鄧百川，陳華超，張光明，鄧小康，朱輝良

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司惠州供電局輸電管理所，廣東 惠州 516001)

目前，在輸電線路的運(yùn)行維護(hù)管理工作中，關(guān)于高差、距離等的測量工作覆蓋多個(gè)業(yè)務(wù)內(nèi)容，如線行樹障的面積測量；基礎(chǔ)邊坡的尺寸測量；線行保護(hù)區(qū)內(nèi)測量違章建筑的尺寸、位置信息等。高壓輸電線路橫穿崇山峻嶺已經(jīng)形成常態(tài)，而如何在這紛繁復(fù)雜的地形、地貌上準(zhǔn)確地測出想要的數(shù)據(jù)，則是輸電工人面臨的一大難點(diǎn)。

無人機(jī)具有設(shè)計(jì)靈活、操作方便、人員零損傷、低成本等諸多優(yōu)點(diǎn)，隨著以深圳大疆創(chuàng)新科技有限公司為首的無人機(jī)企業(yè)在世界范圍內(nèi)的行業(yè)地位越來越高，也帶動(dòng)了更多的企業(yè)投入到無人機(jī)的研發(fā)中。目前，無人機(jī)在國防、民用、商用領(lǐng)域，都顯示出了獨(dú)特的研究價(jià)值，已廣泛應(yīng)用于航拍、植保、物流以及輸電線路巡檢工作中[1]。

本文利用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，現(xiàn)場拍攝影像進(jìn)行三維建模，形成“可移動(dòng)的現(xiàn)場”，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路的精準(zhǔn)測量，解決了輸電線路運(yùn)維中傳統(tǒng)測量方法的弊端。

1　原理和方法

1.1　測試原理

采用無人機(jī)對(duì)測量對(duì)象開展傾斜攝影、正射攝影等方式進(jìn)行相片采集，然后利用點(diǎn)云技術(shù)將每張照片全方位模塊化整合，通過三維立體建模系統(tǒng)，最終形成1:1比例的模擬真實(shí)場景立體影像，將野外的現(xiàn)場原封不動(dòng)“搬到”辦公室，再導(dǎo)入距離測量軟件，使得所需的測量數(shù)據(jù)信息更清晰、更直觀、更準(zhǔn)確，測量工作風(fēng)險(xiǎn)更低。技術(shù)路線如圖1所示。

圖1　技術(shù)路線

1.2　無人機(jī)地面站

無人機(jī)系統(tǒng)由地面站、飛機(jī)、鏈路三個(gè)核心部分組成。無人機(jī)地面站作為無人機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，是整個(gè)無人機(jī)系統(tǒng)的指揮控制中心，用于對(duì)無人機(jī)的地面控制和管理。地面站系統(tǒng)硬件部分一般包含地面站計(jì)算機(jī)、通信數(shù)據(jù)鏈和輔助操控設(shè)備等，配合相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)的完整控制[2]。由于無人機(jī)的型號(hào)和用途等不同，各型號(hào)的無人機(jī)都有單獨(dú)的地面站系統(tǒng)，從而更好地監(jiān)視無人機(jī)的飛行狀況和對(duì)無人機(jī)進(jìn)行遙控[3]。

1.3　傾斜攝影技術(shù)

傾斜攝影技術(shù)是國際測繪領(lǐng)域近些年發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)，它顛覆了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限，通過在同一飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器，同時(shí)從一個(gè)垂直、四個(gè)傾斜等五個(gè)不同的角度采集影像，將用戶引入了符合人眼視覺的真實(shí)直觀世界。

相對(duì)于正射影像，傾斜攝影能更加真實(shí)的反映現(xiàn)場的三維環(huán)境，通過軟件可直接利用拍攝影像進(jìn)行三維建模，從而進(jìn)行高度、長度、面積、體積、角度、坡度等屬性的測量[4]。

2　工程實(shí)例

惠州供電局輸電管理所運(yùn)維的110 kV金榕丙線N66塔投運(yùn)時(shí)間為2017年7月，為新遷改桿塔，位于丘陵地帶，地形復(fù)雜，為測量帶來很大的不便，本次以該塔為例進(jìn)行說明。

本次采用的飛機(jī)是微型多旋翼無人機(jī)(Phantom 4 Pro)，其搭載相機(jī)配備1英寸2 000萬像素CMOS傳感器及24 mm F2.8廣角鏡頭。

