山東電力工程咨詢院有限公司 劉道榮 常增亮 高興國國家海洋局第一海洋研究所 馮義楷

一、引 言

某地地形主要以山區(qū)、丘陵為主，部分為平地及居民區(qū)，而且4條線路同向并排，勘測作業(yè)任務(wù)是按照業(yè)主及設(shè)計專業(yè)要求提供120 km平斷面線路圖的勘測工作。本工程的技術(shù)特點是數(shù)據(jù)處理速度快且準確、可靠，影像清晰、地物分辨率高，有利于勘測設(shè)計方案的優(yōu)化，而且工期短、生產(chǎn)成本低。徠卡ADS80數(shù)字航空攝影測量系統(tǒng)是目前先進的推掃式機載數(shù)字航空攝影測量系統(tǒng)，具有快速質(zhì)量控制預覽、快速L1級數(shù)據(jù)處理、簡單的空三處理流程、影像顯示過程中直接進行輻射糾正的功能，因此具有經(jīng)濟、快速、高效、高精度數(shù)據(jù)獲取等特點，為獲得準確、可靠的數(shù)據(jù)和高度清晰的影像提供了技術(shù)上的可行性，因此本工程采用ADS80航攝影像的數(shù)據(jù)生產(chǎn)方式，利用LISAS系統(tǒng)聯(lián)機TL生成平斷面圖，同時也展望了ADS80數(shù)字航空攝影測量系統(tǒng)在電力勘測設(shè)計領(lǐng)域的實用價值和廣闊的發(fā)展前途。

二、徠卡ADS80系統(tǒng)應用于電力工程勘測設(shè)計的作業(yè)流程

徠卡ADS80系統(tǒng)應用于電力工程勘測設(shè)計的作業(yè)流程如圖1所示。

三、可行性分析

徠卡ADS80航攝影像的數(shù)據(jù)分辨率達到0.3 m，遠遠高于常規(guī)送電工程航測數(shù)據(jù)精度；徠卡ADS80航攝影像的航帶寬度為3 km，而送電工程的實際調(diào)繪寬度為2.5 km，均能滿足其精度要求；基于ADS80航攝影像的數(shù)據(jù)生產(chǎn)方式，大大減少了像控點測量工作；全新徠卡XPro的功能加快了數(shù)據(jù)處理速度，節(jié)省了時間，提高了生產(chǎn)力，減少了生產(chǎn)成本。徠卡ADS80數(shù)字航空攝影測量系統(tǒng)具有經(jīng)濟、快速、高效、高精度數(shù)據(jù)獲取等特點，為獲得準確、可靠的數(shù)據(jù)和高度清晰的影像提供了技術(shù)上的可行性，因此本工程采用ADS80航攝影像的數(shù)據(jù)生產(chǎn)方式。

四、航帶設(shè)計

本工程由幾條不同的線路所組成，根據(jù)不同線路的走向和同一線路的不同轉(zhuǎn)向，共分為21條航線，帶寬為3 km，航高為2500 m。

圖1

五、慣導與GPS基站的要求

ADS80系統(tǒng)使用GPS慣性單點精密定位、定向技術(shù)，全測區(qū)布設(shè)3個基站點，并且基站點距離飛機起飛點、終點及測區(qū)小于30 km，均滿足其設(shè)計要求。同時ADS80系統(tǒng)航攝與地面基站點的靜態(tài)測量要同步進行，ADS80系統(tǒng)的采樣率為0.1 s，基站GPS采樣率為0.5 s，經(jīng)過GPS差分處理進行其數(shù)據(jù)融合處理。

六、航攝作業(yè)

在白骨堆、張莊Ⅰ、張莊Ⅱ這3個C級基線點上進行靜態(tài)測量；GPS測量在飛機起飛時開機，航攝結(jié)束降落后關(guān)機，充分保證了有效數(shù)據(jù)的同步性。外業(yè)結(jié)束后進行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，應用XPro軟件完成影像數(shù)據(jù)的處理和空三加密及基于 POSPac的IMU/GPS數(shù)據(jù)處理。

七、外控作業(yè)

1.基礎(chǔ)控制網(wǎng)測量

由于本工程既有山區(qū)又有丘陵和平地，因此在測區(qū)均勻布設(shè)基礎(chǔ)控制點19個，聯(lián)測平面已知控制點3個。平面控制網(wǎng)采用1980西安坐標系，按E級要求采用GPS靜態(tài)方式進行坐標聯(lián)測。利用Leica Geo Office 7.0軟件進行基線解算及平差計算，計算過程為:GPS基線解算—無約束平差—約束平差—基準轉(zhuǎn)換。GPS網(wǎng)三維無約束平差最弱點的點位中誤差為9.1 mm，計算結(jié)果滿足有關(guān)規(guī)程對控制網(wǎng)的精度要求。最弱邊相對中誤差為1/80 000，滿足有關(guān)規(guī)程對E級GPS網(wǎng)的精度要求。

高程采用1985國家高程基準，通過利用隨機軟件計算出的三維約束平差成果進行GPS高程擬合得出。

2.像控點選擇

沿著每條航帶中心線，在起點和終點都要選取像控點對。為了提高成圖精度，在每條航帶中間也要均勻選取像控點對；在不同航帶交叉區(qū)也要選取像控點對；對特殊地帶也要選取適當?shù)南窨攸c對。

