遙感影像勘測(cè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)(LISAS V1.0)下優(yōu)化選線(xiàn)工程，選擇2～3條線(xiàn)路路徑，線(xiàn)路路徑途徑包含丘陵、平地及山地等地形，輸出相應(yīng)轉(zhuǎn)角坐標(biāo)和正射影像路徑圖。

④應(yīng)用激光雷達(dá)和衛(wèi)星遙感影像勘測(cè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)(LISAS V1.0)下大場(chǎng)景測(cè)圖模塊按選定路徑測(cè)量平斷面圖，提交設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)排位。

⑤收集到附近區(qū)域GPS C級(jí)測(cè)量控制點(diǎn)2個(gè)，具體測(cè)區(qū)約5 km，應(yīng)用GPS-RTK將測(cè)量坐標(biāo)點(diǎn)引測(cè)至測(cè)區(qū)。

⑥按照轉(zhuǎn)角及塔位坐標(biāo)值進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)放樣，擬測(cè)量實(shí)地坐標(biāo)值和高程值，以判定實(shí)際測(cè)量值和應(yīng)用DEM和DOM影像所采集的坐標(biāo)及高程值差異情況。

在該過(guò)程作業(yè)中，發(fā)現(xiàn)了按坐標(biāo)放樣轉(zhuǎn)角處與正射影像圖完全不相符，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)對(duì)照，最終得出結(jié)論DOM影像存在鏡像問(wèn)題，即所有地物均進(jìn)行了180度映射問(wèn)題。

經(jīng)反復(fù)研讀收集數(shù)據(jù)，判定他們的DEM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)輸出格式是不規(guī)范的，且DOM存儲(chǔ)格式相對(duì)DEM為鏡像格式。針對(duì)此問(wèn)題，我們修改完善了應(yīng)用激光雷達(dá)和衛(wèi)星遙感影像勘測(cè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)(LISAS V1.0)，增添了糾正DOM鏡像格式轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)模式模塊和DEM轉(zhuǎn)換格式模塊。

針對(duì)修改后生成的線(xiàn)路數(shù)據(jù)又進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，本次測(cè)試過(guò)程比較順利，現(xiàn)場(chǎng)放樣轉(zhuǎn)角坐標(biāo)6處，測(cè)量房屋、山坡、道路、平地及山頭地形點(diǎn)30處。經(jīng)比對(duì)，平面坐標(biāo)與實(shí)地相符情況較好，均小于20 cm；高程差值分布情況如下表：

得出結(jié)論如下：

平面位置符合較好，高程差值在平原地區(qū)尚能滿(mǎn)足規(guī)程限差要求，在丘陵及山地部分差值較大，房屋部分無(wú)法判讀高度。經(jīng)分析及咨詢(xún)國(guó)土測(cè)繪院專(zhuān)業(yè)人員，主要原因是：采用DEM精度較低，現(xiàn)在使用仍是10 m分辨率的DEM，決定了有時(shí)點(diǎn)位高程值差異較大；房屋部分在應(yīng)用時(shí)按照作業(yè)要求將其DEM落在了地面因此無(wú)法判讀房屋高程。

按照以上實(shí)驗(yàn)結(jié)論，我們認(rèn)為，應(yīng)用該方法進(jìn)行送電線(xiàn)路優(yōu)化設(shè)計(jì)在平原地區(qū)可以大力推廣應(yīng)用；在山地及丘陵區(qū)可應(yīng)用該方法選擇路徑、采集平面圖，而斷面數(shù)據(jù)最好還是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際采集。

4 實(shí)際工程應(yīng)用

2009年10月，根據(jù)工程要求，在500 kV青島換流站配套線(xiàn)路工程全面應(yīng)用了二調(diào)DOM及DEM數(shù)據(jù)對(duì)線(xiàn)路路徑的優(yōu)選和采集斷面圖工作。

作業(yè)方式為：

內(nèi)業(yè)選線(xiàn)→外業(yè)踏勘路徑→沿線(xiàn)調(diào)繪及交叉跨越測(cè)量、斷面測(cè)量→內(nèi)業(yè)落實(shí)路徑→測(cè)量平面圖→生成平斷面圖→優(yōu)化排位→現(xiàn)場(chǎng)定位作業(yè)模式進(jìn)行作業(yè)。

