無人機航測技術(shù)在輸電線路中的應(yīng)用實踐

宋佳

摘 要：本文詳細(xì)介紹了無人機航測技術(shù)的內(nèi)容和特點，之后結(jié)合實際輸電線路工程對無人機航測技術(shù)在其中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的探索研究，希望能夠促進(jìn)無人機航測技術(shù)在我國輸電線路工程中的廣泛推廣和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無人機航測技術(shù)；輸電線路工程；應(yīng)用

中圖分類號：TM751 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0129-02

前 言

近些年來，我國現(xiàn)代化建設(shè)速度不斷加快，社會發(fā)展對電力能源的需求量持續(xù)提升，同時電網(wǎng)工程的規(guī)模也更大。在現(xiàn)階段的電網(wǎng)工程建設(shè)中，傳統(tǒng)工測技術(shù)已經(jīng)無法滿足此時工作的需要。于是，無人機、數(shù)碼相機技術(shù)等開始在工程測量中嶄露頭角，發(fā)揮出不俗的作用。本文主要對無人機航測技術(shù)在輸電線路工程中的應(yīng)用效果進(jìn)行分析研究。

1 無人機航測技術(shù)概述

1.1 無人機航測技術(shù)系統(tǒng)

無人機航測技術(shù)系統(tǒng)主要包括無人機飛行臺、飛行控制系統(tǒng)、攝像設(shè)備、通信設(shè)備、遙控設(shè)備以及地面信息接收和處理設(shè)備都多個部分構(gòu)成。其中飛行控制系統(tǒng)由垂直陀螺、GPS接收天線、飛機自主飛行處理器等幾個部分構(gòu)成。地面相關(guān)配套設(shè)備的內(nèi)容包括影像接收和顯示終端、地面高清影像數(shù)據(jù)處理終端以及飛機飛行和拍攝遙控設(shè)備。

1.2 無人機航測技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢和局限

無人機航測技術(shù)的是通過自動駕駛飛行平臺上設(shè)置的高分辨率數(shù)碼相機獲取地面高分辨率影像，為工程建設(shè)提供數(shù)據(jù)支持。其中涉及到了的3S技術(shù)的應(yīng)用，其應(yīng)用優(yōu)勢主要包括以下幾個方面：

（1）無人機航測技術(shù)采用的無人機升降靈活，對環(huán)境的要求較低，更加適合野外作業(yè)。當(dāng)前階段，我國無人機航測技術(shù)通常采用超輕型的飛機，這種飛機起飛不需要跑道，可以在較為寬闊的路面上起飛。

（2）作業(yè)高度偏低，常在低空或是超低空進(jìn)行作業(yè)，因此除了一些特殊的環(huán)境之外，不必進(jìn)行空域申請，作業(yè)簡單方便，同時獲取的數(shù)碼影像也更加清晰。

（3）安全性高，無人機可以通過遙控飛行完成作業(yè)，同時還具備滑翔、彈射以及傘降保護等功能，可以應(yīng)對大多數(shù)的突發(fā)事故。

（4）適應(yīng)性強。對于一些不便測量的丘陵或是山地的地區(qū)，無人機航測技術(shù)同樣適用。同時，無人機受到外氣候、天氣等因素的影響較小。

（5）成本低。無人機體型較小，方便運輸，在不同測量地區(qū)之間可以靈活調(diào)動。同時無人機系統(tǒng)的運營、維護以及操作成本較低，通過較低的成本獲得了更好的效益。

但與此同時，無人機航測技術(shù)的應(yīng)用同樣存在一定的局限：

（1）無人機航測系統(tǒng)的續(xù)航能力較低、監(jiān)控范圍較小，因此只適用于小區(qū)域作業(yè)。

（2）無人機航測系統(tǒng)采采用的是非量測數(shù)碼相機，因此鏡頭畸變較大，會對影響資料的質(zhì)量產(chǎn)生影響。

（3）無人機視角機較低，受到視點變化的影響，其特征匹配難度較大，且影響數(shù)據(jù)量較大。

（4）旋偏角較大，經(jīng)常出現(xiàn)超過規(guī)范要求的情況。

2 無人機航測技術(shù)在輸電線路工程中的應(yīng)用實踐研究

隨著無人機航測技術(shù)的推廣和應(yīng)用，其應(yīng)用范圍變得越來越廣，但是在十點下路勘測設(shè)計中的應(yīng)用較少。本次研究選取的是220kV緬甸伊江上游電站輸電線路工程的國內(nèi)部分，這段工程具有高差大、環(huán)境復(fù)雜的特點，可以充分的驗證無人機航測技術(shù)的實際應(yīng)用效果。具體作業(yè)內(nèi)容如下：

2.1 無人機航空攝影

在利用無人機進(jìn)行航空攝影的過程中，為了獲得高質(zhì)量的營銷，應(yīng)該對航空線路進(jìn)行科學(xué)的設(shè)置，盡可能的控制航行高度和覆蓋帶寬。結(jié)合本次工程的實際情況，主要采用但航線航拍的方式，對于個別經(jīng)過困難區(qū)域的線路根據(jù)需要采用雙航線航拍的方法。在航線設(shè)計的過程中，工作人員接借助了谷歌地圖，確定了航空攝影的比例尺，并對每條航線的起點和終點進(jìn)行標(biāo)注。此外，在線路設(shè)計的過程中同時還要考慮到無人機的續(xù)航時間。

