林 松，賈高毅，王小松，李志斌

(1. 北京洛斯達(dá)數(shù)字遙感技術(shù)有限公司，北京 100120；2. 國家電網(wǎng)公司交流建設(shè)分公司，北京 100052)

為進(jìn)一步加強(qiáng)特高壓輸電線路工程施工現(xiàn)場規(guī)范化管理，克服地形復(fù)雜地區(qū)輸變電線路施工難度大、施工地點(diǎn)之間交通周期長、人為檢查效果不理想等問題，更好地將安全、質(zhì)量和環(huán)保水保工作落實(shí)到位，提高施工現(xiàn)場過程管控水平，國家電網(wǎng)公司提出利用無人機(jī)輔助施工“飛行”檢查。以無人機(jī)航攝技術(shù)為基礎(chǔ)，建立施工可視化管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)輸電線路通道走廊空中全景監(jiān)測，客觀真實(shí)反映施工現(xiàn)場狀態(tài)，更好地輔助管理人員對施工現(xiàn)場進(jìn)行檢查和管理工作，加強(qiáng)安全質(zhì)量文明監(jiān)管工作。

1 無人機(jī)數(shù)據(jù)的獲取及快速處理

無人機(jī)航攝具備靈活、機(jī)動、高效的特點(diǎn)，在施工路徑確定后，即可進(jìn)場實(shí)施航拍，一般100 km線路使用無人機(jī)1～2天即可完成航攝任務(wù)，完成航拍后移交數(shù)據(jù)部門進(jìn)行后續(xù)處理工作，次日就可以提交施工現(xiàn)場信息，便于及時準(zhǔn)確的掌握現(xiàn)場施工真實(shí)情況。

考慮現(xiàn)場建設(shè)進(jìn)展、軍事管制、氣象等影響因素，借助無人機(jī)遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)施工過程的遠(yuǎn)程可視化，采用固定翼無人機(jī)對全線重點(diǎn)區(qū)段進(jìn)行無人機(jī)航攝，獲取原始影像數(shù)據(jù)。完成影攝后，對于海量的影像數(shù)據(jù)借助專業(yè)軟件完成數(shù)據(jù)處理工作。

1.1 圖像快速檢查與分類

無人機(jī)航攝完成后，快速對影像與每基桿塔數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，將影像的POS點(diǎn)與桿塔終勘坐標(biāo)進(jìn)行對比分析，采用臨近點(diǎn)判別的方法，快速判別各影像與桿塔的對應(yīng)關(guān)系，建立桿塔與照片對應(yīng)的索引表，獲取每基桿塔對應(yīng)的影像。

1.2 無人機(jī)數(shù)據(jù)快速處理

無人機(jī)遙感影像獲取后，要及時完成從數(shù)據(jù)處理到數(shù)據(jù)加載到施工可視化管控系統(tǒng)平臺的過程。首先經(jīng)過畸變糾正，消除景像產(chǎn)生的誤差，然后借助專業(yè)軟件對影像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲取影像所在區(qū)域數(shù)字高程模型和影像鑲嵌圖，最后將結(jié)果載入到管控系統(tǒng)。

2 構(gòu)建施工可視化管控系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

施工可視化管控平臺采用多層C/S架構(gòu)體系，能夠在整個工程建設(shè)的過程中，最大限度的保障平臺安全性、穩(wěn)定性。系統(tǒng)架構(gòu)圖見圖1。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.2 建立施工可視化管控系統(tǒng)

在三維信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加載無人機(jī)航攝影像數(shù)據(jù)，建立施工可視化管控平臺，實(shí)現(xiàn)重要工作面、重要工序遠(yuǎn)程管控，提高工程管理水平和效率，監(jiān)督現(xiàn)場安全、文明施工，盡早排查安全隱患，在完善整個工程管控體系的同時，加大施工現(xiàn)場的管控力度。

系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)見圖2。

主要包含以下內(nèi)容：

(1)系統(tǒng)管理。包括系統(tǒng)工程信息管理、系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理和系統(tǒng)基本工具。系統(tǒng)工程信息管理是對特高壓輸變電線路的工程信息進(jìn)行管理，可以在三維場景中對桿塔、變電站、牽張場等信息進(jìn)行管理、查詢、定位。系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理主要對衛(wèi)星影像、航空影像、多期無人機(jī)影像以及交叉跨越等數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。系統(tǒng)基本工具包括在三維場景中常用的測量、分析工具，量測工具包括長度量測、面積量測、高程量測；分析工具包括通視分析、剖面分析、淹沒分析、坡度分析和土方分析等。

(2)施工進(jìn)度管控。包括施工進(jìn)度四維展現(xiàn)、施工狀態(tài)信息統(tǒng)計(jì)和施工現(xiàn)場解譯信息統(tǒng)計(jì)。施工進(jìn)度四維展現(xiàn)可以方便的對每基桿塔的施工進(jìn)度進(jìn)行查看，支持多期影像施工情況的對比，并實(shí)現(xiàn)了對每基桿塔施工解譯過程的編輯、查看和對比。施工狀態(tài)信息統(tǒng)計(jì)主要按塔號、設(shè)計(jì)包、施工標(biāo)、航攝時間和施工狀態(tài)為檢索條件進(jìn)行施工工序統(tǒng)計(jì)，并支持統(tǒng)計(jì)結(jié)果的輸出。施工現(xiàn)場解譯信息統(tǒng)計(jì)主要按塔號、設(shè)計(jì)包、施工標(biāo)、航攝時間為檢索條件進(jìn)行安全、質(zhì)量、環(huán)保水保解譯成果統(tǒng)計(jì)，并支持統(tǒng)計(jì)結(jié)果的輸出。

