袁銘

（湖南國電瑞馳電力勘測設計有限公司，湖南 常德 415000）

0 引言

高精度掃描設備與計算機處理系統(tǒng)是全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)在實際運用中的優(yōu)勢得以發(fā)揮的重要支撐，可以通過相應的掃描儀及系統(tǒng)在短時間內(nèi)將各種影像資料進行快速獲取與處理，并直接生成可編譯、可旋轉以及滿足自動形成數(shù)字化文件需求的三維正射影像圖，又能保證后期輸出的圖像與數(shù)字信息完全符合規(guī)定格式標準。既方便統(tǒng)一管理又能滿足不同目的應用要求。高壓輸電線路中如何運用全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)，是目前各相關人員需要考慮的問題。

1 項目概述

本文以某市境內(nèi)的高壓輸電線路項目為例，線路始于該市境內(nèi)的某變電站，終點為隔壁省某市境內(nèi)的變電站，綜合考慮后期周邊配套發(fā)展情況，變電站數(shù)量也會增多，使該路線途經(jīng)兩省內(nèi)多個城市、縣等。該項目線路初步設計已通過相關部門審批，線路全長342.5km。

通過對高壓輸電線路初步設計方案的審查，該線路沿線需要跨越鐵路、公路、湖泊。從整體上看，雖然沿途經(jīng)過的地段未有高原，以平地、丘陵地勢為主，但沿途存在無法遷移的設施，加上城市規(guī)劃影響，導致線路設計及路徑選擇相對困難。最終所選擇的路徑，其技術經(jīng)濟指標要符合以下3 點。

（1）相較于初步設計方案，其路徑長度應有效縮短2%左右。

（2）盡可能縮短施工周期，提升項目建設質量。

（3）方便高壓輸電線路后期維護與管理，并搭建基礎信息庫用于存儲相關數(shù)據(jù)。

2 高壓輸電線路中全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)的具體運用

2.1 航空攝影

測量人員應嚴格按照規(guī)定流程進行操作。具體操作流程如下。

（1）明確航攝技術基本要求。例如，航攝比例尺，1∶10000，其范圍大小需要控制在1∶12000～1∶8000。航向重疊為58%、63%；相機焦距為152mm；基于相同航線，相鄰相片的航高差最大不得超過20cm，最大與最小的航高差二者相差不超過30cm。在攝影分區(qū)內(nèi)，實際航高與設計航高二者偏差不得超過50m，當相對航高＞1000m時，實際航高與設計航高的偏差不得大于后者航高的5%[1]。像片傾斜角最大不超過3°，旋偏角最大不超過6°，航線彎曲度最大不超過3°。針對航片上云影、條痕、折痕等問題的處理，則是要盡可能規(guī)避，其問題存在將會直接影響后期對航片的使用，無法保證路徑選擇是否準備。要求測量人員應在無云霧天氣下開展航空攝影工作，以此確保圖像清晰度和較高的分辨率，避免因不符合內(nèi)業(yè)標準而需要再次重新航測。

（2）航帶設計。按照審查完成后的線路初步設計方案，基于比例尺為1∶50000 線路方案平面圖，并遵循要求原則進行航帶設計。航帶邊緣與初步設計路徑的間距應＞300m。

（3）航攝成果。航攝底片、接觸曬印黑白相片、像片索引圖底片、像片、相機內(nèi)方位元素鑒定報告、配套設備記錄數(shù)據(jù)、航攝成果質量檢查記錄以及標注航線設計的地形圖等均屬于航攝成果應包括的內(nèi)容，并根據(jù)具體需求進行準備。

（4）成果驗收。按照規(guī)定標準對航攝成果進行全面驗收，航飛工作航線與要求相一致，成像清晰度符合內(nèi)業(yè)對像片的標準。全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)運用流程如圖1 所示。

圖1 全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)運用流程

2.2 制作鑲嵌圖

利用GPS 像控點與外業(yè)調(diào)繪，并按照已經(jīng)完成的航帶設計對鑲嵌圖進行制作。需要將線路初步設計的路徑方案、地名以及河名等基本信息詳細標注。

