無人機航測技術在輸電線路勘測設計中的應用分析

馮維訓

摘 要：我國地理環境較為復雜，使得輸電線路建設工作面臨著較大的難度，在一定程度上阻礙著國內電力行業的發展。而在科學技術持續提升的情況下，無人機航測技術已逐步運用于輸電線路勘測設計中，實現對工程建設效率的有效提升，保證了線路設計的合理性與科學性。而當前，國內對于無人機航測技術的運用尚處于發展階段，為幫助相關企業加深對該技術的了解，本文就主要針對無人機航測技術在輸電線路勘測設計中的運用情況進行分析。

關鍵詞：無人機航測技術；輸電線；勘測設計；運用分析

在國內經濟建設持續加快的情況下，工業用電、居民日常用電以及生產用電等均表現出急速上升的趨勢，在為電力企業發展創造新機遇的同時也帶來了新的挑戰。在特高壓點、超高壓電以及跨區用電建設下，用電壓力得到有效緩解。結合實際情況可以發現，輸電線路建設的重點轉移到局部改線、T接線路等小型工程的建設中，該類工程因項目較小，路徑較短，且受到國內地理環境較為復雜的影響，倘若采用常規方式進行工程測量、選定路線，不僅需要投入大量的人力資源，更會延長建設周期，更可能對生態環境造成破壞，無法適應當代社會對電力建設的需求。而在無人機航測技術的發展下，已極為全面的解決了輸電線路勘測設計中存在的問題，從根本上提升了該類工程的建設效率。

1 無人機航測技術概述

1.1 無人機航測技術的主要系統簡介

結合當前處于使用的無人機航測技術來看，其組成分為飛行控制系統、無人機飛行平臺、通信設備、遙控設備、地面信息接收以及影像獲取設備等。在上述系統中飛行控制系統為該技術最為核心的部分，其主要由用于穩定飛機姿態的垂直螺旋、接收控制平臺發射位置信息的接收天線以及微處理器組成。地面配套系統中，則涉及影像接收終端、數據處理終端以及遙控設備等。各個系統相互配合，可達到保證勘測數據準確的效果，方便線路選取工作。

1.2 無人機航測技術的主要特點

無人機航測技術的主要運用的目的在于得到分辨率極高的數字影像，在高分辨率傳感器以及3S技術的作用下，實現對小范圍區域的詳細勘測，得到準確、大比例的數據。詳細來講該技術特點主要表現在以下幾方面：

（1）該勘測技術克服了常規航測技術上的缺陷。首先，該勘測技術使用的數碼相機為非測量型，其鏡頭畸變與常規航拍設備相比更大。再者，在勘測中因低空、寬像幅的特點，使得影像獲取的數據量較大。在實際中雖存在有部分防范措施，但依舊存在出現大旋偏角的情況。

（2）適用范圍較廣，對環境的要求較低。當前國內使用最為廣泛的無人機，不需要使用專用機場跑道起飛，100m左右的公路或者平坦的草坪即可達到起飛的要求。

（3）勘測高度一般都低于1000m，多處于低空以及超低空作業，除部分較為特殊的區域，包括機場、邊境地區等，不需要進行空域申請便可進行操作，受到的約束極小，操作較為方便。具備在云層下持續航拍的功能，得到分辨率極高的影像。

（4）在多項控制措施的作用下，具備極高的安全性，且具有滑翔與彈射的功能，兼具備仐降保護設備。

（5）存在極高的適應性。無人機航測技術可廣泛運用于山地、丘陵等地形復雜地帶的勘測，且幾乎不受云霧等天氣因素的影響，可根據檢測時間段天氣情況對飛行方案進行選擇，不受時間限制。

（6）有助于對成本進行控制。該技術系統集成度較高，且運輸極為方便，可減少飛機運輸過程費用。且無人機系統本身構建成本較低，后期維護與檢修等費用均遠遠低于常規載人飛機檢測系統，可幫助電力企業實現低投入，高收益。