經(jīng)工程全面應(yīng)用，得出結(jié)論如下：

①采用該技術(shù)進(jìn)行送電工程優(yōu)化設(shè)計(jì)是可行的，作業(yè)效率得到提高，其中選定線(xiàn)階段提高效率5倍以上。

②減輕了外業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，平斷面測(cè)量?jī)H關(guān)注斷面測(cè)量和交叉跨越測(cè)量。其他工作可以?xún)?nèi)業(yè)完成。

③以正射影像路徑圖作為調(diào)繪依據(jù)方便直觀而且不易漏測(cè)地物要素，提高了工程質(zhì)量。

④內(nèi)業(yè)需要改進(jìn)的地方：

不規(guī)則區(qū)域DEM和DOM匹配解算較慢，嚴(yán)重制約了內(nèi)業(yè)作業(yè)進(jìn)度。

DOM影像分辨率為0.3 m；較大區(qū)域數(shù)據(jù)量太大，不易后續(xù)計(jì)算及作業(yè)。

改進(jìn)方法：第一步化成小區(qū)域作業(yè)，先完成了匹配計(jì)算；改進(jìn)程序優(yōu)化算法，經(jīng)過(guò)改進(jìn)原先需1天的計(jì)算現(xiàn)在10多分鐘即可完成。

經(jīng)使用采用PHOTOSHOP軟件將收集的DOM影像分辨率處理為0.6 m，數(shù)據(jù)量減少了2/3，作業(yè)精度無(wú)明顯變化。

⑤外業(yè)需要改進(jìn)的地方

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)繪區(qū)應(yīng)關(guān)注大片林地時(shí)，中間可能包括不同類(lèi)型的經(jīng)濟(jì)林木，標(biāo)住不清會(huì)影響到后續(xù)作業(yè)塔位的調(diào)整。

5 經(jīng)驗(yàn)與總結(jié)

⑴ 應(yīng)用二調(diào)已有DOM及DEM數(shù)據(jù)，通過(guò)共線(xiàn)方程原理恢復(fù)生成大場(chǎng)景三維立體模型，從而進(jìn)行架空送電線(xiàn)路路徑優(yōu)選、測(cè)量平斷面圖及三維漫游等并通過(guò)外業(yè)終勘定位進(jìn)行線(xiàn)性擬合是一種勘測(cè)設(shè)計(jì)新作業(yè)模式，可以加大地提高工作效率和技術(shù)水平。而且工程造價(jià)遠(yuǎn)低于常規(guī)航測(cè)作業(yè)技術(shù)手段，具有很高地應(yīng)用和推廣價(jià)值，現(xiàn)在已在大量工程中的到了推廣應(yīng)用，都取得了較好地效果。

⑵ 注意事項(xiàng)

① 在設(shè)計(jì)DOM和DEM收集范圍時(shí)應(yīng)注意接頭部分應(yīng)包括一定重合區(qū)域且線(xiàn)路路徑離范圍邊緣距離應(yīng)大于500 m；裁剪時(shí)嚴(yán)格按坐標(biāo)進(jìn)行并確保二者嚴(yán)格對(duì)應(yīng)。

② 收集沿線(xiàn)兩側(cè)GPS C級(jí)網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)保證每10 km左右1點(diǎn)且距離線(xiàn)路路徑小于5 km。

③ 沿線(xiàn)調(diào)繪時(shí)應(yīng)注意將變化信息標(biāo)注于正射影像路徑圖中、測(cè)量斷面點(diǎn)間距應(yīng)控制在100 m、所有交叉跨越應(yīng)實(shí)際測(cè)量。

[1]常增亮，余敦棠.遙感影像技術(shù)在電力勘測(cè)與選線(xiàn)中的應(yīng)用[J].地理信息世界，2009，(2).

[2]適普軟件有限公司.全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng) VirtuoZo3.3使用手冊(cè)[K].2003.