基于航空數(shù)字?jǐn)z影測量的電力桿塔定位技術(shù)的作業(yè)

摘要：隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)已逐漸取代人工測繪電力桿塔，在電力桿塔的線路管理中有著重要的作用。文章從航空數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)入手，以西安市某地電力桿塔的定位作業(yè)流程為例，簡述了基于航空數(shù)字?jǐn)z影測量的電力桿塔定位技術(shù)。

關(guān)鍵詞：航空數(shù)字?jǐn)z影測量；電力桿塔定位技術(shù)；地理信息系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM754 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）01-0064-02

電力網(wǎng)架的管理、電力線路的維護(hù)等都離不開電力地理信息系統(tǒng)，電力地理信息系統(tǒng)在電力網(wǎng)架和電力線路的日常維護(hù)、故障維修及線路定位中發(fā)揮著重要作用，而電力桿塔三維坐標(biāo)作為電力地理信息系統(tǒng)的一部分，對(duì)電力桿塔的準(zhǔn)確測量和定位意義重大。我市某地電力桿塔因?yàn)榧夹g(shù)和設(shè)備等條件的限制，缺少準(zhǔn)確完善的三維坐標(biāo)，這對(duì)日常線路管理來說是一個(gè)問題。本文將基于航空數(shù)字?jǐn)z影測量的電力桿塔定位技術(shù)運(yùn)用在日常作業(yè)中，取得了一定的效果。

1 航空數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)概述

數(shù)字?jǐn)z影測量基于數(shù)字影像、攝影進(jìn)行測量，是應(yīng)用數(shù)字影像處理、計(jì)算機(jī)技術(shù)、影像匹配以及模式識(shí)別等理論和方法，對(duì)攝像目標(biāo)進(jìn)行提取，并運(yùn)用數(shù)字來表達(dá)的一種攝影測量方法。航空數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)是根據(jù)航空飛行器獲取的數(shù)字影像數(shù)據(jù)，根據(jù)目標(biāo)物，建立模型，并測量其空間位置、形狀、性質(zhì)、大小及其相互關(guān)系。當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的數(shù)字?jǐn)z影測量借助于數(shù)字立體影像和計(jì)算機(jī)技術(shù)，提取目標(biāo)物理和幾何特征，采用數(shù)字化的方法進(jìn)行空間測量。其大概可以分為空中攝影過程、解析空中三角測量以及立體視覺和坐標(biāo)量測。

1.1 空中攝影過程

采集地球表面地理地貌，并將其傳輸至數(shù)字影像的過程是空中攝影過程。空中攝影通過慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及GPS記錄所有數(shù)字影像拍攝的空間坐標(biāo)以及相對(duì)于水平時(shí)刻的姿勢，通過這些數(shù)據(jù)確定各個(gè)影像的相對(duì)位置關(guān)系，與此同時(shí)，根據(jù)空中攝影高度可以確定各個(gè)影像像素分辨率的大小。對(duì)我市某地的電力桿塔進(jìn)行航空數(shù)字?jǐn)z影測量采用DMC相機(jī)，DMC相機(jī)是當(dāng)前框幅式數(shù)字?jǐn)z影專用相機(jī)。

1.2 解析空中三角測量

根據(jù)航空數(shù)字?jǐn)z影所得的影像和目標(biāo)的空間關(guān)系以及已知控制點(diǎn)，可得出影像的坐標(biāo)，這種方法被稱作空中三角測量，其能有效地把數(shù)字影像的位置轉(zhuǎn)化成地面絕對(duì)空間的位置。

1.2.1 像控點(diǎn)選擇。通過像控點(diǎn)的選擇將影像的任何一點(diǎn)與地面絕對(duì)坐標(biāo)聯(lián)系起來，但像控點(diǎn)選擇時(shí)要按照一定規(guī)則和要求進(jìn)行選擇。通常情況下，像控點(diǎn)選擇和測量由專業(yè)人士完成，并采用現(xiàn)有大比例尺地圖上選取或GPS測量的方法，這樣可以獲得較高精度的結(jié)果。與實(shí)測的電力桿塔數(shù)目相比，像控點(diǎn)數(shù)量較少，一般來說，按照5cm空間分辨率的計(jì)算方法，1km2選取1個(gè)像控點(diǎn)。

1.2.2 空中三角網(wǎng)加密點(diǎn)測量。像控點(diǎn)確定后，要完成空中測量影像數(shù)據(jù)處理，通過測量空中加密點(diǎn)以及三角網(wǎng)格，最終確定電力桿塔的坐標(biāo)。分為以下三步：

（1）同一航帶內(nèi)上下影像以及左右影像的位置關(guān)系確定之后，根據(jù)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)匹配算法確定大量的同名點(diǎn)，因?yàn)橥c(diǎn)分布密集且均勻，所以同名點(diǎn)也稱為加

