WorldView高分辨率衛(wèi)星立體像對在輸電線路測量中的應(yīng)用研究

■李煒 張中原 周玉娟

（河南省電力勘測設(shè)計(jì)院 河南鄭州430007）

WorldView高分辨率衛(wèi)星立體像對在輸電線路測量中的應(yīng)用研究

■李煒 張中原 周玉娟

（河南省電力勘測設(shè)計(jì)院 河南鄭州430007）

本文闡述了利用0.4米WorldView高分辨率衛(wèi)星立體像對進(jìn)行輸電線路平斷面量測的作業(yè)方法，并利用外業(yè)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行了精度分析，結(jié)果表明：利用高分辨率衛(wèi)星立體像對量測線路平斷面圖滿足輸電線路施工圖階段的精度需求，可以作為困難地區(qū)輸電線路的數(shù)據(jù)獲取方式，可以極大的減少成本和外業(yè)周期。

高分辨率衛(wèi)星立體像對DEM輸電線路

1　引言

目前，我國220kV以上等級的輸電線路設(shè)計(jì)中，航空攝影測量技術(shù)是主流的技術(shù)手段。該技術(shù)能在三維立體觀測的模式下對線路路徑范圍內(nèi)的真實(shí)場景進(jìn)行瀏覽和地物量測，能夠提供十分豐富的信息為路徑選擇、優(yōu)化及勘測設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持，大大提高選線及勘測設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低野外勞動(dòng)強(qiáng)度。但是航空攝影常常受到空域管制、天氣等因素的影響而被迫延遲甚至放棄，嚴(yán)重影響到工程進(jìn)度。且每個(gè)項(xiàng)目都要單獨(dú)組織航攝，周期長、成本高，對工程適用存在一定的局限性。隨著航天遙感技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是高分辨衛(wèi)星影像的興起，如美國WorldView-3衛(wèi)星影像分辨率已經(jīng)達(dá)到了0.31米，迎來了大比例尺航天測圖的新時(shí)代。近年發(fā)射的高分辨遙感衛(wèi)星大都具有側(cè)視成像能力，具備與航空立體像對接近的基高比，使星載遙感立體像對獲取DEM（數(shù)字高程模型）成為可能。利用衛(wèi)星立體像對進(jìn)行輸電線路勘測設(shè)計(jì)成為可能。本文將結(jié)合具體工程案例介紹高分辨率衛(wèi)星立體像對在輸電線路中的應(yīng)用。

2　高分辨率遙感衛(wèi)星簡介

本文所使用的數(shù)據(jù)是美國WorldView-3衛(wèi)星0.4米分辨率的立體像對，WorldView-3衛(wèi)星是第一顆具有多載荷、超高光譜的高分辨率商用衛(wèi)星。WorldView-3運(yùn)行軌道在617公里的軌道高度上，提供全色0.31米，多光譜1.24米，短波近紅外3.7米及CAVIS波段30米分辨率的衛(wèi)星影像。具體的衛(wèi)星參數(shù)見表1：

表1　WorldView-3衛(wèi)星基本參數(shù)表

本文從下訂單到收到數(shù)據(jù)，用時(shí)8天，花費(fèi)5萬余元，相比傳統(tǒng)航測技術(shù)，無論是在時(shí)間效益還是在經(jīng)濟(jì)效益上都有著明顯的優(yōu)勢。

3　技術(shù)路線

結(jié)合河南省電力勘測設(shè)計(jì)院三維數(shù)字化規(guī)劃設(shè)計(jì)平臺(tái)中勘測設(shè)計(jì)模塊中的衛(wèi)星影像處理模塊、選線模塊及聯(lián)機(jī)測量模塊的功能，本文總結(jié)制定了從獲取數(shù)據(jù)到平斷面輸出的全套作業(yè)流程，如圖1所示：

圖1　平斷面量測流程圖

4　輸電線路工程應(yīng)用

在河南汝州某220kV輸電線路工程中進(jìn)行了應(yīng)用。該工程位于汝州市南部山區(qū)，線路長度10km左右，植被主要是灌木和高度為2-3m的雜樹。