針對像控點選擇，則是遵循航測技術運用方面的“六點法”原則，確保像控點在室內(nèi)布置合理性、準確性。GPS 的利用可以使像控點測量更加準確，并提升點位布置與點數(shù)比較的靈活性。

2.3 GPS 外業(yè)控制測量

測量人員需要按照具體需要準備好外業(yè)所需設備，基于靜態(tài)作業(yè)模式，開展GPS 測量工作。坐標系統(tǒng)則是在原有控制網(wǎng)基礎上將其布設層導線網(wǎng)，再與沿途區(qū)域符合國家標準三等以上的控制網(wǎng)進行連接。控制點、樁位點、轉角點等其他線路上標注的點均統(tǒng)一使用國家坐標系。

2.4 外業(yè)測繪

GPS 外業(yè)控制測量與外業(yè)測繪二者可同步開展，其目的是縮短測量時間，減少外業(yè)測繪成本投入。將路徑優(yōu)化作為本次全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)在高壓輸電線路中運用的根本目的，以及終勘定位依據(jù)，提高外業(yè)調(diào)繪精準度。此外，應在優(yōu)化處理后的路徑圖上將線路沿途的電力線、通訊線、房屋等信息加以準確標注。

2.5 掃描航攝信息

基于全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)運用，可實現(xiàn)先掃描航攝信息再處理影像資料，相較于傳統(tǒng)航測設備，前者能夠有效提升影像資料獲取與處理效率。航攝信息掃描精度需要符合規(guī)定要求，有利于更好地保存電磁信息；每張黑白影像的掃描時間最長不得超過10min。

2.6 內(nèi)業(yè)成圖

待航攝信息掃描以及GPS 外控成果、調(diào)繪資料等均處理完成后，可在全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)中直接生成1∶10000 的正射影像圖以及沿途經(jīng)過區(qū)域所建變電站的1∶2000 正射影像圖[2]。在全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)運用支持下，不僅在短時間內(nèi)快速完成了約8 萬MB 息量的成圖任務，在一定程度上也有效減輕了內(nèi)業(yè)人員工作負擔。

利用相關軟件，輔助工作人員在影像區(qū)域內(nèi)自動完成三角測量，其內(nèi)容包括建立圖形區(qū)域、測量自動點、交互式編輯等。正射影像的生成，則是通過相應軟件將矢量數(shù)據(jù)從影像信息上進行獲取，矢量數(shù)據(jù)包括特征提取、特征輸入與輸出、半自動特征提取等內(nèi)容。計算影像數(shù)據(jù)以及DTM 數(shù)據(jù)，即可形成數(shù)字正射影像，再對其進行鑲嵌處理后，最終獲得符合規(guī)定要求的真實正射影像。

利用輔助軟件編輯影像組合、線劃圖、等高線、圖廓線等信息，待相關信息編輯完成后，即可生成數(shù)字影像地形圖。室內(nèi)選線與路徑優(yōu)化均可將其作為參照的基礎資料進行使用，幫助工作人員更加全面地了解相關情況。內(nèi)業(yè)成圖流程如圖2 所示。

圖2 內(nèi)業(yè)成圖流程

2.7 室內(nèi)選線與路徑優(yōu)化

立體影像、DTM 數(shù)據(jù)、正射影像圖等是室內(nèi)選線時涉及使用的基礎資料，可將地面信息全面且直觀地進行反映。一般情況下，開展室內(nèi)選線工作時，各專業(yè)人員可以借助專用眼鏡對全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)上所統(tǒng)一的地面模型進行觀看，再通過系統(tǒng)操作即可將任意點位的坐標、高程以及點與點之間的距離和角度等進行提取[3]。

高壓輸電線路建設區(qū)域內(nèi)所存在的水庫以及跨越的鐵路、公路等相關信息均對最終路徑走向確定有著直接影響。因此，需將有影響的信息在測量期間加以準確標注，方便后續(xù)測量。此外，就路徑設計人員而言，不僅要詳細了解該項目建設要求，也要根據(jù)技術經(jīng)濟指標，再結合獲取的基礎資料對初步設計的路徑進行優(yōu)化，以保證路徑設計完全符合預期技術經(jīng)濟指標?；谌珨?shù)字化攝影測量系統(tǒng)的路徑優(yōu)化流程參如圖3 所示。