2.1　建立三維模型

首先利用DJI GS Pro地面站軟件規(guī)劃無人機(jī)飛行路線，而后利用傾斜攝影技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場影像采集，并將圖片導(dǎo)出后，進(jìn)行圖像處理。

將處理后圖像通過三維實(shí)景建模平臺(tái)進(jìn)行建模，本次采用Altizure App 。該平臺(tái)是集相片采集、三維建模和在線瀏覽為一體的移動(dòng)端平臺(tái)，可提供云服務(wù)將人機(jī)照片轉(zhuǎn)換為實(shí)景和物體的真三維模型，并且在多種移動(dòng)終端可用，方便快捷，滿足現(xiàn)場快速測量的要求，建立的三維模型。建立的3D模型可進(jìn)行自由縮放、360°旋轉(zhuǎn)、多角度觀察，在顯示器或移動(dòng)終端上呈現(xiàn)直觀真實(shí)的現(xiàn)場。

2.2　測量數(shù)據(jù)

(1)在3D模型上對(duì)桿塔根開進(jìn)行測量，測量結(jié)果為6.77 m，如圖2所示。

為驗(yàn)證測量準(zhǔn)確性，對(duì)桿塔根開進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測，實(shí)測值為6.759 m，在實(shí)際誤差允許范圍內(nèi)。

對(duì)現(xiàn)場大跨度，傳統(tǒng)測量較為困難的地形進(jìn)行快速、準(zhǔn)確測量，如對(duì)坡高進(jìn)行測量，測量值為59.15 m。

用測距儀實(shí)測坡高為59.10 m，在實(shí)際誤差允許范圍內(nèi)。

2.3　工作量說明

采用基于無人機(jī)立體成像的距離測量技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場勘查，就此現(xiàn)場進(jìn)行對(duì)比，工作小組從拍攝到建模，僅需2人配合在2 h就能完成，期間大部分時(shí)間都是無人機(jī)和計(jì)算機(jī)自動(dòng)運(yùn)行，節(jié)約人力的同時(shí)，準(zhǔn)確性僅受設(shè)備的系統(tǒng)誤差影響。而傳統(tǒng)測量，僅考慮基本要求的工程必須的數(shù)據(jù)，就需要至少3人連續(xù)工作3～4 h，采用經(jīng)緯儀、皮尺、測距儀等工具進(jìn)行人工測量，準(zhǔn)確性既受設(shè)備系統(tǒng)誤差影響，又受人為操作影響。

3　結(jié)束語

在輸電線路實(shí)際運(yùn)維中，無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在測量中的應(yīng)用具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)利用三維立體成像系統(tǒng)，可以更加直觀地看到測量對(duì)象全方位的狀況，資料方便調(diào)用，相當(dāng)于將測量現(xiàn)場“搬到”辦公桌前。

(2)在移動(dòng)終端也能觀測三維立體影像軟件，幫助運(yùn)行人員或管理人員在外出差或旅途中方便調(diào)取信息，提高應(yīng)急響應(yīng)能力，提供決策依據(jù)。

(3)通過對(duì)輸電線路保護(hù)區(qū)內(nèi)樹障開展面積測量，對(duì)于多邊形不規(guī)則圖形可以形成直觀可視的影像資料，測出多邊形各邊長度，從而計(jì)算面積。

(4)對(duì)于基礎(chǔ)邊坡存在缺陷的測量對(duì)象形成三維影像，清晰直觀地在電腦桌前測量邊坡坡率等各項(xiàng)尺寸信息。

(5)針對(duì)輸電線路邊坡塌方，測量邊坡面積，以及與輸電線路桿塔水平距離。

參考文獻(xiàn)：

[1]周學(xué)明，胡丹暉，吳向東，等.小型無人機(jī)在輸電線路故障點(diǎn)查找上的應(yīng)用與分析[J].湖北電力，2015，39(2)：38-40.

[2]劉智騰.小型無人機(jī)地面站軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].南昌：南昌航空大學(xué)，2015.

[3]盧艷君，劉季為，張曉東.無人機(jī)地面站發(fā)展的分析研究[J].沈陽航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，31(3)：60-64.

[4]湯堅(jiān)，楊驥.無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在特高壓輸電線路路徑優(yōu)化中的應(yīng)用研究[J].南方能源建設(shè)，2015，(2)：203-206.