史海峰+郭慶偉

摘 要：近些年來低空無人機(jī)技術(shù)以及全數(shù)字航測(cè)路徑優(yōu)化技術(shù)已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)在電力工程測(cè)量中的廣泛應(yīng)用。綜合成本低、效率高以及靈活機(jī)動(dòng)是無人機(jī)的顯著優(yōu)勢(shì)與特征，尤其適用于飛行困難區(qū)域以及中小面積區(qū)域，最終可實(shí)現(xiàn)對(duì)勘測(cè)技術(shù)水平與效率的有效提升。本文首先對(duì)該項(xiàng)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行分析，然后結(jié)合實(shí)際工程對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：低空無人機(jī)；全數(shù)字航測(cè)技術(shù)；電力工程

建設(shè)規(guī)模不夠大現(xiàn)象普遍存在于我國(guó)電網(wǎng)以及電廠建設(shè)中，需要注意的是其中不包括特高壓電網(wǎng)以及跨區(qū)域電網(wǎng)，路徑短以及工期緊是建設(shè)過程的顯著特征，為在真正意義上對(duì)工程建設(shè)的效率以及質(zhì)量進(jìn)行提高，可在實(shí)際施工結(jié)合實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)對(duì)攝影測(cè)量技術(shù)的科學(xué)運(yùn)用，同時(shí)這可在一定程度上實(shí)現(xiàn)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)。

一、電力工程測(cè)量中的無人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)

無人機(jī)低空攝影測(cè)量就是一種先進(jìn)的攝影測(cè)量方法，傳感器以及遙感平臺(tái)是其系統(tǒng)的重要組成部分，在實(shí)際進(jìn)行電力工程測(cè)量時(shí)對(duì)其進(jìn)行合理利用不僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字地圖不直觀現(xiàn)象的有效解決，同時(shí)測(cè)量周期長(zhǎng)等問題也可以得到有效的解決。同時(shí)工作強(qiáng)度也可在上述過程中得到有效減少，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)繪工作效率進(jìn)行有效提高的目標(biāo)。體型相對(duì)較小是現(xiàn)階段我國(guó)電力工程測(cè)量中使用無人機(jī)的顯著特征，最大可對(duì)6KG的重量進(jìn)行承載，飛行高度最高可為海拔3600m，最大飛行速度為每小時(shí)98km，可連續(xù)在空中工作超過3小時(shí)。該系統(tǒng)最高可抵御最強(qiáng)風(fēng)力為13m每秒，降落距離為150m，起飛距離為60m，在不受到電磁干擾的情況下，通訊距離可超過15km。相對(duì)于大飛機(jī)航攝來說，在中小面積的帶狀以及面狀測(cè)區(qū)進(jìn)行無人機(jī)使用時(shí)主要依靠衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)，這可對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量以及生產(chǎn)安全性進(jìn)行有效提高，效率優(yōu)勢(shì)十分明顯。電氣化鐵路電線的建設(shè)勘察設(shè)計(jì)、風(fēng)電場(chǎng)的電源建設(shè)及中短電力線路勘察設(shè)計(jì)等都是電力工程領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

二、低空無人機(jī)和全數(shù)字航測(cè)路徑優(yōu)化技術(shù)在電力工程測(cè)量中的應(yīng)用

1.無人機(jī)航空攝影及航測(cè)內(nèi)外業(yè)

現(xiàn)階段無人機(jī)數(shù)據(jù)影像獲取已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)在電力工程測(cè)繪中的廣泛應(yīng)用，這對(duì)勘測(cè)技術(shù)水平以及效率的提高有極大的促進(jìn)作用。電力線路建設(shè)的智能化以及驚喜化也在這一過程中得到充分的滿足。我們主要結(jié)合某輸電線路工程對(duì)其在電力工程測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行仔細(xì)分析。該工程全長(zhǎng)82km，分布區(qū)域達(dá)1萬平方公里。

（1）航帶設(shè)計(jì)與航空攝影。該工程處于高山密林區(qū)域，在技術(shù)設(shè)計(jì)過程中需要對(duì)部分區(qū)域進(jìn)行適當(dāng)加寬，從而科學(xué)選定加密分區(qū)的接邊點(diǎn)。另外，可選用燃油動(dòng)力的無人機(jī)執(zhí)行航飛任務(wù)，將佳能5DⅡ型數(shù)碼相機(jī)搭載在無人機(jī)傳感器上，其中相機(jī)的像幅大小5616×3744像素、像素尺寸6.41μm、焦距35mm。該項(xiàng)目一共航飛10個(gè)架次，共獲取2000多片影像，絕大部分像片的傾角小于5°，航線彎曲度與像片旋偏角與規(guī)定要求符合。

（2）外業(yè)控制測(cè)量與調(diào)繪。該工程選用1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)為高程。在航測(cè)外控作業(yè)中量測(cè)坐標(biāo)點(diǎn)時(shí)，借助GPS接收機(jī)，并運(yùn)用CORS-RTK和GPS-RTK等技術(shù)進(jìn)行測(cè)量控制，以線路路徑走向合理布設(shè)外業(yè)控制點(diǎn)。共布設(shè)186個(gè)像控點(diǎn)和15個(gè)主控網(wǎng)點(diǎn)，以便達(dá)到良好的外業(yè)控制精度。該工程屬于輸電線路工程，因此在調(diào)繪像片時(shí)，需要詳細(xì)調(diào)繪關(guān)注點(diǎn)，有選擇地取舍敏感度低的地物，并對(duì)影響線路路徑走向、河流、道路、通訊線、電力線的地貌和地物進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)繪，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，優(yōu)化后續(xù)路徑。