(3)遠(yuǎn)程巡視檢查。實(shí)現(xiàn)施工沿線中存在的危險點(diǎn)、關(guān)鍵工序等熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行標(biāo)識，以便對工程施工有影響區(qū)域進(jìn)行快速的查找。并支持對多期無人機(jī)影像根據(jù)自定義范圍進(jìn)行對比分析。

(4)輔助環(huán)保水保。查看特高壓輸電線路現(xiàn)場施工單位是否按照要求采取了規(guī)定措施，實(shí)現(xiàn)大范圍、長期監(jiān)測施工現(xiàn)場周圍環(huán)境變化，并對變化區(qū)域進(jìn)行編輯、查看和導(dǎo)出，作為將來工程驗(yàn)收和環(huán)保水保評估的重要依據(jù)。

(5)輔助索道信息監(jiān)測。通過高清的無人機(jī)航攝影像數(shù)據(jù)，在三維場景中對索道信息進(jìn)行管理，建立三維模型來標(biāo)識索道，并支持對索道信息的查看、編輯、統(tǒng)計(jì)和分析。

4 輔助施工現(xiàn)場空中全景管控

4.1 線路走廊三維展示

平臺集成了各種基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)、沿線高清無人機(jī)影像等信息，實(shí)現(xiàn)三維地形、地貌和電網(wǎng)信息等仿真布置，每基桿塔與多期無人機(jī)影像一一對應(yīng)，便于快速查閱每基桿塔不同時間施工現(xiàn)場的情況。此外，提供了桿塔、重要交叉跨越、牽張場和變電站等要素查詢與定位，長度、高度、坡度等量測與分析，為施工與管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，效果見圖3。質(zhì)量保障措施以及環(huán)保水保措施執(zhí)行情況。

4.3 輔助遠(yuǎn)程巡視檢查

施工現(xiàn)場影像快速加載到施工可視化管控平臺，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場施工人員的安全施工情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)督；對關(guān)鍵工序、項(xiàng)目危險點(diǎn)進(jìn)行巡視與檢查，及時發(fā)現(xiàn)安全、質(zhì)量隱患點(diǎn)，并采取整改措施。通過遠(yuǎn)程可視化管控，可以提高各管理層對施工問題的監(jiān)管效率，實(shí)現(xiàn)對施工現(xiàn)場的安全和質(zhì)量進(jìn)行遠(yuǎn)程管控。

4.4 輔助現(xiàn)場環(huán)保水保

通過無人機(jī)定期航攝施工現(xiàn)場環(huán)境，利用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多期高清數(shù)據(jù)的對比分析，能夠有效監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)保水保工程措施、臨時保護(hù)措施、植被恢復(fù)措施的執(zhí)行情況；利用高清影像發(fā)現(xiàn)和觀察是否存在在因工程引發(fā)的山體滑坡、水土流失、環(huán)境污染、水體污染等事故；對工程環(huán)保水保工作情況進(jìn)行隨時監(jiān)控，輔助監(jiān)控施工現(xiàn)場環(huán)保水保措施執(zhí)行情況。

4.5 輔助索道信息監(jiān)測

圖4 施工現(xiàn)場索道架設(shè)

通過系統(tǒng)平臺加載的高清無人機(jī)影像，可以清晰查看施工沿線索道的架設(shè)情況。利用三維支架模型對施工現(xiàn)場架設(shè)的索道進(jìn)行三維可視化展現(xiàn)。通過架設(shè)的三維索道模型，輔助管理人員識別索道的架設(shè)情況信息、周邊的地形地貌信息以及工程人員的施工情況信息，及時掌控施工現(xiàn)場索道架設(shè)情況、總索道條數(shù)，達(dá)到監(jiān)控索道現(xiàn)場實(shí)際施工情況的目的。

5 結(jié)論

通過無人機(jī)進(jìn)行空中全景監(jiān)測，建立施工可視化管控系統(tǒng)，以空間、時間、進(jìn)度三維聯(lián)動的管理方式，為工程施工過程管理提供直觀的、及時有效的輔助工具，客觀真實(shí)反映施工現(xiàn)場狀態(tài)，能夠更好的輔助管理人員對施工現(xiàn)場進(jìn)行檢查和管理工作，有效解決人手不足和檢查浮于表面的問題。同時針對工程中的重點(diǎn)區(qū)域、危險地段，以及施工安全、質(zhì)量管理不到位的地段進(jìn)行抽查，有助于實(shí)現(xiàn)“四不兩直”安全督查，對于加強(qiáng)和改進(jìn)安全、質(zhì)量、文明監(jiān)管工作具有重要意義。同時管控施工現(xiàn)場的環(huán)保水保情況，為工程建設(shè)環(huán)保水保工作的落實(shí)提供了監(jiān)督和管控。

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