國(guó)網(wǎng)河南省電力公司駐馬店供電公司 李明明 丁 淼 秦宇翔

無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

國(guó)網(wǎng)河南省電力公司駐馬店供電公司 李明明 丁 淼 秦宇翔

在目前的電力工程施工中存在著工期短、路徑有限的特點(diǎn)。為了有效的獲取施工區(qū)域的地貌特征情況，需要對(duì)電力工程施工區(qū)域進(jìn)行航拍。無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)是近幾年來(lái)一種快速發(fā)展的測(cè)繪技術(shù)，通過(guò)將無(wú)人機(jī)應(yīng)用于實(shí)際的電力工程測(cè)繪中，可以大大減小電力工程施工的成本開(kāi)支，同時(shí)還可以根據(jù)對(duì)無(wú)人機(jī)拍攝圖像的處理獲取更加真實(shí)的環(huán)境狀況。不僅如此，與傳統(tǒng)的人工測(cè)繪相比，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)具有低成本、全天候的優(yōu)勢(shì)，能夠幫助施工單位及時(shí)獲取圖像信息，對(duì)于提升施工效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度具有重要意義。本文主要針對(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行研究，并且結(jié)合電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，對(duì)無(wú)人機(jī)在其中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以期更好的改進(jìn)我國(guó)的電力系統(tǒng)測(cè)繪水平。

無(wú)人機(jī)；攝影測(cè)量；電力系統(tǒng)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,對(duì)于電力供應(yīng)呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì),而這也極大的推動(dòng)了我國(guó)的電力工程建設(shè)步伐。目前我國(guó)的電力系統(tǒng)工程項(xiàng)目呈現(xiàn)出工期緊、路徑有限的特點(diǎn)。在電力系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中,為了充分了解電力系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和周圍的環(huán)境信息,就需要對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行攝影和測(cè)量。對(duì)于傳統(tǒng)的攝像手段,往往需要較好的成本,而且整個(gè)過(guò)程都具有較高的風(fēng)險(xiǎn)。而相比之下,無(wú)人機(jī)攝像技術(shù)就可以很好的彌補(bǔ)人工測(cè)量的不足,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)特定區(qū)域范圍內(nèi)的快速、高效攝像和測(cè)量工作,極大的加快了信息獲取的速度和質(zhì)量。

1 無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的概念

隨著近年來(lái)我國(guó)地理信息技術(shù)的快速發(fā)展,無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)獲得了快速發(fā)展,同時(shí)也己經(jīng)成為信息遙感領(lǐng)域的重要研究方向。所謂無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)就是將無(wú)人機(jī)技術(shù)與攝影測(cè)繪技術(shù)結(jié)合起來(lái),進(jìn)一步提升測(cè)繪工作的自由度和精確度。根據(jù)對(duì)相關(guān)無(wú)人機(jī)測(cè)繪數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn),利用無(wú)人機(jī)獲取的測(cè)繪數(shù)據(jù)可以達(dá)到1：2000以上。在無(wú)人機(jī)的攝像測(cè)繪過(guò)程中,其主要通過(guò)自身攜帶的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程遙控設(shè)備進(jìn)行,其最大的優(yōu)勢(shì)是可以完成不適應(yīng)人工完成的任務(wù),通過(guò)無(wú)人機(jī)的機(jī)載攝像裝置獲取高清圖片和影像信息。在無(wú)人機(jī)測(cè)量應(yīng)用中,其工作場(chǎng)景主要是低空區(qū)域,假如對(duì)影像信息的質(zhì)量有較好的要求,可以通過(guò)引入新型的測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn),通過(guò)數(shù)字化地圖的方式提升影像的質(zhì)量。對(duì)比傳統(tǒng)的測(cè)量方式,無(wú)人機(jī)測(cè)量具有操作簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便、精確度高等特點(diǎn),這些都可以很好的彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的不足。

針對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)際特點(diǎn),相比傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù),目前的無(wú)人機(jī)攝像測(cè)量技術(shù)主要具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：

