高壓輸電線(xiàn)路中全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)用分析

袁銘

（湖南國(guó)電瑞馳電力勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，湖南 常德 415000）

0 引言

高精度掃描設(shè)備與計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)是全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用中的優(yōu)勢(shì)得以發(fā)揮的重要支撐，可以通過(guò)相應(yīng)的掃描儀及系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)將各種影像資料進(jìn)行快速獲取與處理，并直接生成可編譯、可旋轉(zhuǎn)以及滿(mǎn)足自動(dòng)形成數(shù)字化文件需求的三維正射影像圖，又能保證后期輸出的圖像與數(shù)字信息完全符合規(guī)定格式標(biāo)準(zhǔn)。既方便統(tǒng)一管理又能滿(mǎn)足不同目的應(yīng)用要求。高壓輸電線(xiàn)路中如何運(yùn)用全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)，是目前各相關(guān)人員需要考慮的問(wèn)題。

1 項(xiàng)目概述

本文以某市境內(nèi)的高壓輸電線(xiàn)路項(xiàng)目為例，線(xiàn)路始于該市境內(nèi)的某變電站，終點(diǎn)為隔壁省某市境內(nèi)的變電站，綜合考慮后期周邊配套發(fā)展情況，變電站數(shù)量也會(huì)增多，使該路線(xiàn)途經(jīng)兩省內(nèi)多個(gè)城市、縣等。該項(xiàng)目線(xiàn)路初步設(shè)計(jì)已通過(guò)相關(guān)部門(mén)審批，線(xiàn)路全長(zhǎng)342.5km。

通過(guò)對(duì)高壓輸電線(xiàn)路初步設(shè)計(jì)方案的審查，該線(xiàn)路沿線(xiàn)需要跨越鐵路、公路、湖泊。從整體上看，雖然沿途經(jīng)過(guò)的地段未有高原，以平地、丘陵地勢(shì)為主，但沿途存在無(wú)法遷移的設(shè)施，加上城市規(guī)劃影響，導(dǎo)致線(xiàn)路設(shè)計(jì)及路徑選擇相對(duì)困難。最終所選擇的路徑，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要符合以下3 點(diǎn)。

（1）相較于初步設(shè)計(jì)方案，其路徑長(zhǎng)度應(yīng)有效縮短2%左右。

（2）盡可能縮短施工周期，提升項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量。

（3）方便高壓輸電線(xiàn)路后期維護(hù)與管理，并搭建基礎(chǔ)信息庫(kù)用于存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)。

2 高壓輸電線(xiàn)路中全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)的具體運(yùn)用

2.1 航空攝影

測(cè)量人員應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定流程進(jìn)行操作。具體操作流程如下。

（1）明確航攝技術(shù)基本要求。例如，航攝比例尺，1∶10000，其范圍大小需要控制在1∶12000～1∶8000。航向重疊為58%、63%；相機(jī)焦距為152mm；基于相同航線(xiàn)，相鄰相片的航高差最大不得超過(guò)20cm，最大與最小的航高差二者相差不超過(guò)30cm。在攝影分區(qū)內(nèi)，實(shí)際航高與設(shè)計(jì)航高二者偏差不得超過(guò)50m，當(dāng)相對(duì)航高＞1000m時(shí)，實(shí)際航高與設(shè)計(jì)航高的偏差不得大于后者航高的5%[1]。像片傾斜角最大不超過(guò)3°，旋偏角最大不超過(guò)6°，航線(xiàn)彎曲度最大不超過(guò)3°。針對(duì)航片上云影、條痕、折痕等問(wèn)題的處理，則是要盡可能規(guī)避，其問(wèn)題存在將會(huì)直接影響后期對(duì)航片的使用，無(wú)法保證路徑選擇是否準(zhǔn)備。要求測(cè)量人員應(yīng)在無(wú)云霧天氣下開(kāi)展航空攝影工作，以此確保圖像清晰度和較高的分辨率，避免因不符合內(nèi)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)而需要再次重新航測(cè)。

（2）航帶設(shè)計(jì)。按照審查完成后的線(xiàn)路初步設(shè)計(jì)方案，基于比例尺為1∶50000 線(xiàn)路方案平面圖，并遵循要求原則進(jìn)行航帶設(shè)計(jì)。航帶邊緣與初步設(shè)計(jì)路徑的間距應(yīng)＞300m。

