陳正宇，徐君民，李 欣

(江蘇省電力設(shè)計(jì)院，江蘇南京211102)

一、引 言

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著各種新型傳感器及相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，測繪科學(xué)已經(jīng)由數(shù)字化測繪向信息化測繪體系發(fā)展[1]。信息化測繪下的輸電線路勘測設(shè)計(jì)不再為快速化獲取基礎(chǔ)地理信息而“擔(dān)憂”，而是怎樣利用已有的測繪信息，利用新的影像數(shù)目據(jù)加速地圖更新，其核心是將新影像與已有的DOM通過配準(zhǔn)達(dá)到最佳吻合[2]。信息化測繪下的電力工程測繪應(yīng)當(dāng)逐步改變由基礎(chǔ)測繪再加工輸出電力測繪成品的作業(yè)模式，改由直接購買DEM、DOM等4D測繪產(chǎn)品，通過立體匹配技術(shù)生成大場景，從而建立三維立體量測平臺為輸電線路勘測設(shè)計(jì)服務(wù)，以減輕勞動強(qiáng)度，提高電力勘測設(shè)計(jì)效率[3]。

基于此，筆者所在單位創(chuàng)造性地構(gòu)建了電力線路多數(shù)據(jù)源三維立體量測平臺，以改善原有的全數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)，將航空攝影測量數(shù)據(jù)、高分辨率遙感影像、電子地形圖等多種數(shù)據(jù)源疊合DEM，從而建立了輸電線路走廊內(nèi)高精度的全數(shù)字三維立體模型，直觀地表現(xiàn)出路徑內(nèi)的地形地貌信息，以最快速度及最大限度地優(yōu)化線路路徑。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

按照輸電線路勘測設(shè)計(jì)的一般要求及參考全數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)在電力勘測設(shè)計(jì)中的作業(yè)流程，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖1所示。多數(shù)據(jù)源導(dǎo)入處理主要功能為將各種格式的影像、正射影像轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)默認(rèn)格式的影像，以及將各種格式的DEM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)默認(rèn)的DEM格式數(shù)據(jù)。影像處理模塊的主要功能為支持多種傳感器下的遙感影像處理、航空攝影處理、生成立體配對片等。其中遙感影像的處理功能包括對原始影像的預(yù)處理及糾正等，以生成系統(tǒng)需要的正射影像;航空攝影處理功能包括對原始影像的預(yù)處理、根據(jù)外方位元素自動/交互方式生成航飛疊拼圖等;生成立體配對片的功能主要分將航空影像像對拼為大場景立體配對片和各種正射影像與對應(yīng)的DEM生成立體配對片;三維立體選線與量測模塊主要是將生成的三維立體大場景模型用于選線與測量。通過三維立體選線在三維大場景中進(jìn)行矢量化工作生成輸電線路需要的平斷面圖及各種專題數(shù)據(jù)。最后實(shí)現(xiàn)對選線成果進(jìn)行三維顯示與漫游。

圖1 平臺總體設(shè)計(jì)

三、關(guān)鍵技術(shù)

1．大條帶立體選線

遙感衛(wèi)星影像所覆蓋的范圍通常要比一般的航測影像要大得多，而過去的全數(shù)字?jǐn)z影測量工作平臺已經(jīng)不能無法建立長距離大范圍的大條帶。為此多數(shù)據(jù)源三維量測平臺專門開發(fā)針對大范圍遙感衛(wèi)星影像的大條帶立體模型，從實(shí)現(xiàn)遙感影像的定向、DEM自動生成、大范圍正射影像自動生成。同時(shí)對大條帶內(nèi)的各個立體模型進(jìn)行有效管理，用戶可通過模型列表框內(nèi)的模型位置關(guān)系，直接切換到相應(yīng)位置，同時(shí)在選線或平斷面量測的時(shí)候，支持多個模型文件快速切換，滿足了選線或斷面量測過程中的模型轉(zhuǎn)換(如圖2、圖3所示)。

圖2 大條帶立體模型

圖3 立體模型的管理

2．選線與量測的實(shí)時(shí)交互

傳統(tǒng)的選線模式首先是利用地形圖、正射影像等二維測繪成果進(jìn)行輸電線路路徑的確立，然后再利用全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)采集平斷面圖，設(shè)計(jì)人員利用平斷面圖進(jìn)行桿塔排位。這種選線模式往往會因?yàn)閷?dǎo)線對地安全距離不夠、塔腿坡度過大不宜立塔等原因而導(dǎo)致路徑需要重新調(diào)整，導(dǎo)致測繪人員辛苦采集的平斷面圖需要重新采集，浪費(fèi)了巨大的人力和物力。