圖3 基于全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)的路徑優(yōu)化流程

3 全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)運用成效分析

基于全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)運用，對比分析路徑優(yōu)化前后的數(shù)據(jù)變化，初步設計方案中，高壓輸電線路總長度為342.5km，路徑優(yōu)化后，線路總長度為321.7km，與初步設計方案的路徑長度有效縮短了20.8km。路徑得以縮短的原因，與以下幾方面內(nèi)容有著密切聯(lián)系：①航片及輸出的正射影像圖中所包含的地物、地貌等均為最新的信息數(shù)據(jù)，且將轉角點坐標精度控制在最小偏差范圍內(nèi)，并運用全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)對路徑方案加以優(yōu)化，以此保證路徑走向確定合理性。②本次高壓輸電線路中盡可能多使用小轉角，也是滿足路徑長度有效縮短要求的另一關鍵要素[4]。

從整體上來看，全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)的運用，不僅為路徑優(yōu)化提供了更為直觀地測繪資料，也減少了起始點境內(nèi)一次線路跨越，其跨越點、跨越位置的布設與選擇與沿途地勢地形更加協(xié)調(diào)。相較于以往測量手段的運用，數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)所采用的作業(yè)模式以及作業(yè)流程與前者有著較大差異，但卻大幅度提升了作業(yè)效率以及工期縮短?；诼窂絻?yōu)化對比全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)與傳統(tǒng)測量方法運用成效如表1 所示。

表1 基于路徑優(yōu)化對比全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)與傳統(tǒng)測量方法運用成效

從表1 統(tǒng)計的各項數(shù)據(jù)來看，運用全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)輔助完成路徑優(yōu)化所耗時間為11d，傳統(tǒng)測量方法所耗時間是前者的好幾倍。全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)在實際運用過程中，因配套儀器的超高精度優(yōu)點，能夠極其精確地繪制出目標物的形狀，通過呈現(xiàn)“真實形狀”，從而實現(xiàn)精確的尺寸測量和外觀檢測，為路徑優(yōu)化提供更為直觀地基礎數(shù)據(jù)參考。與此同時，可以根據(jù)內(nèi)業(yè)與外業(yè)需求選擇控制器類型，提供用戶高自由度編程的環(huán)境以及自行開發(fā)的選擇，加上該系統(tǒng)中所附帶的輔助軟件，可實現(xiàn)短時間內(nèi)快速獲取與處理影像資料，以便更加直觀地對工程造價進行控制，規(guī)避工程造價超預算風險。并滿足依據(jù)攝影測量內(nèi)業(yè)時對點位選取方式的不同，采用不同的高程數(shù)據(jù)采集方法的需求。為作業(yè)測繪的高效率開展提供了保證，對保障數(shù)字測繪地理信息作業(yè)質量和成果質量也起到了重要作用，使高壓輸電線路項目實施完全滿足國家建設與社會需要[5]。

從經(jīng)濟效益來看，有效縮短的路徑長度，按照每公里造價100 萬元對成本進行計算，其成本投入明顯減少約2000 萬元，進一步提高了高壓輸電線路項目投資經(jīng)濟效益。

從社會效益與環(huán)保效益來看，路徑選擇與走向確定，優(yōu)化后能夠減少沿途民居搬遷的數(shù)量以及農(nóng)村耕地的占用，各跨越點的合理選擇，也有效降低了高壓輸電線路后期施工對周邊環(huán)境與居民生活的負面影響。

4 結語

綜上所述，從目前高壓輸電線路工程建設情況來看，線路勘測設計是該類型工程項目實施中的關鍵環(huán)節(jié)，直接決定著工程造價。通過需要運用航測技術對高壓輸電線路進行勘測，如全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)，既能減少線路勘測時間，又能為后期線路維護與管理提供數(shù)據(jù)支持，進一步提高工程建設經(jīng)濟效益、環(huán)保效益以及社會效益。