（3）航攝成果。航攝底片、接觸曬印黑白相片、像片索引圖底片、像片、相機(jī)內(nèi)方位元素鑒定報(bào)告、配套設(shè)備記錄數(shù)據(jù)、航攝成果質(zhì)量檢查記錄以及標(biāo)注航線(xiàn)設(shè)計(jì)的地形圖等均屬于航攝成果應(yīng)包括的內(nèi)容，并根據(jù)具體需求進(jìn)行準(zhǔn)備。

（4）成果驗(yàn)收。按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)航攝成果進(jìn)行全面驗(yàn)收，航飛工作航線(xiàn)與要求相一致，成像清晰度符合內(nèi)業(yè)對(duì)像片的標(biāo)準(zhǔn)。全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)用流程如圖1 所示。

圖1 全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)用流程

2.2 制作鑲嵌圖

利用GPS 像控點(diǎn)與外業(yè)調(diào)繪，并按照已經(jīng)完成的航帶設(shè)計(jì)對(duì)鑲嵌圖進(jìn)行制作。需要將線(xiàn)路初步設(shè)計(jì)的路徑方案、地名以及河名等基本信息詳細(xì)標(biāo)注。

針對(duì)像控點(diǎn)選擇，則是遵循航測(cè)技術(shù)運(yùn)用方面的“六點(diǎn)法”原則，確保像控點(diǎn)在室內(nèi)布置合理性、準(zhǔn)確性。GPS 的利用可以使像控點(diǎn)測(cè)量更加準(zhǔn)確，并提升點(diǎn)位布置與點(diǎn)數(shù)比較的靈活性。

2.3 GPS 外業(yè)控制測(cè)量

測(cè)量人員需要按照具體需要準(zhǔn)備好外業(yè)所需設(shè)備，基于靜態(tài)作業(yè)模式，開(kāi)展GPS 測(cè)量工作。坐標(biāo)系統(tǒng)則是在原有控制網(wǎng)基礎(chǔ)上將其布設(shè)層導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)，再與沿途區(qū)域符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)三等以上的控制網(wǎng)進(jìn)行連接。控制點(diǎn)、樁位點(diǎn)、轉(zhuǎn)角點(diǎn)等其他線(xiàn)路上標(biāo)注的點(diǎn)均統(tǒng)一使用國(guó)家坐標(biāo)系。

2.4 外業(yè)測(cè)繪

GPS 外業(yè)控制測(cè)量與外業(yè)測(cè)繪二者可同步開(kāi)展，其目的是縮短測(cè)量時(shí)間，減少外業(yè)測(cè)繪成本投入。將路徑優(yōu)化作為本次全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)在高壓輸電線(xiàn)路中運(yùn)用的根本目的，以及終勘定位依據(jù)，提高外業(yè)調(diào)繪精準(zhǔn)度。此外，應(yīng)在優(yōu)化處理后的路徑圖上將線(xiàn)路沿途的電力線(xiàn)、通訊線(xiàn)、房屋等信息加以準(zhǔn)確標(biāo)注。

2.5 掃描航攝信息

基于全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)用，可實(shí)現(xiàn)先掃描航攝信息再處理影像資料，相較于傳統(tǒng)航測(cè)設(shè)備，前者能夠有效提升影像資料獲取與處理效率。航攝信息掃描精度需要符合規(guī)定要求，有利于更好地保存電磁信息；每張黑白影像的掃描時(shí)間最長(zhǎng)不得超過(guò)10min。

2.6 內(nèi)業(yè)成圖

待航攝信息掃描以及GPS 外控成果、調(diào)繪資料等均處理完成后，可在全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)中直接生成1∶10000 的正射影像圖以及沿途經(jīng)過(guò)區(qū)域所建變電站的1∶2000 正射影像圖[2]。在全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)用支持下，不僅在短時(shí)間內(nèi)快速完成了約8 萬(wàn)MB 息量的成圖任務(wù)，在一定程度上也有效減輕了內(nèi)業(yè)人員工作負(fù)擔(dān)。

利用相關(guān)軟件，輔助工作人員在影像區(qū)域內(nèi)自動(dòng)完成三角測(cè)量，其內(nèi)容包括建立圖形區(qū)域、測(cè)量自動(dòng)點(diǎn)、交互式編輯等。正射影像的生成，則是通過(guò)相應(yīng)軟件將矢量數(shù)據(jù)從影像信息上進(jìn)行獲取，矢量數(shù)據(jù)包括特征提取、特征輸入與輸出、半自動(dòng)特征提取等內(nèi)容。計(jì)算影像數(shù)據(jù)以及DTM 數(shù)據(jù)，即可形成數(shù)字正射影像，再對(duì)其進(jìn)行鑲嵌處理后，最終獲得符合規(guī)定要求的真實(shí)正射影像。

