例析航空数字摄影下的电力杆塔定位技术

电力网架的管理、电力线路的维护等都离不开电力地理信息系统，电力地理信息系统在电力网架和电力线路的日常维护、故障维修及线路定位中发挥着重要作用，而电力杆塔三维坐标作为电力地理信息系统的一部分，对电力杆塔的准确测量和定位意义重大。我市某地电力杆塔因为技术和设备等条件的限制，缺少准确完善的三维坐标，这对日常线路管理来说是一个问题。本文将基于航空数字摄影测量的电力杆塔定位技术运用在日常作业中，取得了一定的效果。

1 航空数字摄影测量技术概述

数字摄影测量基于数字影像、摄影进行测量，是应用数字影像处理、计算机技术、影像匹配以及模式识别等理论和方法，对摄像目标进行提取，并运用数字来表达的一种摄影测量方法。航空数字摄影测量技术是根据航空飞行器获取的数字影像数据，根据目标物，建立模型，并测量其空间位置、形状、性质、大小及其相互关系。当前应用较为广泛的数字摄影测量借助于数字立体影像和计算机技术，提取目标物理和几何特征，采用数字化的方法进行空间测量。其大概可以分为空中摄影过程、解析空中三角测量以及立体视觉和坐标量测。

1.1 空中摄影过程

采集地球表面地理地貌，并将其传输至数字影像的过程是空中摄影过程。空中摄影通过惯性导航系统及GPS记录所有数字影像拍摄的空间坐标以及相对于水平时刻的姿势，通过这些数据确定各个影像的相对位置关系，与此同时，根据空中摄影高度可以确定各个影像像素分辨率的大小。对我市某地的电力杆塔进行航空数字摄影测量采用DMC相机，DMC相机是当前框幅式数字摄影专用相机。

1.2 解析空中三角测量

根据航空数字摄影所得的影像和目标的空间关系以及已知控制点，可得出影像的坐标，这种方法被称作空中三角测量，其能有效地把数字影像的位置转化成地面绝对空间的位置。

1.2.1 像控点选择。通过像控点的选择将影像的任何一点与地面绝对坐标联系起来，但像控点选择时要按照一定规则和要求进行选择。通常情况下，像控点选择和测量由专业人士完成，并采用现有大比例尺地图上选取或GPS测量的方

法，这样可以获得较高精度的结果。与实测的电力杆塔数目相比，像控点数量较少，一般来说，按照5cm空间分辨率的计算方法，1km2选取1个像控点。

1.2.2 空中三角网加密点测量。像控点确定后，要完成空中测量影像数据处理，通过测量空中加密点以及三角网格，最终确定电力杆塔的坐标。分为以下三步：

（1）同一航带内上下影像以及左右影像的位置关系确定之后，根据计算机图形学匹配算法确定大量的同名点，因为同名点分布密集且均匀，所以同名点也称为加

密点。

（2）像控点嵌入每幅影像中，同时针对误差分布进行处理。

（3）像控点和加密点形成不规则的三角网，根据三角网能任意推算出一点的空间三维坐标。

1.3 立体视觉和坐标量测

左右影像的位置关系确定之后，构建立体模型。空中摄影的影像重叠度一般为60%，在这个基础上，利用测绘学的摄影测量技术将模型中重叠的影像区域构建成为人造立体视觉。通过立体眼镜采集不同频率闪烁的影响，这样，空间景物会在人眼网膜窝上形成生理视差，进而产生立体视觉效果。一般人体观测到立体景物时，不断调整影像上的测量位置，便可以确定出测量对象的空间三维坐标。利用这种立体相对的不断切换，实现大范围电力杆塔的

测量。

2 电力杆塔的测量作业 2.1 作业实例

基于航空数字摄影对我市某地电力杆塔进行测量，完成测量范围内110kV、220kV以及500kV电力杆塔平面坐标及高度测量。其中，110kV线路402条，220kV线路103条，500kV线路34条。与此同时，准确获得转角、档距以及变电站位置，通过高分辨率影像了解电力走廊的情况。

2.2 成果检测

对完成的作业进行质量检测，通过对电力杆塔测量方法、电力线路走向、野外观测资料、成果表等检查，将其和大比例尺地形图测量的杆塔结果对比，存在一些误差，但这些误差均在合理范围之内，对于超出合理误差范围的数据，在补测和实地检查下，均有了一定的处理。

3 基于航空数字摄影测量的电力杆塔定位技术的优势

与传统的人工测量电力杆塔技术相比，基于航空数字摄影测量的电力杆塔定位技术在测量精度、效率及费用方面均存在一定优势，具体表现在以下方面：

（1）测量精度高。本文测量实例中所得测量误差低于1m，高程误差低于2m，均符合测量精度要求。与传统的人工手持GPS测量方法相比，基于航空数字摄影测量电力杆塔定位技术测量精度有了很大的提高。

（2）测量效率高。我市某地电力杆塔多数是在山区，有的山区海拔高于300m，在这种地理环境下，采用人工测量方法，排除恶劣环境的影响，每天最多能测量6基电力杆塔，测量全部电力杆塔大概需要2000多天。而基于航空数字摄影测量的电力杆塔定位技术，每个工作组每小时可测量200基，完成所有的测量大概需要180天左右，两种测量方法相比，测量效率有明显差异。

（3）测量费用低。以我市该地的电力杆塔测量任务为例，采用人工测量的方法总共花费需3000万元左右，而基于航空数字摄影测量的电力杆塔定位技术仅需200多万元，测量费用明显较低。

4 结语

综上所述，基于航空数字摄影测量的电力杆塔定位技术进行测量定位，很大程度上提升了工作效率，同时，对于一些地理状况较差的区域，数字摄影测量可提供大量详细的信息，能对历史电力杆塔定位资料进行补充。航空数字摄影测量的电力杆塔技术要求较高的分辨率影像及数字高程模型，这种技术要求可以为电力线路设计和线路防雷提供精确的数据。本文结合我市某地的电力杆塔定位实例进行验证，得知基于航空数字摄影测量的电力杆塔定位技术具有测量精度高、效率高和费用低的特点，因此，可将基于航空数字摄影测量的技术用于交通、建筑、农林或海洋等领域。

参考文献

[1] Toni Schenk，郑顺文，苏国中.数字摄影测量学

[M].武汉：武汉大学出版社，2009.

[2] 张振龙，方云辉，程国开.基于航空数字摄影测量的 电力杆塔定位技术[J].供用电，2012，29（6）： 180-182.