密點(diǎn)。

（2）像控點(diǎn)嵌入每幅影像中，同時(shí)針對(duì)誤差分布進(jìn)行處理。

（3）像控點(diǎn)和加密點(diǎn)形成不規(guī)則的三角網(wǎng)，根據(jù)三角網(wǎng)能任意推算出一點(diǎn)的空間三維坐標(biāo)。

1.3 立體視覺和坐標(biāo)量測

左右影像的位置關(guān)系確定之后，構(gòu)建立體模型。空中攝影的影像重疊度一般為60%，在這個(gè)基礎(chǔ)上，利用測繪學(xué)的攝影測量技術(shù)將模型中重疊的影像區(qū)域構(gòu)建成為人造立體視覺。通過立體眼鏡采集不同頻率閃爍的影響，這樣，空間景物會(huì)在人眼網(wǎng)膜窩上形成生理視差，進(jìn)而產(chǎn)生立體視覺效果。一般人體觀測到立體景物時(shí)，不斷調(diào)整影像上的測量位置，便可以確定出測量對(duì)象的空間三維坐標(biāo)。利用這種立體相對(duì)的不斷切換，實(shí)現(xiàn)大范圍電力桿塔的

測量。

2 電力桿塔的測量作業(yè)

2.1 作業(yè)實(shí)例

基于航空數(shù)字?jǐn)z影對(duì)我市某地電力桿塔進(jìn)行測量，完成測量范圍內(nèi)110kV、220kV以及500kV電力桿塔平面坐標(biāo)及高度測量。其中，110kV線路402條，220kV線路103條，500kV線路34條。與此同時(shí)，準(zhǔn)確獲得轉(zhuǎn)角、檔距以及變電站位置，通過高分辨率影像了解電力走廊的情況。

2.2 成果檢測

對(duì)完成的作業(yè)進(jìn)行質(zhì)量檢測，通過對(duì)電力桿塔測量方法、電力線路走向、野外觀測資料、成果表等檢查，將其和大比例尺地形圖測量的桿塔結(jié)果對(duì)比，存在一些誤差，但這些誤差均在合理范圍之內(nèi)，對(duì)于超出合理誤差范圍的數(shù)據(jù)，在補(bǔ)測和實(shí)地檢查下，均有了一定的處理。

3 基于航空數(shù)字?jǐn)z影測量的電力桿塔定位技術(shù)的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的人工測量電力桿塔技術(shù)相比，基于航空數(shù)字?jǐn)z影測量的電力桿塔定位技術(shù)在測量精度、效率及費(fèi)用方面均存在一定優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在以下方面：

（1）測量精度高。本文測量實(shí)例中所得測量誤差低于1m，高程誤差低于2m，均符合測量精度要求。與傳統(tǒng)的人工手持GPS測量方法相比，基于航空數(shù)字?jǐn)z影測量電力桿塔定位技術(shù)測量精度有了很大的提高。

（2）測量效率高。我市某地電力桿塔多數(shù)是在山區(qū)，有的山區(qū)海拔高于300m，在這種地理環(huán)境下，采用人工測量方法，排除惡劣環(huán)境的影響，每天最多能測量6基電力桿塔，測量全部電力桿塔大概需要2000多天。而基于航空數(shù)字?jǐn)z影測量的電力桿塔定位技術(shù)，每個(gè)工作組每小時(shí)可測量200基，完成所有的測量大概需要180天左右，兩種測量方法相比，測量效率有明顯差異。

（3）測量費(fèi)用低。以我市該地的電力桿塔測量任務(wù)為例，采用人工測量的方法總共花費(fèi)需3000萬元左右，而基于航空數(shù)字?jǐn)z影測量的電力桿塔定位技術(shù)僅需200多萬元，測量費(fèi)用明顯較低。

4 結(jié)語

綜上所述，基于航空數(shù)字?jǐn)z影測量的電力桿塔定位技術(shù)進(jìn)行測量定位，很大程度上提升了工作效率，同時(shí)，對(duì)于一些地理狀況較差的區(qū)域，數(shù)字?jǐn)z影測量可提供大量詳細(xì)的信息，能對(duì)歷史電力桿塔定位資料進(jìn)行補(bǔ)充。航空數(shù)字?jǐn)z影測量的電力桿塔技術(shù)要求較高的分辨率影像及數(shù)字高程模型，這種技術(shù)要求可以為電力線路設(shè)計(jì)和線路防雷提供精確的數(shù)據(jù)。本文結(jié)合我市某地的電力桿塔定位實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證，得知基于航空數(shù)字?jǐn)z影測量的電力桿塔定位技術(shù)具有測量精度高、效率高和費(fèi)用低的特點(diǎn)，因此，可將基于航空數(shù)字?jǐn)z影測量的技術(shù)用于交通、建筑、農(nóng)林或海洋等領(lǐng)域。

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作者簡介：朱春玲（1966—），女，陜西西安人，陜西核工業(yè)地質(zhì)局二二四大隊(duì)測量工程師。endprint