無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在輸電線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

布然

摘要：由于受地區(qū)地勢(shì)、環(huán)境天氣等因素的影響，輸電線路工程在建設(shè)中對(duì)施工區(qū)域的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)難度較大。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，測(cè)繪技術(shù)也在不斷發(fā)展中，無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)是一種新型的、先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)，通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)使用控制，對(duì)施工地區(qū)的地形地貌進(jìn)行詳細(xì)的勘測(cè)、拍攝、記錄，得出工程建設(shè)中所需的數(shù)據(jù)信息，以便制定科學(xué)的施工計(jì)劃。本文通過(guò)分析無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)，和無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的概念和優(yōu)勢(shì)，分析探討無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在輸電線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量;輸電線路;應(yīng)用

輸電線路工程在電力工程建設(shè)中是一項(xiàng)重要工作，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的輸電線路可以有效的減少工程建設(shè)中的成本、縮短建設(shè)工期，輸電線路的設(shè)計(jì)的建設(shè)需要以大量的精確度數(shù)值、數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，所以需要對(duì)工程建設(shè)地區(qū)的地形地貌進(jìn)行準(zhǔn)確的勘察，得到精確的數(shù)據(jù)。因此，無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，不僅解決了特殊地形環(huán)境、特別氣候天氣下輸電線路工程中的測(cè)繪難題，且提高了輸電線路工程建設(shè)計(jì)劃的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性。

1無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)

無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)主要由無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)、飛行控制系統(tǒng)、影像獲取設(shè)備、通信設(shè)備、遙控設(shè)

備和地面信息接收與處理設(shè)備組成。其中，飛行控制系統(tǒng)主要包括： 穩(wěn)定飛行姿態(tài)的垂直陀螺，獲取飛行平臺(tái)位置信息的GPS 接收天線以及控制飛機(jī)自主飛行的微處理器。地面配套設(shè)備主要包括： 實(shí)時(shí)影像的接收與顯示的數(shù)據(jù)接收終端，數(shù)碼相機(jī)獲取的地面高清影像的數(shù)據(jù)處理終端以及控制飛機(jī)起降、飛行和拍攝的遙控設(shè)備。

2無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)特點(diǎn)

無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)，以獲取高分辨率數(shù)字影像為應(yīng)用目標(biāo)，以自動(dòng)駕駛飛機(jī)為飛行平臺(tái)，以高分辨率數(shù)碼相機(jī)為傳感器，通過(guò)3S 技術(shù)在系統(tǒng)中集成應(yīng)用，最終獲取小面積、真彩色、大比例尺、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的航測(cè)遙感數(shù)據(jù)。其技術(shù)特點(diǎn)主要有如下：

（ 1） 無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理流程與傳統(tǒng)航測(cè)相比，具有以下特點(diǎn)： ①采用非量測(cè)數(shù)碼相機(jī)，鏡頭畸變較傳統(tǒng)航攝儀大; ②低空寬視角，因視點(diǎn)變化的原因，影像四周地物幾何變形大，特征匹配難度大，有效匹配率低;③低空、寬像幅且高重疊度，影像數(shù)據(jù)量大; ④雖采取了一定防范措施，但仍免不了出現(xiàn)大的旋偏角，常有超出± 15°規(guī)范要求的情況。

（ 2） 升降靈活，環(huán)境要求低，野外作業(yè)方便。目前國(guó)內(nèi)使用的超輕型飛機(jī)中均不必使用專門(mén)的機(jī)場(chǎng)和跑道，在100 m ～ 200 m長(zhǎng)的周圍較空曠的公路或硬草地即可起降。

（ 3） 一般作業(yè)區(qū)域航高低于1 000 m，屬于低空、超低空，除機(jī)場(chǎng)附近、邊境附近等特殊區(qū)域外，可避免辦理空域申請(qǐng)，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，受約束少，作業(yè)簡(jiǎn)便，可在云層下實(shí)施航拍，快速獲取高分辨率數(shù)碼影像。

（ 4） 安全可靠，無(wú)人駕駛自動(dòng)飛行，多項(xiàng)控制措施保障系統(tǒng)安全，具備滑翔能力和彈射、傘降保護(hù)功能。

（ 5） 地域適應(yīng)性強(qiáng)。對(duì)于丘陵及山地，無(wú)人機(jī)具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，受云霧干擾影響較小，隨氣候變化可及時(shí)調(diào)整飛行方案，避免因氣候變化的影響帶來(lái)的不必要損失。

3無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在輸電線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1路徑優(yōu)化設(shè)計(jì)

通過(guò)無(wú)人機(jī)獲取原始數(shù)據(jù)可以得到高精度的DOM 和DSM， 導(dǎo)入道亨輸電線路三維選線及設(shè)計(jì)平臺(tái)， 利用三維仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)輸電線路的三維可視化設(shè)計(jì)， 采用最優(yōu)方案避開(kāi)沿線障礙物，準(zhǔn)確模擬線路在不同氣象條件下的真實(shí)情況， 選線成果直接生成線路走廊的三維電子沙盤(pán)。同時(shí)在進(jìn)行前期選線時(shí)， 可新建不同選線方案，每個(gè)方案下創(chuàng)建不同的路徑版本。通過(guò)對(duì)比，選擇最優(yōu)路徑。

3.2優(yōu)化排位設(shè)計(jì)

運(yùn)用道亨輸電線路三維選線及設(shè)計(jì)平臺(tái)， 通過(guò)手工排位、智能排位， 有效提高設(shè)計(jì)工作效率， 利用三維仿真技術(shù)的立體顯示， 可直觀地觀察設(shè)計(jì)電力線與周圍障礙物在空間上的關(guān)系， 如交叉線路在空間上的距離、設(shè)計(jì)電力線路與線下走廊范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)作物的凈空等， 并調(diào)整桿塔位置及桿塔高度。線路設(shè)計(jì)完成后可得到與實(shí)際情況基本一致的三維效果展示圖， 通過(guò)查看不同對(duì)象線路設(shè)計(jì)的基本信息， 同時(shí)為方便施工和查看， 可將三維圖形轉(zhuǎn)換為二維的CAD 文件， 通過(guò)此種方式與目前實(shí)際的設(shè)計(jì)手段接軌， 實(shí)現(xiàn)二維、三維的自由轉(zhuǎn)換。通過(guò)二維文件與三維文件的交互關(guān)系， 實(shí)現(xiàn)兩者的同步修改。

3.3地物信息解譯

1） 沿線地物信息統(tǒng)計(jì)。通過(guò)高清圖像解譯，統(tǒng)計(jì)獲取沿線跨越物信息。

2） 估算耕地占用、房屋拆遷數(shù)量及賠償費(fèi)用。耕地占用、房屋拆遷賠償在輸電線路建設(shè)成本中占有一部分比例， 根據(jù)外業(yè)調(diào)繪， 形成高分辨率的三維真實(shí)景觀圖， 可清晰地查看設(shè)計(jì)線路走廊房屋狀況，包括耕地面積、房屋建筑結(jié)構(gòu)、層數(shù)及占地面積，根據(jù)這些細(xì)節(jié)可有準(zhǔn)備地計(jì)算需拆遷房屋數(shù)量， 估算賠償費(fèi)用， 使輸電線路建設(shè)成本預(yù)算更科學(xué)。

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（作者單位：北京恒華偉業(yè)科技股份有限公司）