三維測量技術在輸電線路測量工作中的應用

天津市泰達工程設計有限公司 閻 喆 王鳳凱 天津市津典工程勘測有限公司 郭國平

采用二維平面圖進行電力線路設計需進行現(xiàn)場線路的踏勘工作，工作量大，而二維圖面反應的信息量少，不夠精確。隨著近年三維實景測量技術的大力發(fā)展，此技術不斷的應用到各行各業(yè)中，社會效益顯著。采用實景三維技術為電力線路設計工作者提供逼真三維實景模型，猶如身臨其境，使設計人員能夠更直觀、全面的對整條線路進行更加準確的設計。傾斜攝影和激光雷達作為兩種最新的三維測量技術越來越受到電力行業(yè)的關注。簡述介紹兩種技術在電力線路測量中的應用并進行分析比較，以為電力線路設計提供最優(yōu)測量方案。

1 傾斜攝影技術特點與工作流程

近年來，傾斜攝影技術作為遙感與測繪領域中一項高新技術已得到了廣泛應用。為給用戶提供符合人眼視覺的直觀視感，傾斜攝影技術在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，從垂直、傾斜多個角度采集帶有空間信息的多視真實影像，獲取更加全面的地物紋理細節(jié)。

真實性。數據真實的把地物的外觀、位置、高度等屬性反映出來，數據的沉浸感高，對人工建模仿真度低的缺陷進行了彌補；高效性。通過多種飛行載體快速采集影像數據，完成全自動化三維建模；性價比高。傾斜攝影提供的數據是可量測影像數據，帶有空間位置信息，能同時輸出多種數據成果，如DSM、DOM、TDOM、DLG等。

采用多旋翼無人機搭載傾斜攝影相機對桿塔進行定點環(huán)繞拍攝，獲取桿塔多角度影像數據，保證無漏洞。對線路沿線路走向平行敷設航線，保證影像有效覆蓋。空中三角測量采用ContextCapture Center軟件，把相機參數、POS數據、影像數據進行多視角影像特征點密集匹配，并進行自由網多視影像聯(lián)合約束平差解算，建立立體模型完成相對定向。立體模型在空間尺度可以適度自由變形。將測定的像片控制點成果，進行轉制，對已有區(qū)域網模型進行約束平差解算，將區(qū)域網納入到精確的大地坐標系統(tǒng)中完成絕對定向。

2 傾斜攝影的技術優(yōu)勢及攝影弊端

應用無人機傾斜攝影實景三維建模技術，融合傳統(tǒng)三維塔線模型，同平臺應用分析，輔助設計單位完成電力選線、定線和詳設。傾斜攝影的技術優(yōu)勢如下。

采用傾斜攝影生產的三維模型，可準確量測地物的坐標、寬度、高度和面積等，快速統(tǒng)計輸電線路下的建筑物樓層數與實際面積，估算線路工程建設涉及的房屋拆遷量。如果輸電線路走廊通道內有林木密集覆蓋的區(qū)域，可在真三維模型上直接判斷出林木種類與分布范圍，準確量測出地表林木高度，通過優(yōu)化線路路徑有效避讓林木密集區(qū)。設計人員可在傾斜攝影模型上直觀地了解線路走廊通道內的地形地貌細節(jié)特征，在進行路徑選擇時，盡量避讓高山大嶺、重冰區(qū)、水網、崩塌、滑坡以及礦產采空區(qū)等險惡地形與惡劣地質區(qū)，以便線路的每基塔位不會出現(xiàn)因地形、地質因素影響立不了桿塔的問題。輸電線路在與高速公路、鐵路、已建輸電線路等沿線的重要交叉跨越，可通過在真三維模型準確測量被跨越物的坐標、距離與高度信息，優(yōu)化線路跨越位置。采用裸眼測圖軟件可對傾斜模型地物、地形要素進行矢量化，模型精度滿足1:500地形圖測圖精度。

傾斜攝影的技術弊端：由于飛行數據精度不夠，便容易造成桿、塔、電力線等細小物體模型精度、效果不佳，出現(xiàn)模型漏洞、線路缺失等情況。傾斜模型高程數據基于DSM，無法提取DEM，滿足不了提取斷面數據要求。特別需要指出的是，傾斜攝影采用的是被動式方法進行數據信息獲取，不具備穿透能力。模型只能表現(xiàn)裸露地物，隱蔽地區(qū)不能體現(xiàn)。

3 激光雷達技術

采用垂直起降固定翼無人機搭載激光雷達對輸電線路進行數據采集，獲取輸電線路所有地物的三維數據。利用機載雷達內置高清數碼相機進行影像數據獲取，經后期處理得到具有彩色信息的點云數據。機載激光雷達點云密度大，精度高、對細小地物（桿、塔、線）可實現(xiàn)精細建模，層次感強，同時激光雷達采用多次回波技術、可穿透植被獲取地表高程數據。

激光雷達攝影弊端：點云數據量大，對設計軟件要求高。數據以點的形式呈現(xiàn)，沒有模型觀看不夠直觀。采用逆向建模技術利用激光雷達彩色點云進行逆向建模獲取精修三模模型，可實現(xiàn)模型精細化、精度高、效果直觀、操作方便。