無人機傾斜攝影測量技術在三維電力工程中的應用

趙智乾 沈浩

摘要：隨著科學技術的不斷發展，無人機傾斜攝影測量技術被廣泛的應用在各個行業當中，尤其是工程測量行業，正因為無人機傾斜攝影測量機技術的應用，不管是測量的質量還是效率都有了較大的提高。對此，文章主要圍繞工程測量中無人機傾斜攝影測量技術的應用方面進行分析，希望能給相關人士提供參考。

關鍵詞：無人機;傾斜攝影測量技術;三維電力工程

在電力線路工程的建設過程中，往往需要對較大范圍的工程區域進行測量，而且其外業工作環境比較復雜，作業周期也相對較長，傳統的以飛機為平臺的航攝技術難以滿足工程建設的實際需要，而以無人機為飛行平臺的低空攝測技術不僅能夠滿足電力線路工程的測量精度要求，同時還可以高速高效地完成復雜天氣條件以及野外環境下的攝像測量任務，促進了我國電力線路工程建設的現代化發展，文章將結合某電力線路工程來分析無人機低空攝影測量的技術應用要點。

1無人機傾斜攝影測量技術原理

傾斜攝影測量和傳統航空攝影測量相比在于搭載荷載設備數目不同，傾斜攝影測量同時從垂直和傾斜多個角度獲取的影像數據，能夠獲得紋理信息豐富的地物三維信息[1]，利用相同時序的五組影像數據經過內定向、相對定向、絕對定向、空中三角測量、多視密集匹配技術構建實景三維數據模型，基于實景三維數據模型生成4D產品及點云成果[2]。

2無人機傾斜攝影測量技術在三維電力工程中的應用過程

2.1數據采集

本工程采用大疆M600pro無人機搭載五鏡頭相機，基于無人機管家APP規劃航線，綜合項目要求與現場條件設置相關參數，其中航向重疊率80%，旁向重疊率75%，飛行高度約120m。整個工程共作業6個架次、獲取影像4000張，及時對影像質量進行檢查，不合格區域進行補飛。

2.2數據處理

外業數據采集完成后，對影像進行勻光、勻色、影像畸變處理、解析照片pos信息、檢查像控制點質量等預處理工作;之后采用ContextCapture軟件依次進行參數設置、提交空三任務、三維重建等操作，最終輸出3mx格式的三維模型，效果如圖1所示。

2.3精度分析

2.3.1整體精度分析

三維模型整體精度評價主要利用布設控制點的平面位置、高程與模型量測值對比分析。通過27例樣本分析得，模型平面誤差最大為0.16m，最小為0.02m，均方根誤差為0.08m。模型高程最大誤差為0.19m，最小為0.03m，均方根誤差為0.09m。

2.3.2細部精度分析

本文選擇長度作為評價因子，具體方法為在smart3D軟件中量測模型的相關參數，結合高精度全站儀實地測量的真值進行對比分析。通過對10例樣本分析得到，三維模型細部長度指標的最大誤差為-0.22m，最小誤差為0.05m，均方根誤差為0.13m。

3 無人機攝影測量各種電力應用

3.1 變電站測量

相對于傳統攝影測量技術，無人機攝影測量由于具有機動靈活、低成本等優勢，正越來越多地應用于電站的勘測設計工作中。無人機攝影測量技術能夠在電場的微觀選址、道路設計、吊裝平臺設計等環節發揮重要作用〔3〕。在航攝獲取的高分辨率影像的基礎上，可以完成選址以及后續的勘測工作，大大縮短勘測周期。變電站站址一般呈矩形狀態，其四角的坐標差距不會很大，便于無人機的行操控〔4〕。

3.2 輸電線路規劃及測量

傳統的線路路徑選擇一般分為室內圖上選線和野外勘測定線。室內選線時一般在小比例尺地形圖上進行，由于地形圖比例尺太小并且現勢性較差，地形地物與實際情況有較大出入，因此要進行野外實地勘測，以校核所選線路的合理性，或提出更好的線路路徑方案。無人機攝影測量拍攝地面影像，通過對影像的后續數據處理，可以提供拍攝區域的數字高程模型（DEM）、數字正射影像（DOM）及數字線劃圖（DLG），數字正射影像（DOM）+數字線劃圖（DLG）文件上可以識別出高清晰度、高精度的地形、地勢、房屋、植被、交通等要素，在此文件上可進行詳細的室內選線，通過比較各較優方案的技術難易程度、總投資、交通運輸及施工、運行維護的難易程度等，最終選出最優路徑方案〔5〕。對于已建線路，通過無人機攝影測量，可以獲取線路走廊的基本情況，完成電力桿塔的平面坐標和高程的測量，同時獲取轉角、檔距等信息。

3.3 桿塔定位

桿塔定位即在已經選好的線路路徑上，進行定線、斷面測繪，在縱斷面圖上確定桿塔的位置。在航攝的高分辨率影像上可以看清楚立桿塔處的地形全貌，因此，在桿塔定位時，結合現場踏勘可以在室內對每基桿塔位置進行校核，使桿塔避開溝坎等不利位置。另外，通過與道路等專業的配合，可以避免傳統方式經常出現的桿塔拉線與道路間距過小等問題〔4〕。相比常規野外測量，采用無人機攝影測量技術對桿塔定位，具有測量效率高、測量精度高、測量費用低的優勢。

3.4 線路巡查

線路巡查的檢測目標多樣且分散，檢測難度大，利用攝影測量的可見光影像和紅外光影像可以實現高效檢測。利用可見光影像可以清楚地觀察電力設備的外觀情況，同時判斷其是否存在物理缺陷，如絕緣子是否有污穢或破損、導線有否斷股、桿塔是否損壞或變形、有無鳥窩等。利用紅外光影像可以觀察設備是否存在熱缺陷，如絕緣子、線夾、接線管等部位是否存在由缺陷導致的發熱點〔5〕。

4總結

無人機攝影測量在平原地區的電力工程中已有變電站測量、線路規劃、桿塔定位、線路巡檢等諸多應用，但在高海拔地區，由于風沙大、含氧量低等因素，其應用受到限制。隨著研究的深化，考慮無人機攝影測量低成本、高效率等特點，其在高海拔地區得到更多應用指日可待。

參考文獻：

[1]胡念念，孟敏.無人機航空攝影測量技術在電力工程測量中的運用初探[J].低碳世界，2018（12）：62-63.

[2]倪章華，張陽軍.無人機低空攝影測量技術在電力線路工程中的應用[J].城市地理，2018（04）：175-176.

[3]明國輝.無人機傾斜攝影測量技術在電力工程中的應用[J].工程建設與設計，2017（20）：199-200.

[4]袁建華.無人機航空攝影測量技術在電力工程測量中的應用[J].江西建材，2017（19）：226+233.

[5]高義達.無人機航空攝影測量技術在電力工程測量中的應用[J].科技創新導報，2017，14（29）：62+65.