3.像控點測量

利用平差后的其中19個點求得測區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)，并對其他3個控制點進行校核，其檢測結(jié)果均符合規(guī)范要求。利用該參數(shù)測量所選定的像控點和部分特征點，由所測的像控點組成像控點控制成果，用于內(nèi)業(yè)的計算，所測的特征點用于檢核測圖精度。

八、DEM和DOM的生成

1.DEM的制作

DEM數(shù)據(jù)是制作DOM的基礎(chǔ)，是生成等高線及正射影像的數(shù)據(jù)來源。影像匹配后，根據(jù)匹配后產(chǎn)生的視差數(shù)據(jù)、定向處理后得到的結(jié)果參數(shù)及設(shè)置的DEM參數(shù)等，自動建立模型的DEM。DEM拼接區(qū)域大小以項目成果要求的沿航帶中心線兩側(cè)各100 m標準圖幅的坐標為拼接區(qū)域。

2.DOM的制作

正射影像制作一般是通過在像片上選取一些地面控制點，并利用原來已經(jīng)獲取的該像片范圍內(nèi)的DEM數(shù)據(jù)，采用數(shù)字微分糾正技術(shù)，對影像同時進行傾斜改正和投影差改正，將影像重采樣成正射影像。通過拼接鑲嵌和色彩平衡處理后，裁切出來的影像就是正射影像圖。它同時具有地形圖特性和影像特性，信息豐富，可作為GIS的數(shù)據(jù)源，從而豐富了GIS的表現(xiàn)形式。

九、路徑優(yōu)選及平斷面圖的生成

1.路徑優(yōu)選

本工程按航帶建立若干項目，每個項目對應一個目錄。采用LISAS系統(tǒng)進行立體建模，生成大場景立體模型。設(shè)計人員在LISAS系統(tǒng)上在真立體狀態(tài)下進行航測內(nèi)業(yè)選線和路徑優(yōu)化工作，并采集線路的轉(zhuǎn)角坐標。最后利用LISAS的調(diào)繪輸出功能把選定的路徑疊加到正射影像圖上，制作生成路徑影像圖并輸出調(diào)繪圖。

2.斷面圖的生成

首先進入終勘定位軟件TL，打開*.prj和*.map文件；然后輸入數(shù)字高程模型（精編DEM），并選擇起始樁位（J1）、終止樁位（JN）、邊線距離（15 m）、采樣間距（5 m）和斷面線設(shè)置（三線斷面）；最后生成斷面圖（J1JN.map）。

3.平面圖的生成

在LISAS平臺下，進入選線生成OST模型菜單，輸入*.tif和DEM文件，生成*.ost模型。聯(lián)機TL，啟動Epigs聯(lián)機，打開*.ost模型。打開TL后，打開*.prj和J1JN.map。根據(jù)野外調(diào)繪成果和選線數(shù)據(jù)切平面圖。平斷面圖以轉(zhuǎn)角分界，采集。采集完整條線路的平斷面圖數(shù)據(jù)后交由電氣專業(yè)排位，生成桿位圖。

十、定位測量

首先將設(shè)計提交的轉(zhuǎn)角坐標輸入GPS，并根據(jù)桿位圖進行轉(zhuǎn)角和直線桿位放樣，并在合適位置打方向樁。當 GPS RTK無法作業(yè)時，使用 Leica TS06U-2全站儀放出桿位，并對線路跨越的線高、危險點和邊線進行校測，記錄下來作為定位測量原始資料。最后根據(jù)定位數(shù)據(jù)由勘測設(shè)計人員共同對其桿位圖進行修改而形成最終的成品桿位圖。桿位樁檢測精度見表1。

表1 桿位樁檢測精度統(tǒng)計

由表1計算得:平面精度＜0.6 m，高程精度＜0.6 m?？梢耘卸y圖精度完全滿足有關(guān)規(guī)定，證明了ADS80航攝數(shù)據(jù)能滿足電力勘測設(shè)計的技術(shù)要求。在影像基高比大的情況下，立體效果好，此時采用ADS80新技術(shù)，量測精度高，影像清晰，通過優(yōu)化設(shè)計，既保證了路徑的最佳走向，又較最初設(shè)計縮短了路徑長度，可節(jié)省投資；采用ADS80系統(tǒng)數(shù)據(jù)模式，縮短了外業(yè)工期，提高了工作效率，降低了成本消耗，節(jié)約工日。

十一、結(jié)束語

1）采用ADS80新技術(shù)，為線路的優(yōu)化設(shè)計創(chuàng)造了條件，同時也帶來了可觀的經(jīng)濟效益。

2）生產(chǎn)實踐證明，ADS80數(shù)字航空攝影測量系統(tǒng)在電力勘測設(shè)計中的應用中發(fā)揮了高效、準確的特點，是一種先進、可靠、經(jīng)濟實用的生產(chǎn)模式，在電力工程的勘測設(shè)計中具有重要的實用價值和廣闊的發(fā)展前景。

3）建議ADS80系統(tǒng)航攝與地面基站點的靜態(tài)測量要同步進行；同時沿著每條航帶中心線，均勻選取像控點對。

4）進一步探討CORS站觀測數(shù)據(jù)與慣導數(shù)據(jù)的融合應用，以CORS站觀測數(shù)據(jù)代替基站同步觀測數(shù)據(jù)。