4.1像控點(diǎn)測量

購買的衛(wèi)星數(shù)據(jù)面積在120km2左右，在影像的四周和中部均勻布設(shè)6個(gè)像控點(diǎn)，像控點(diǎn)選在明顯地物的幾何中心且高程沒有突變的地方，如道路交叉角處，利用河南CORS系統(tǒng)進(jìn)行坐標(biāo)測量。

4.2外業(yè)調(diào)繪

重點(diǎn)是調(diào)查交叉跨越和新增地物，交叉跨越對10kV以上等級的輸電線路實(shí)測桿塔位置和跨越點(diǎn)高度，對線路路徑中心20m范圍內(nèi)的新增地物進(jìn)行補(bǔ)測。

4.3數(shù)據(jù)處理

利用河南省電力勘測設(shè)計(jì)院三維數(shù)字化規(guī)劃設(shè)計(jì)平臺(tái)中勘測設(shè)計(jì)模塊中的衛(wèi)星影像處理模塊和像控點(diǎn)數(shù)據(jù)對立體像對進(jìn)行處理，絕對定向中誤差為0.18米。在得到DEM產(chǎn)品后，需對線路路徑范圍內(nèi)的DEM進(jìn)行人工編輯處理，主要工作是將DEM高程編輯至地面處，剔除植被、房屋等對DEM的影響。

4.4平斷面聯(lián)機(jī)測量

平斷面圖采用河南省電力勘測設(shè)計(jì)院三維數(shù)字化規(guī)劃設(shè)計(jì)平臺(tái)中的聯(lián)機(jī)模塊和北京洛斯達(dá)公司的《架空送電線路軟件》聯(lián)機(jī)的方式并結(jié)合外業(yè)調(diào)繪資料進(jìn)行測繪，中心斷面和邊線可直接將DEM成果導(dǎo)入軟件中進(jìn)行讀取，人工量測風(fēng)偏點(diǎn)和平面地物。

5　成果檢測

對全線所有塔位進(jìn)行人工定位并實(shí)測塔位高程，將實(shí)測塔位高程與平斷面圖中從DEM里提取的塔位高程進(jìn)行比較，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示：

表2　塔位實(shí)測高程與DEM高程較差統(tǒng)計(jì)表

檢測結(jié)果與傳統(tǒng)航測技術(shù)的高程精度基本持平，能夠滿足施工圖階段的設(shè)計(jì)需求。

6　結(jié)束語

（1）從以上分析可以看出，利用WorldView-3衛(wèi)星0.4米分辨率的立體像對進(jìn)行處理，獲取的數(shù)據(jù)產(chǎn)品精度能夠達(dá)到傳統(tǒng)航測技術(shù)的水平，在輸電線路數(shù)據(jù)獲取來源方式上可以替代航空攝影測量技術(shù)。

（2）利用高分辨率衛(wèi)星采集數(shù)據(jù)，影像獲取速度快、現(xiàn)勢性好、費(fèi)用低，非常適合大面積測圖或者長距離輸電線路工程的應(yīng)用，尤其對國外的輸電線路工程，由于無法進(jìn)行航空攝影測量，此方法無論在經(jīng)濟(jì)效益還是社會(huì)效益上，都有著巨大的優(yōu)勢。

[1]韓文軍.高分辨率衛(wèi)星影像在輸電線路勘測設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討 [J].電力技術(shù)經(jīng)濟(jì), 2009,21(4):43-46.

[2]陳海鵬.董明.高分辨率遙感影像在測繪生產(chǎn)中的應(yīng)用潛力研究 [J].測繪通報(bào),2005 (3):11-12.

[3]李兵,朱繼東,陳艷.采用IKONOS衛(wèi)星影像進(jìn)行立體測圖技術(shù)的應(yīng)用研究 [J].地理信息世界,2006,4(6):62-66.

TM764.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-120-2