無人機航測技術在輸電線路中的應用實踐

宋佳

摘 要：本文詳細介紹了無人機航測技術的內容和特點，之后結合實際輸電線路工程對無人機航測技術在其中的應用進行了深入的探索研究，希望能夠促進無人機航測技術在我國輸電線路工程中的廣泛推廣和應用。

關鍵詞：無人機航測技術；輸電線路工程；應用

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

前 言

近些年來，我國現代化建設速度不斷加快，社會發展對電力能源的需求量持續提升，同時電網工程的規模也更大。在現階段的電網工程建設中，傳統工測技術已經無法滿足此時工作的需要。于是，無人機、數碼相機技術等開始在工程測量中嶄露頭角，發揮出不俗的作用。本文主要對無人機航測技術在輸電線路工程中的應用效果進行分析研究。

1 無人機航測技術概述

1.1 無人機航測技術系統

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

1.2 無人機航測技術的應用優勢和局限

無人機航測技術的是通過自動駕駛飛行平臺上設置的高分辨率數碼相機獲取地面高分辨率影像，為工程建設提供數據支持。其中涉及到了的3S技術的應用，其應用優勢主要包括以下幾個方面：

（1）無人機航測技術采用的無人機升降靈活，對環境的要求較低，更加適合野外作業。當前階段，我國無人機航測技術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）作業高度偏低，常在低空或是超低空進行作業，因此除了一些特殊的環境之外，不必進行空域申請，作業簡單方便，同時獲取的數碼影像也更加清晰。

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

（4）適應性強。對于一些不便測量的丘陵或是山地的地區，無人機航測技術同樣適用。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，在不同測量地區之間可以靈活調動。同時無人機系統的運營、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，無人機航測技術的應用同樣存在一定的局限：

（1）無人機航測系統的續航能力較低、監控范圍較小，因此只適用于小區域作業。

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

（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，且影響數據量較大。

（4）旋偏角較大，經常出現超過規范要求的情況。

2 無人機航測技術在輸電線路工程中的應用實踐研究

隨著無人機航測技術的推廣和應用，其應用范圍變得越來越廣，但是在十點下路勘測設計中的應用較少。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部分，這段工程具有高差大、環境復雜的特點，可以充分的驗證無人機航測技術的實際應用效果。具體作業內容如下：

2.1 無人機航空攝影

在利用無人機進行航空攝影的過程中，為了獲得高質量的營銷，應該對航空線路進行科學的設置，盡可能的控制航行高度和覆蓋帶寬。結合本次工程的實際情況，主要采用但航線航拍的方式，對于個別經過困難區域的線路根據需要采用雙航線航拍的方法。在航線設計的過程中，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行標注。此外，在線路設計的過程中同時還要考慮到無人機的續航時間。

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

2.2 外控和調繪

結合無人機像幅小、重疊面積大等特點，本次工程作業中工完成了16條航帶的像控點測量和終勘定位所需的基準點測量，控制點數量過百。外業采用的是GPS快速靜態作業模式，采用邊連式網型。在起算點設置了6個可靠性較高的GPS C級點。之后結合1954年北京坐標系和1985年國家高程基準完成全部航線路徑的調繪。

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

2.3 內業處理

本次工程內業處理采用的是我國武漢大學研發的低空小數碼數據處理軟件和PixelGrid無人機空三加密系統，具體作業流程為：建立工程、空三加密、數字高程模型生成、外業調繪資料錄入、正攝影像圖制作。

2.4 優選線路

無人機航測優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定性。因此，各專業設計人員應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的要求，在此基礎上進行線路優選。通過優化選線平臺，設計人員可以對線路周邊的地形地貌以及物體進行觀察，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行優化排位和投資估算，綜合各方面因素選擇最佳線路。立體瀏覽的優勢就在于設計人員可對立體影像進行放大、縮小等操作，可以避免因目標模糊和視野受阻導致的失誤。

2.5 精度分析

線路平段面的精度和內業測圖、外業高程擬合以及關鍵點校測三者之間存在緊密的聯系。因此為了避免數據誤差，本次工程共設置了兩百多個斷面點進行高程誤差數據分析，分三次獲得高程差值，其中第一次為未經過擬合得高程差值，第二次和第三次分別為經過轉角、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選取的高程實測點經過擬合后的線路平斷面圖能夠滿足線路勘測設計的要求。

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

在工程實踐中，通過對測圖數據的分析可知，當分辨率處于0.2～0.25m范圍內時，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計中，可以適當的降低分辨率，擴大數碼相機的單航覆蓋范圍。由此可見，將無人機航測技術應用于輸電線路工程中完全可以達到要求。

3 結 語

綜上所述，通過本文分析可知，無人機航測技術相較于傳統航測技術雖然具備精度高、成本低等優勢，但是同樣存在續航能力低、監控范圍小等不足。結合其在輸電線路工程中的應用實踐來看，無人機航測技術完全可以達到工程測量的標準要求，對于我國電力工程建設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