无人摄影测量技术在输电线路工程中的应用

Ｌ０Ｗ　ＣＡＲＢ０Ｎ　ＷＯＲＬＤ　２ｏｌ５，７　能源・电力　无人摄影测量技术在输电线路工程中的应用　代胜喜（成都合源设计咨询有限公司，Ｉ￣）ｔｌ成都６１００４１）　【摘　要】新世纪以来，我国输电线路工程取得快速发展，尤其是电网跨越式发展，这极大的推动了航空摄影测量技术在输电线路工程中的应　用。本文首先简要介绍了无人机摄影测量技术概况，然后分析了无人机摄影测量技术在输电线路工程中的实际应用，具有一定的借鉴作用。　【关键词】无人摄影测量技术；输电线路；应用　【中图分类号】Ｐ２３１　【文献标识码】Ａ　【文章编号】２０９５—２０６６｛２０１５）１９—００６５～０２　１无人机摄影测量技术概述　１．１无人机航空摄影的基本概念　无人机摄影测量系统是在无人机平台的基础上，运用无　组成．成为我国航空遥感技术发展的重要方向。在现在普通航　空遥感与卫星遥感快速发展的情况下，轻小型低空遥感成为　了粗中细分辨率相补的立体检测体系中的重要技术。　无人机航空摄影系统是普通航空摄影与卫星遥感的重要　人机之上的小型影像传感器。并且通过通讯技术与卫星导航　补充。其主要特点有：①无人机能够超低空飞行，能够在云下　技术在低空飞行过程中进行拍摄，进而快速而且准确的取得　进行飞行航摄．从而有效弥补了普通航空摄影与卫星光学遥　地面影像信息。较之于传统常规的摄影测量技术而言，无人机　感中常遇到的由于云层遮挡而难以获得影像的不足；②因为　摄影测量系统不仅所需成本低．而且分辨率高、周期短、机动　低空飞行距离目标更近．所以可以通过比普通航摄与卫星遥　性强、受外部环境影响小。无人机摄影技术与当前我国智能电　感更低的成本得到分辨率更高的影像；③可以实现与地物、地　网发展方向相符，其有效的解决了我国传统摄影技术中难以　获取信息的主要手段。　触及的应急与局部工程建设．已经成为了我国输电线路工程　形相适应的摄像和导航控制。进而得到多建筑面、多角度的地　面景物影像．从而有效支持构建城市的三维景象模型，而不单　１．２无人机航空摄影的特点　因为传感器与航空遥感平台的制约．使得一般航空摄影　单局限在普通航摄与卫星遥感的正射影像产品之中：（　无人　机体型较小，使用成本低，费用消耗少，对于操作人员的培养　周期较短。无人机航空摄影系统的维修与保养简便．而且不用　测量手段在获得大比例尺与小面积数据上存在着周期长、成　租凭起飞与停放场所．能够在不用机场的情况下实现正常起　本高等问题。而集机动灵活与低成本等众多优点为一体的低　降，因为灵活机动．具有较强适应性，所以较易变成用人们自　空无人机摄影可以在较小区域中快速、准确的获得较高质量　的航空影像，使得其成为国家航空遥感监测体系的一个重要　主拥有的设备：⑤无人机航空摄影技术能够有效避免飞行人　员的人身安全风险；⑥与进行野外实测相比，无人机航测方法　确、详细地记录、收集重要的可靠性数据：所谓“非控制式’．方　计阶段．充分利用各项技术，采用低失效率的元器件，使浴盆　法．是按照一定的形式制订出标准的表格，发给有关部门填　盆底的水平下降口在产品正式投产之前．通过加负载调试试　写．一般要求填报单位设立“数据员”，经逐项填写，然后定期　验，促其老化或进行合理筛选　使早期失效率水平下降．早期　收回．进行统计分析。　失效期缩短。对寿命较长的元器件（如晶体管、电阻、电容），提　２．３推动不维护产品研发　众所周知．任何产品长期使用下去总会丧失规定功能而　发生故障（或失效）。对于发生故障的产品，通常采取如下两种　高可靠性的主要措施是，剔除早期失效产品，对寿命较短的产　品，如电子管、开关、接插件等，主要采用预防性检修措施和及　时替换的办法．以延迟耗损尖效期的到来。　不同的处置方式：①因该产品失效后不能修复，或虽能修复但　维修起来过于困难、耗费太大而不值得修复．因而废弃不用，　这类产品称之为不维修产品．如许多电子元器件、整流二极　３结语　水电厂的自动化设备在水电厂的运行中占有重要地位．　对于水电厂的各个生产环节都有应用体现．但是无论自动化　管、中间继电器等小型电工产品一般都是不维修产品；②发现　设备出现的问题，都有可能出现故障，笔者结合实践经验总结　故障即加以检修，一旦修复再继续投入使用．