空間影像技術在架空送電線路測量中的應用

摘 要:全國特高壓電網的不斷建設，西電東送，距離遠，跨越多，地形復雜，對架空送電線路測量提出了新的要求，傳統的測量方法已不滿足日新月異的電力施工需求。采用空間影像測量技術不僅能夠采集空間坐標數據，還能采集大量的矢量照片等圖像數據，極大的提高外業測量速度，方便項目審核驗收及決策制定。

關鍵詞:空間影像測量 架空送電線路測量 VX

中圖分類號：TM752文獻標識碼：A文章編號：1674-098X(2011)02(c)-0073-02

2009年1月6日，1000kV晉東南-南陽-荊門特高壓交流試驗示范工程已正式投入商業運行，之后，±800kV直流向上線、錦蘇線已開始建設。大批的特高壓線路的興建，對于緩解東部地區用電高峰，為上海世博會的順利召開提供了有力的保證。特高壓輸電線路通常用于向工業耗電量大、經濟發達地區的遠距離輸電，具有鐵塔高、檔距長、交叉跨越眾多且復雜等特點。傳統的測量技術已不能快速、準確地完成線路交叉跨越、導線馳度、凈空距離等測量需求。

1 傳統電力測量技術

架空送電線路測量的難點是導線馳度和凈空距離測量，平視法等傳統測量方式采用的基本原理是懸高測量方法。

懸高法是測量不易接近點的三維坐標的一種方法，如架空導線、鐵塔橫擔等。如圖1所示，基點位于懸高點的正上(下)方，全站儀能夠測量基點坐標，然后，全站儀瞄準懸高點。通過全站儀到基點的水平距離、基點坐標和到懸高點的垂直角，根據三角關系可以計算出懸高點的三維坐標。

懸高法是一種非接觸間接測量方式，解決了非接觸點的三維坐標測量問題。但它的局限性也十分明顯。由圖1的幾何關系可知，懸高點的精度受到懸高點和棱鏡的鉛錘度影響，即懸高點和棱鏡必須位于同一條豎直的鉛錘線上，否則不能保證懸高點三維坐標計算的精度。例如，在垂直角為45度時，10cm的水平距離誤差會造成10cm的高程誤差;而在垂直角為60度是，10cm的水平距離會造成17cm的高程誤差(如圖2）。

2 空間影像測量技術

空間影像測量利用待測物體的影像來重建物體空間位置和三維幾何形狀，從而確定待測物體(點位)的真實三維坐標。與傳統的攝影測量方法不同的是，空間影像測量技術融合了全站儀的光學測量功能，在采集待測物體的影像測量數據的同時也通過傳統光學測量方法采集待測物體的特征點，從而對待測物體影像進行實時糾正、得到影像的實時外方位元素，極大的提高了測量的精度與效率[1]。采用Trimble VX空間測站儀可以三維掃描和傳統測繪技術結合在一起，實現了“一站式”空間影像數據的采集。

2.1 矢量相片

VX空間測站儀具有與測角、測距傳感器同軸的矢量CCD傳感器。該傳感器能夠在VX完成常規測量的同時采集矢量數碼照片，得到被測物體的矢量影像信息。與普通照片不同的是，該矢量照片的每個象素點均具有坐標，可以進行量測。通過對被測物體各個方向的矢量影像數據采集，得到被測物體的360度矢量照片，內業通過對矢量照片的疊加及數字化處理，可以得到被測物體的三維影像信息[3]。

2.2 點云掃描

通過對選定區域以一定間隔進行逐點掃描測量，VX可以自動、快速的獲得目標區域及目標物體的大量表面點位信息，我們稱之為點云。點云包含了待測物體的大量特征點三維坐標信息，它能夠在短時間內采集大量的冗余三維坐標點，從在最大限度上滿足后處理三維建模的需求。經過數學濾波之后的點云數據可以和矢量影像數據進行文理疊加，進一步做正攝影像糾正，完成三維建模，其成果可以輸出到3DMax或CAD做進一步分析處理。

3 空間影像測量與電力施工測量

做為一種非接觸式的測量方式，空間影像測量技術很好的解決了架空送電線路施工測量中的重點難點問題?？臻g測站儀主要從以下幾個方面提高了架空送電線路測量的工作效率。

3.1 矢量相片與內業資料

按照特高壓電力施工的要求，對于每一基鐵塔的每一步施工均要拍照留底，而ＶＸ拍攝的矢量照片能夠進行三維幾何量測，可以采集更多有效信息。帶有空間三維坐標信息的矢量照片能夠根據鐵塔位置進行編號分組，極大的方便內業資料整理。矢量照片結合點云數據可以十分方便的對鐵塔及線路三維模型化，通過對比不同階段的三維模型數據，可以形象、直觀的計算施工進度及工程質量檢查，特別對一些隱蔽工程的復核提供了真實、有效的幾何數據及圖像[2]（如圖3、4、5）。

3.2 長距無棱鏡反射測量、點云掃描與外業數據采集

點云掃描可以快速采集大量有效三維點位數據，結合矢量相片，可以進行更精確得三維建模。長距無棱鏡反射測量功能則大大減少了外業搬站次數，絕大多數測量工作可以在一個測站完成。作為一種非接觸式直接測量方式，無反射測量使得在進行交叉跨越測量及導線馳度測量時不必再使用棱鏡進行基點測量，可以直接測量導線最低點、最高點的三維坐標。同時，800米的長距無棱鏡反射也滿足了大多數架空送電線路的測量需求[3]。

4 結語

空間影像測量技術能夠極大的提高架空送電線路測量工作的內、外業工作效率，其多角度、全方位的三維測量數據及空間影像信息的采集不僅僅豐富了現有的測量成果，而且為工程資料和工程質量核查提供了更多的理論和事實依據。

參考文獻

[1]朱肇光，孫護，崔炳光.攝影測量學[M].北京:測繪出版社，2002.

[2]Trimble Dimensions 2007.ST223 Trimble VX 2007.

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文