第一,可以提供多種類的測(cè)量產(chǎn)品。在利用無(wú)人機(jī)攝像技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí),除了傳統(tǒng)的常規(guī)產(chǎn)品以外,還可以提供高精度的特殊需求產(chǎn)品。裝載高分辨率攝像頭的無(wú)人機(jī)可以更加清晰的拍攝輸電線,更加直觀的反映輸電線的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),而且還可以將其作為地物進(jìn)行識(shí)別,以此獲取更加精確的障礙物信息,并且根據(jù)獲取的信息對(duì)輸變電線路的路徑進(jìn)行優(yōu)化。而且,高分辨率的DEM可以為電力系統(tǒng)中鐵塔的部署提供可靠的信息支撐。

第二,利用無(wú)人機(jī)攝像系統(tǒng)獲取的圖像可以真實(shí)的還原3D圖像,有利于電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行室內(nèi)選址和選線工作,大大減少了室外作業(yè)的工作量。

第三,受自然環(huán)境因素的影響較小。無(wú)人機(jī)可以進(jìn)行快速操作命令相應(yīng),而且其拍攝過(guò)程受自然因素的影響較小,可以隨時(shí)隨地對(duì)項(xiàng)目區(qū)域展開(kāi)拍攝,以獲取最新的項(xiàng)目區(qū)域信息。同時(shí)加之快速攝像和測(cè)量技術(shù),可以將數(shù)據(jù)及時(shí)用于設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化中,而相比之下傳統(tǒng)的攝像方式獲取數(shù)據(jù)資料的過(guò)程要長(zhǎng)達(dá)十天。同時(shí),無(wú)人機(jī)還可以在云下進(jìn)行拍攝,搭配數(shù)字化圖像處理技術(shù)可以充分還原所采集的圖像信息,這一優(yōu)勢(shì)是目前航拍和遙感技術(shù)無(wú)法達(dá)到的。

第四,具有較高的精確度。無(wú)人機(jī)的影像可以與數(shù)字線劃圖基本吻合,這就可以避免由于所拍攝的影像資料與地形圖上存在著時(shí)效性的差異,進(jìn)而影響設(shè)計(jì)工作的正常進(jìn)度。

第五,無(wú)人機(jī)測(cè)量具有較高的效率。與傳統(tǒng)的野外測(cè)量相比,無(wú)人機(jī)測(cè)量的周期大大縮短,而且無(wú)人機(jī)可以達(dá)到人工無(wú)法進(jìn)入的區(qū)域進(jìn)行拍攝,同時(shí)可以通過(guò)將數(shù)字影像和地形圖進(jìn)行比對(duì),以防止出現(xiàn)漏測(cè)的區(qū)域,提高測(cè)量的精確度。

因此,無(wú)人機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)攝像測(cè)量中的應(yīng)用可以大大提升輸電線路選線的科學(xué)性和準(zhǔn)確性,同時(shí)由于無(wú)人機(jī)的應(yīng)用,可以大大減小人員的室外測(cè)量工作量,明顯提高了電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效率。而且,無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)的高精度對(duì)于優(yōu)化輸電線路也具有重要意義。

在目前的無(wú)人機(jī)攝像測(cè)量系統(tǒng)中,主要有遙感平臺(tái)和機(jī)載傳感器組成,其中平臺(tái)值得就是無(wú)人機(jī)飛行器,而傳感器則是指高清晰機(jī)載數(shù)碼攝像機(jī)。在目前的工程應(yīng)用中,由一些高等院校和科研單位研制的無(wú)人機(jī)都具有很小的體積,采用無(wú)線遙控技術(shù)對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行操作,其巡航速度可以達(dá)到100Km/h,飛行高度大致可以達(dá)到3.6Km,機(jī)載重量達(dá)到3.5KG,有效飛行時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1小時(shí),在無(wú)外界干擾狀態(tài)下,遙控裝置的有效通訊距離可以達(dá)到15Km,以上這些參數(shù)都表明目前的無(wú)人機(jī)技術(shù)己經(jīng)可以滿足攝像測(cè)量技術(shù)的實(shí)際需求。

2 無(wú)人機(jī)攝像測(cè)量技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

在應(yīng)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行攝像測(cè)量式,首先要對(duì)測(cè)量的區(qū)域進(jìn)行劃分和確定,同時(shí)要對(duì)無(wú)人機(jī)的起飛和降落位置進(jìn)行確定,以更好的保證無(wú)人機(jī)攝像的精確度和數(shù)據(jù)的可靠性。