这类产品称为可　了水电厂自动化设备运行中存在的故障及相应的设备维护对策。　维修产品。因为不维修产品不用考虑维修，故容易给出可靠性　高低的定量描述。一般产品的失效率只是随时间而变化的。根　参考文献　据实践经验．大多数失效率函数久的曲线呈浴盆截面形状。常　【１］何鹏．提高水电厂电气自动化控制设备稳定性的技术研究　．科技　９１．　这种失效率函数的图形称为“浴盆曲线”，这条曲线明显地分　创新与应用，２０１４（３５）：２］姜鑫．数据挖掘技术在水电厂主设备状态检修中的应用研究『Ｊ］．水　为三段，分别对应着产品的三个不同时期。此曲线左边部分失　［２０１４（４）：２９～３０．　效率呈递减状，称之为早期失效期。而在此期间，由于设计、制　电自动化与大坝监测，３罗祖建．水电厂机电设备安全运行管理探讨［Ｊ１．大科技，２０１４（２）：　造上的缺陷等原因，一开始产品失效率较高，随着时间推移，　［３］表现出急剧下降的状态。曲线当中的平坦部分失效卒保持恒　【４】欧阳经华，李冬梅．关于自动化控制技术在水电厂运行方面的几点　定，称之为偶然失效期，一进入这个期间，产品的失效率就趋　１４３～１４４．　于稳定。这段时期．产品的失效率最低，也最稳定，是产品的有　效使用时期口曲线的右边部分失效率呈递增状．称耗损失效　期，在此期间，产品由于使用日久而逐渐老化、磨损、疲劳因而　思考『Ｊ］＿科技创新与应用，２０１４（３０）：２０１．　失效率急剧增加。从某种意义上讲．推动不维护产品研发．整　个工作就是围绕着如何改变这条浴盆曲线进行的。在产品设　收稿日期：２０１５—６—３　作者简介：王冠群（１９８３一），男，工程师，本科，主要从事水电厂　自动化方面的工作。　能源・电力　Ｌ０Ｗ　ＣＡＲＢｏＮ　Ｗ０ＲＬＤ　２０１５，７　具备成本低、效率高、周期短的特点。　对于那些比例尺较大、面积较小的地形测量任务．因为受　的网空三加密。所谓的网空三加密指的是空中三角测量。在无　人机摄影测量时。工作人员需要在控制台定好加密点．并且选　空域管理与天气条件的制约较多，所需成本较高．应用全野外　出平面位置测量方法，得出加密点的高程。运用网空三加密测　数据采集法来成图，不仅工作量大而且成本较高　把无人机遥　量可以得出快速影像以及ＤＥＭ，从而得出测量初选路线：然　感系统从实用化与工程化出发，能够对其经济、快速、机动等　后开展外业控制作业，通过ＤＯＭ与ＤＥＭ产品在立体选线平　优势予以有效利用．使得即便在恶劣的天气条件下仍然可以　获得较清楚的彩色影像．因而把大量的野外工作移至内业．这　样做不仅可以降低劳动强度。而且可以大大提高作业的精度　与技术水平。　台上将优化选线方案选出，进而将科学、合理的线路确定下　来；再后，开展线路平断面图的立体测量工作，运用ＧＰＳ技术　将线路杆塔施工放样制作出来；最后推动全部线路三维虚拟　现实演示得以变成现实。　１．３无人机摄影的基本原理　无人机指的是运用机载计算机程控系统以及无线遥控设　２．３无人机摄影测量在输电线路工程中应用的注意　问题　备开展操控的无人驾驶飞行器，也就是ＵＶＡ。事实上　无人机　的设计结构较为简单，因此其所需成本较低，因为不需要人驾　驶飞行，因此无人机可以完成许多危险与恶劣条件下的工作　任务，这就使得输电线路工程摄影测量工作的安全性得以有　效保证。在无人机之上搭乘高分辨率的ＣＣＤ数码相机设备．　就可以拍摄清晰度较高的图形给控制台。这样做不仅具有较　强的实效性．而且能够使得信息的完整度得以最大限度的保　证。无人机的设计造型虽然与普通飞机非常相似，但是其具备　一套较为完善的控制系统进行影像信息的捕捉。这一控制系　统主要有：笔记本电脑设备、数码相机、数字电台以及自驾仪。　除此之外．地面遥控系统以及飞行机的飞行控制系统能够有　效保证其在空中根据操作人员的意图来开展空中作业，并且　随时把信息给地面控制平台进行反馈．从而使得信息收集工　作得以切实完成　２无人机摄影测量技术在输电线路工程中的　实际应用　２．１无人机摄影测量在输电线路工程中的应用优势　经过一系列的研究可以发现。无人机摄影测量技术可以　代替传统的载人机．成为电网智能化建设的一个重要发展．其　在输电线路工程的实际测量中具有非常明显的应用优势。　（１）应用产品多样化；随着我国智能化电网建设的不断发　展，科学技术的进步，使得众多全新的智能周边设备得以研发　并且投入正常操作之中。