（7）受無人機續航時間上的限制，該檢測技術僅適用于對小范圍區域進行檢測。

2 無人機航測技術在輸電線路勘測設計中的應用分析

結合當前的實際情況可以發現，國內在無人機航測技術運用于大比例地形圖的測繪研究中在不斷的深入，而在輸電線路勘測的研究與運用上較少，尚缺乏較為完整的輸電線路勘測報告。借助無人機航測技術，有打破環境上的局限性，可用于對風景保護區、跨河、跨江等區域，以及被常規航測技術所限制的軍事區、邊境等。可使使得線路勘測工作進展的更加順利。

更加國內部分電力企業運用該技術的實際情況可見，在實際線路勘測中具體工作主要由6部分組成，即空三加密、優化選線、平斷面測繪、無人機航空攝影、外業控制以及外業搞成擬合。其中以優化選線為整個工作流程中的核心，需要完成各項線路設計的前期工作，包括跨越與拆遷統計、影像路徑圖UI及桿塔規劃等。

2.1 航空勘測攝影

在實際的運用中，無人機航拍單航帶的覆蓋帶寬在很大程度上決定著勘測的精準度。其飛行高度越低、帶寬越小，則得到的影像進度越好。而出于勘測的需要，為保證輸電線路選線的需求，就需要對帶寬進行增加。在實際操作中，我們主要通過拍攝多條航線，得到勘測區域的區域網，進而達到增加帶寬的目的。但此方法會增加內外業工作量，使得數據處理更加的復雜，導致建設工期延長。因此，在滿足勘測條件的情況下，為保證綜合效率，應當以單航線拍攝為主，雙航線以及多航線為輔。

在設計上，無人機所安裝的數碼相機多為非測量型相機，與常規勘測用相機相比，其鏡頭畸變差更大。為保證其在勘測中的準確性，需要建立專業的檢測校正機構對該類相機進行多方面檢測，得到畸變改正參數。

2.2 外業控制與調繪

該勘測技術在實際輸電線設計中，需要進行多航帶像控點測量與用于最終勘測地位所需要的基準點測量，同時需要對臨近像對點間的基線間隔數量進行限制。在外業工作中，主要使用GPS快速靜態作業模式，以邊連式網型為主，選用5個以上的穩定GPSC級點作為起算點。

基于無人機航測數據的高分辨率，保證了內外業數據分析等工作的準確性，從根本上實現了對內業辨視與像控制點中誤差的控制，保障了后期成圖過程中的精準性。

2.3 內業處理

當前國內運用于低空影像數據處理技術的研究已較為成熟，且已在各個測繪行業中得到推廣與運用，其中以VirtuoZo TM軟件使用范圍最為廣泛。

2.4 優化選線

可用于電力優化選線的航測系統較多，比如JX4平斷面聯機測圖系統、海拉瓦優化平臺以及適普VirtuoAo EPIGS電力優化平臺等。且各類系統軟件均已較為成熟，保證了優化選線工作的綜合效率。對航測線路的優化，可有效縮減輸電線路的長度，有助于對工程成本進行控制。

2.5 精度分析

輸電線路勘測中所得到的線路平斷面的最終精度受到關鍵點校測、外業高程模擬以及內業測圖等因素的影響。結合工程實際可見，就單從精度方面來看，無人機航測技術與以往航測技術相比，對于植被較少地區或者裸露的地面，斷面點的高程精度更加符合輸電線路建設的需求。而針對植被覆蓋量較大的地區，為保證平斷面圖的精度還需要進行野外校測與補測。

3 總結

無人機航測技術與傳統航測技術相比，在輸電線路勘測設計中更具有優勢。該技術在具備傳統檢測技術各方面有點的同時，更彌補了以往技術在線路建設中的不足，能充分滿足電力企業建設以及社會在用電上的需求。但需要注意的是，該檢測技術尚處于發展階段，在實際運用中難免會存在部分問題，還需要的后續工作中不斷進行完善，使得無人機航測技術更好的服務于我國電力行業。

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（作者單位：成都城電電力工程設計有限公司）