(1)在正式進(jìn)行測(cè)量前,首先要確定好待測(cè)的區(qū)域范圍,通常情況下,待測(cè)區(qū)域從上空俯瞰往往呈現(xiàn)矩形,同時(shí)還需要將四個(gè)固定點(diǎn)的坐標(biāo)控制在一定范圍內(nèi),以保證無(wú)人機(jī)操作的有效性。

(2)提前做好無(wú)人機(jī)的航帶規(guī)劃。由于受到無(wú)人機(jī)燃料的限制,其在空中的滯留時(shí)間為1小時(shí),這一時(shí)間節(jié)點(diǎn)的不允許超出的,因此在實(shí)際攝影測(cè)量之前,需要根據(jù)實(shí)際需求做好對(duì)航帶的規(guī)劃,以便更好的對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行架次進(jìn)行調(diào)配和管理,同時(shí)在待測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)設(shè)定好飛行航帶。通常情況下,一架無(wú)人機(jī)在完成攝像任務(wù)后就可以進(jìn)行返航,然后由另一架次執(zhí)行剩余的任務(wù),這樣就可以確保飛行器的安全飛行和攝像數(shù)據(jù)的全面性。

(3)飛行區(qū)域內(nèi)控制網(wǎng)的建立?？刂凭W(wǎng)是保證無(wú)人機(jī)飛行安全的重要內(nèi)容,因此在進(jìn)行無(wú)人機(jī)攝影之前就要建立好控制網(wǎng)。具體而言,控制網(wǎng)的大小是由測(cè)量區(qū)域決定的,并且還要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置GPS的控制點(diǎn),這些控制點(diǎn)的分布要做到盡量均勻。結(jié)合實(shí)際的測(cè)量要求,提前設(shè)置好坐標(biāo)系,以保證控制點(diǎn)可以獲得正確的坐標(biāo)位置,這也有利于后續(xù)的圖像處理。

(4)待測(cè)區(qū)域范圍外控制點(diǎn)的選取。在利用無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行電力系統(tǒng)輔助作業(yè)時(shí),保證數(shù)據(jù)的精確度和可靠性,因此通常需要在待測(cè)區(qū)域范圍外不知一些控點(diǎn)。在外控點(diǎn)的選取過(guò)程中,影像的清晰度應(yīng)該作為首要條件,這樣可以更加有利于工作人員對(duì)待測(cè)區(qū)域方位的判斷。同時(shí),外控點(diǎn)的布置同樣要遵循均勻分布的原則,這樣才能保證所拍攝到的影像具有最佳效果。

針對(duì)無(wú)人機(jī)所拍攝圖片的后續(xù)處理,主要有以下幾個(gè)流程：首先要進(jìn)行無(wú)約束加密處理,并且提供快速影像數(shù)據(jù),然后進(jìn)行空三加密,并且產(chǎn)生DEM產(chǎn)品,同時(shí)結(jié)合選線平臺(tái)對(duì)線路進(jìn)行優(yōu)化處理,并且最終確定最佳路徑。同時(shí)進(jìn)行線路的立體測(cè)量,并且結(jié)合GPS完成鐵塔的施工放樣。隨后還可以結(jié)合實(shí)際的項(xiàng)目需要對(duì)整個(gè)線路進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)處理,以更加直觀的顯示所設(shè)計(jì)的線路路徑。

3 結(jié)論

綜合本文對(duì)無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的研究,無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)不僅可以大大降低電力系統(tǒng)施工的成本,同時(shí)還有利于保證攝影圖像的可靠性和有效性。對(duì)比傳統(tǒng)的測(cè)量方式,無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在全天候范圍內(nèi)進(jìn)行工作,這不僅可以保證所拍攝影像的時(shí)效性,同時(shí)還可以大大提升工作效率,并且降低工作人員的室外勞動(dòng)強(qiáng)度。不僅如此,無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)憑借其低成本、高效率的優(yōu)勢(shì)還可以廣泛應(yīng)用于其他相關(guān)行業(yè)和領(lǐng)域。結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外無(wú)人機(jī)的應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)在電力系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用具有十分重要的意義。

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