比如说常规的数字线划地图（ＤＬＧ）　产品，以及高分辨率的文件对象模型（ＤＯＭ）与高精度的数字　高程模型（ＤＥＭ）。高精度与高分辨率的高分模型不仅有助于　设计输电线路．而且能够更加准确的对地表障碍物信息进行　识别．使得输电路径优化得以有效实现。　（２　在将ＤＯＭ与ＤＥＭ叠加处理从而将影响数据显示出　来时．就能够将实地的三维立体形态真实的再现出来，这不仅　使得室内微观选址选线的准确度大大提高，而且大大缩减了　野外工作量．使得测量更轻松的进行。　（３）响应快速：无人机可以准确完成许多在恶劣情况下的　摄影工作．例如云下摄影。因此可以说拥有无人机就能够对项　目区随时开展空中摄影工作。无人机摄影测量技术应用了没　有约束的网空三加密，可以快速准确的获取ＤＥＭ并且将其及　时应用于优化选线的工作之中。一般而言，这一工作流程在　３ｄ内就可以完成．较之常规的资料收集工作要快将近１０ｄ。　（４）无人机摄影测量技术能够运用影像和地形图的叠加　来开展测量检查工作．这样一来兼顾面较广，从而使得传统野　外实测工作里漏测与少测情况的发生得以有效避免。　（５）影像与数字线划图实现完整一致。由于无人机摄影测　量系统的矫正能力较强．因此可以有效避免在套合过程中影　像和地图之上的几何图形时效性与误差存在的差距。　２．２无人机摄影测量在输电线路工程中的应用流程　在进行无人机低空航行摄影时．首先应该开展没有约束　无人机测量技术在输电线路工程应用中有许多问题需要　予以注意，这些问题会对测量与摄影的精确度与清晰度产生　直接的影响。应该注意的Ｉ＇－Ｉ题主要有：①航摄ｆ＂－Ｉ题；无人机上　搭乘的非量测数码摄像机．这一数码摄像机具备微米级别的　高精度ＣＣＤ芯片性能。就ＣＣＤ芯片而言，虽然没有底片变形　问题的存在，但在实际摄影测量中仍然需要对一些问题进行　注意。比如说：一定要取得相机中内方位元素，成像系统往往　会有比较显然的的畸变差．其会跟着与主点距离的不断增加　而加大。若应用空间后方交汇法对外方位元素进行计算，就会　大大降低精度　比如说应用承载２４ｍｍ的焦距镜头开展拍摄　的时候．与主点距离１０ｍｍ的地方，畸变差能够达至大于１０　个相似．因此可以称之为对原始影像开展畸变纠正。②在无人　机摄影测量中通常应用的数码相机镜头焦距往往要较之传统　航空摄影镜头小　应用焦距的缩小能够对无人机摄像比例缩　小产生直接的影响。在１：２ｏｏ０的成图要求拍摄条件之下。通　常而言常规航摄的比例尺都位于１：８０００附近，但是无人机航　怕的比例尺寸则有可能会达至１：２００００。因此由于无人机拍　摄焦距问题而难以实现测区的大规模覆盖，通常而言，较之于　常规航摄．无人机航摄相片的数量要多得多，根据现场试验以　及计算科学、合理的制定出控制点布设方案以及成图方案，能　够使得无人机摄影测量技术在输电线路工程应用工中面临的　重点问题得以有效解决。若根据１：２０００的比例开展测图，就　应该将野外控制点间的距离改成６条基线左右。通过无人机　摄像设备进行摄像，若航向重叠度达至６５％，地面分辨率为　２０ｅｍ。此时６条基线就应该对应１．５ｋｍ左右的地面长度，这个　数值较之于常规拍摄的１—５ｋｍ较小。　３结束语　综上所述．我们可知无人机摄影测量技术在输电线路工　程中的应用有效的降低了工程的野外工作量，不仅确保了测　量人员的安全，而且有效降低了测量成本。当前，我国无人机　摄影测量技术仍然具有较大的上升空间以及更智能化操作的　可能．因此需要相关工作者对其进行进一步的探讨与研究。　参考文献　［１］郭耀煌．分析无人机摄影测量技术在输电线路工程中的应用【Ｊ］．地　球。２０１５（５）：１２６～１２７．　［２】郑团结，王小平，唐剑．无人机数字摄影测量系统的设计和应用［Ｊ］．　计算机测量与控制．２０１０（５）：６１３—６１５．　［３］谷国涛，吴良才．无人机遥感技术数据特点及其应用【Ｊ］．科技致富向　导，２０１　１（２４）：６８—６９．　『４］李少龙．无人机摄影测量技术在输电线路工程中的应用研究［Ｄ］．长　安大学．２０１２．　收稿日期：２０１５—３—１９　作者简介：代胜喜（１９８２一），男，汉族，工程师，本科，主要从事　高压输电线路和变电站的测绘工作。