（3）空三數(shù)據(jù)處理和導(dǎo)出。該工程以航攝分區(qū)為依據(jù)，建立多個(gè)作業(yè)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)相應(yīng)目錄，并在對(duì)應(yīng)目錄中存入相關(guān)的作業(yè)數(shù)據(jù)。構(gòu)建作業(yè)項(xiàng)目之后，需要進(jìn)行空三作業(yè)，按照影像輸入—內(nèi)定向—圖形區(qū)域建立—自動(dòng)點(diǎn)測(cè)量—交互式編輯—控制點(diǎn)測(cè)量—區(qū)域網(wǎng)評(píng)的步驟進(jìn)行處理。

此外， HelavaDPS二次開發(fā)軟件系統(tǒng)為基礎(chǔ)，利用單張像片中的sup文件構(gòu)建立體顯示模式，該文件中記錄了像片的姿態(tài)參數(shù)及位置參數(shù)。相比于前期空三處理的攝影測(cè)量軟件，該模式需要進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。通過軟件工具讀取相關(guān)的空三數(shù)據(jù)文件，以此生成sup文件，便于HelavaDPS準(zhǔn)確識(shí)別，使不同攝影測(cè)量平臺(tái)實(shí)現(xiàn)無縫銜接。

2.線路路徑優(yōu)化

（1）實(shí)時(shí)排位電子模板。利用相關(guān)軟件轉(zhuǎn)化數(shù)字高程模型DEM，使其變?yōu)锳SCII文件，然后借助電子模板軟件進(jìn)行桿塔的優(yōu)化排位，通過斷面提取軟件對(duì)三線斷面進(jìn)行掃描，確保桿塔與設(shè)計(jì)書的規(guī)范要求保持一致，有效檢驗(yàn)地面是否具備立塔的條件。另外，可以加入交叉的跨越信息，實(shí)時(shí)顯示排位的相關(guān)參數(shù)及結(jié)果，每基塔桿都可按照坐標(biāo)返回到立體模型上，由此準(zhǔn)確判斷規(guī)劃塔型下的路徑能否成立，便于路徑及時(shí)調(diào)整。

（2）調(diào)整路徑及展繪。在該工程中，實(shí)現(xiàn)線路路徑的優(yōu)化。在場(chǎng)景生成環(huán)節(jié)，選線人員需在全數(shù)字影像地形圖上展繪初步設(shè)計(jì)路徑，并做初步調(diào)整，基本確立線路路徑；同時(shí)可以借助立體眼鏡來觀察測(cè)量系統(tǒng)中模型的地貌與地物，如同觀看立體電影。值得注意的是，模塊測(cè)量過程中，需要結(jié)合影像線路的地物，如通訊線、電力線、建筑物等，對(duì)地物到路徑的距離進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量，做好地貌和坡度等識(shí)別工作，認(rèn)真分析局部地段是否具備立塔條件、線路是否跨越房屋、轉(zhuǎn)角間距離是否準(zhǔn)確、轉(zhuǎn)角數(shù)量和度數(shù)是否科學(xué)等，從而確定路徑成立與否。

（3）成果輸出的優(yōu)化。完成選線工作后，需要認(rèn)真存儲(chǔ)與導(dǎo)出最終路徑、最終成果、排位中間成果等數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為dwg數(shù)據(jù)格式，以便調(diào)取和使用，提高工作效率。確認(rèn)最終路徑后，可借助調(diào)繪信息、疊加等高線、出圖模塊等內(nèi)容生成正射影像路徑圖，實(shí)現(xiàn)成果輸出的優(yōu)化。

在電力勘察設(shè)計(jì)領(lǐng)域，低空無人機(jī)航空攝影測(cè)量和航測(cè)路徑優(yōu)化技術(shù)適用于風(fēng)電場(chǎng)等電源建設(shè)、電源接入主網(wǎng)的中短電力線路的勘察設(shè)計(jì)、電氣化鐵路供電線路建設(shè)的勘察設(shè)計(jì)。在長(zhǎng)大電氣化鐵路干線、長(zhǎng)大輸電線路建設(shè)日趨飽和的大背景下，新的核電、風(fēng)電等電源建設(shè)會(huì)成為建設(shè)重點(diǎn)，其接入主網(wǎng)的中短線路需求會(huì)增加，因此中小區(qū)域的勘察設(shè)計(jì)需求會(huì)進(jìn)一步增加，為低空無人機(jī)航空攝影測(cè)量在電力勘察設(shè)計(jì)領(lǐng)域提供了大展身手的舞臺(tái)。

三、結(jié)語

綜上所述，在電力工程測(cè)量中應(yīng)用低空無人機(jī)和全數(shù)字航測(cè)路徑優(yōu)化技術(shù)，可以優(yōu)化輸電線路路徑設(shè)計(jì)，減少財(cái)力、物力、人力的浪費(fèi)，增強(qiáng)拍攝圖像的準(zhǔn)確性、真實(shí)性與客觀性，避免植被破壞，降低技術(shù)人員的工作強(qiáng)度，獲得良好的生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益。在高山密林測(cè)區(qū)的應(yīng)用雖會(huì)增加部像控的工作量，但是利用衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)與航測(cè)路徑優(yōu)化技術(shù)，可以充分發(fā)揮其作業(yè)效率優(yōu)勢(shì)，保障航測(cè)數(shù)據(jù)的安全性與準(zhǔn)確性，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和工作效率，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張建，馬世強(qiáng)，張發(fā)岳.無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在高海拔電力工程測(cè)量中的應(yīng)用分析[J].工程技術(shù)：引文版，2017（2）.

[2] 王國(guó)清.無人機(jī)低空攝影測(cè)量在電力工程中的應(yīng)用探析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（15）.endprint