由于無人機通常采用的是非量測相機，因此鏡頭畸變較大，因此在正式作業(yè)之前，要進(jìn)行試驗檢校，確定畸變改正參數(shù)。

2.2 外控和調(diào)繪

結(jié)合無人機像幅小、重疊面積大等特點，本次工程作業(yè)中工完成了16條航帶的像控點測量和終勘定位所需的基準(zhǔn)點測量，控制點數(shù)量過百。外業(yè)采用的是GPS快速靜態(tài)作業(yè)模式，采用邊連式網(wǎng)型。在起算點設(shè)置了6個可靠性較高的GPS C級點。之后結(jié)合1954年北京坐標(biāo)系和1985年國家高程基準(zhǔn)完成全部航線路徑的調(diào)繪。

無人機航測獲得的影像數(shù)據(jù)分辨率很高，極大的降低了誤差出現(xiàn)的幾率，大幅度提高了后期成圖的精確性。

2.3 內(nèi)業(yè)處理

本次工程內(nèi)業(yè)處理采用的是我國武漢大學(xué)研發(fā)的低空小數(shù)碼數(shù)據(jù)處理軟件和PixelGrid無人機空三加密系統(tǒng)，具體作業(yè)流程為：建立工程、空三加密、數(shù)字高程模型生成、外業(yè)調(diào)繪資料錄入、正攝影像圖制作。

2.4 優(yōu)選線路

無人機航測優(yōu)化的主要目的是通過線路長度縮減、障礙物避讓等手段實現(xiàn)工程成本投入降低的同時提升輸電線路運行的安全性和穩(wěn)定性。因此，各專業(yè)設(shè)計人員應(yīng)該采用立體瀏覽的方式，通過立體像塊的對快速漫游甚至無間隙漫游的方式判斷線路是否符合電力輸電線路工程建設(shè)的要求，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行線路優(yōu)選。通過優(yōu)化選線平臺，設(shè)計人員可以對線路周邊的地形地貌以及物體進(jìn)行觀察，對于可能會對架空送電線路造成影響的地物和陡峭地貌，要通過專門的軟件測量其坡度，判斷是否具備立塔條件。之后通過計算機軟件對整體線路進(jìn)行優(yōu)化排位和投資估算，綜合各方面因素選擇最佳線路。立體瀏覽的優(yōu)勢就在于設(shè)計人員可對立體影像進(jìn)行放大、縮小等操作，可以避免因目標(biāo)模糊和視野受阻導(dǎo)致的失誤。

2.5 精度分析

線路平段面的精度和內(nèi)業(yè)測圖、外業(yè)高程擬合以及關(guān)鍵點校測三者之間存在緊密的聯(lián)系。因此為了避免數(shù)據(jù)誤差，本次工程共設(shè)置了兩百多個斷面點進(jìn)行高程誤差數(shù)據(jù)分析，分三次獲得高程差值，其中第一次為未經(jīng)過擬合得高程差值，第二次和第三次分別為經(jīng)過轉(zhuǎn)角、塔位樁參與高程擬合的高程差值以及實測斷面點參與擬合后的高程差值。之后通過一定程序的分析可知，采用無人機航測技術(shù)選取的高程實測點經(jīng)過擬合后的線路平斷面圖能夠滿足線路勘測設(shè)計的要求。

通過將途徑正攝影像圖和實地情況進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，相較于傳統(tǒng)的航測技術(shù)，無人機航測技術(shù)在地面植被較少或是地面裸露的地區(qū)，斷面點高程精確度更高，充分滿足了電力行業(yè)航測規(guī)程的要求。但是在地面植被較為濃郁的地區(qū)誤差較大，容易出現(xiàn)嚴(yán)重錯誤。因此，對此此類地區(qū)，必須要在無人機航測完成后進(jìn)行野外校測和補測，并進(jìn)行擬合處理，如此才能保障航測平斷面圖的質(zhì)量。

在工程實踐中，通過對測圖數(shù)據(jù)的分析可知，當(dāng)分辨率處于0.2～0.25m范圍內(nèi)時，基本上可以保障平斷面測圖的精度。因此，在一些山地輸電線路工程設(shè)計中，可以適當(dāng)?shù)慕档头直媛?，擴大數(shù)碼相機的單航覆蓋范圍。由此可見，將無人機航測技術(shù)應(yīng)用于輸電線路工程中完全可以達(dá)到要求。

3 結(jié) 語

綜上所述，通過本文分析可知，無人機航測技術(shù)相較于傳統(tǒng)航測技術(shù)雖然具備精度高、成本低等優(yōu)勢，但是同樣存在續(xù)航能力低、監(jiān)控范圍小等不足。結(jié)合其在輸電線路工程中的應(yīng)用實踐來看，無人機航測技術(shù)完全可以達(dá)到工程測量的標(biāo)準(zhǔn)要求，對于我國電力工程建設(shè)速度的提升具有十分重要的意義。

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收稿日期：2018-9-11