多數(shù)據(jù)源三維量測技術(shù)下的優(yōu)化選線則很好地解決了上述問題。多數(shù)據(jù)源三維量測技術(shù)采用選線與量測實(shí)時(shí)交互的方式，即線路設(shè)計(jì)人員通過三維大場景模型進(jìn)行優(yōu)化選線后，系統(tǒng)可根據(jù)DEM數(shù)據(jù)自動生成斷面數(shù)據(jù)，此時(shí)用戶可觀察弧垂線與地形情況，初步判斷當(dāng)前選擇的塔位是否合理。用戶在選塔位時(shí)，通過觀測設(shè)備可以“身臨其境”地觀察到作業(yè)區(qū)地形地貌，從而可以判斷塔位選擇是否合理，實(shí)時(shí)調(diào)整路徑及排位以減少改線的可能性。對于路徑的調(diào)整可在大場景立體模型中實(shí)現(xiàn)，而桿位的調(diào)整則可在平斷面圖上直接調(diào)整并將成果反映到三維大場景立體模型中，并通過DEM內(nèi)插實(shí)時(shí)查看塔基地形圖判斷立塔是否合理，以進(jìn)行合理避讓(如圖4～圖6所示)。

3．三維立體漫游

線路路徑經(jīng)優(yōu)化選線與施工圖設(shè)計(jì)后，在三維立體大場景中可自動輸入電力線弧錘K值和桿塔模型，真實(shí)再現(xiàn)輸電線路設(shè)計(jì)成果，用戶可自定義飛行路徑進(jìn)行三維漫游，從而對線路走廊的科學(xué)性、合理性進(jìn)行綜合評價(jià)，為設(shè)計(jì)評審提供科學(xué)依據(jù)，如圖7所示。

圖4 實(shí)時(shí)生成平斷面圖

圖5 桿位調(diào)整

圖6 塔基地形圖

圖7 三維漫游

四、結(jié)束語

電力多數(shù)據(jù)源三維量測平臺將遙感影像、航空影像、地形圖共同應(yīng)用于電力勘測設(shè)計(jì)，利用大范圍的遙感影像解決了傳統(tǒng)勘測選線系統(tǒng)中對全局把握不夠好的缺點(diǎn)，航空影像和地形圖保證基礎(chǔ)地理信息的精度;實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化選線與測圖的一體化工作，改進(jìn)了優(yōu)化選線設(shè)計(jì)模式，極大地提高了線路平斷面測圖的工作效率。電力多數(shù)據(jù)源三維量測平臺的建立使得輸電線路路徑得到進(jìn)一步的優(yōu)化，改變了多種數(shù)據(jù)源無法共享的問題，大大減輕了工作量，提高了勘測設(shè)計(jì)效率。

電力多數(shù)據(jù)源三維量測平臺的應(yīng)用不僅滿足了輸電線路優(yōu)化選線的需要，還為日益復(fù)雜的線路路徑的選擇提供了現(xiàn)場決策，為電網(wǎng)建設(shè)的順利進(jìn)行提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)了社會效益與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。

[1]張祖勛．由數(shù)字?jǐn)z影測量的發(fā)展談信息化測繪[J]．武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：信息科學(xué)版，2008，33(2)：111-115．

[2]湯堅(jiān)．大場景立體匹配片技術(shù)在輸電線路路徑優(yōu)化中的研究[J]．電力勘測設(shè)計(jì)，2011(4)：60-62．

[3]葛旭波，張衛(wèi)東，李炳生，等．?dāng)?shù)字遙感技術(shù)在特高壓工程前期選線工作中的應(yīng)用[J]．中國電力，2010，43(2)：68-71．

[4]高首都，李珂．遙感三維可視化技術(shù)在輸電線路選線中的應(yīng)用[J]．地理空間信息，2010，8(5)：19-20，23．

[5]常增亮，張?jiān)疲玫诙瓮恋卣{(diào)查DOM和DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行送電工程勘測設(shè)計(jì)[J]．電力勘測設(shè)計(jì)，2010，8(4)：29-31．