利用輔助軟件編輯影像組合、線(xiàn)劃圖、等高線(xiàn)、圖廓線(xiàn)等信息，待相關(guān)信息編輯完成后，即可生成數(shù)字影像地形圖。室內(nèi)選線(xiàn)與路徑優(yōu)化均可將其作為參照的基礎(chǔ)資料進(jìn)行使用，幫助工作人員更加全面地了解相關(guān)情況。內(nèi)業(yè)成圖流程如圖2 所示。

圖2 內(nèi)業(yè)成圖流程

2.7 室內(nèi)選線(xiàn)與路徑優(yōu)化

立體影像、DTM 數(shù)據(jù)、正射影像圖等是室內(nèi)選線(xiàn)時(shí)涉及使用的基礎(chǔ)資料，可將地面信息全面且直觀(guān)地進(jìn)行反映。一般情況下，開(kāi)展室內(nèi)選線(xiàn)工作時(shí)，各專(zhuān)業(yè)人員可以借助專(zhuān)用眼鏡對(duì)全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)上所統(tǒng)一的地面模型進(jìn)行觀(guān)看，再通過(guò)系統(tǒng)操作即可將任意點(diǎn)位的坐標(biāo)、高程以及點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離和角度等進(jìn)行提取[3]。

高壓輸電線(xiàn)路建設(shè)區(qū)域內(nèi)所存在的水庫(kù)以及跨越的鐵路、公路等相關(guān)信息均對(duì)最終路徑走向確定有著直接影響。因此，需將有影響的信息在測(cè)量期間加以準(zhǔn)確標(biāo)注，方便后續(xù)測(cè)量。此外，就路徑設(shè)計(jì)人員而言，不僅要詳細(xì)了解該項(xiàng)目建設(shè)要求，也要根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，再結(jié)合獲取的基礎(chǔ)資料對(duì)初步設(shè)計(jì)的路徑進(jìn)行優(yōu)化，以保證路徑設(shè)計(jì)完全符合預(yù)期技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。基于全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)的路徑優(yōu)化流程參如圖3 所示。

圖3 基于全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)的路徑優(yōu)化流程

3 全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)用成效分析

基于全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)用，對(duì)比分析路徑優(yōu)化前后的數(shù)據(jù)變化，初步設(shè)計(jì)方案中，高壓輸電線(xiàn)路總長(zhǎng)度為342.5km，路徑優(yōu)化后，線(xiàn)路總長(zhǎng)度為321.7km，與初步設(shè)計(jì)方案的路徑長(zhǎng)度有效縮短了20.8km。路徑得以縮短的原因，與以下幾方面內(nèi)容有著密切聯(lián)系：①航片及輸出的正射影像圖中所包含的地物、地貌等均為最新的信息數(shù)據(jù)，且將轉(zhuǎn)角點(diǎn)坐標(biāo)精度控制在最小偏差范圍內(nèi)，并運(yùn)用全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)對(duì)路徑方案加以?xún)?yōu)化，以此保證路徑走向確定合理性。②本次高壓輸電線(xiàn)路中盡可能多使用小轉(zhuǎn)角，也是滿(mǎn)足路徑長(zhǎng)度有效縮短要求的另一關(guān)鍵要素[4]。

從整體上來(lái)看，全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)的運(yùn)用，不僅為路徑優(yōu)化提供了更為直觀(guān)地測(cè)繪資料，也減少了起始點(diǎn)境內(nèi)一次線(xiàn)路跨越，其跨越點(diǎn)、跨越位置的布設(shè)與選擇與沿途地勢(shì)地形更加協(xié)調(diào)。相較于以往測(cè)量手段的運(yùn)用，數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)所采用的作業(yè)模式以及作業(yè)流程與前者有著較大差異，但卻大幅度提升了作業(yè)效率以及工期縮短。基于路徑優(yōu)化對(duì)比全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)與傳統(tǒng)測(cè)量方法運(yùn)用成效如表1 所示。

表1 基于路徑優(yōu)化對(duì)比全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)與傳統(tǒng)測(cè)量方法運(yùn)用成效

從表1 統(tǒng)計(jì)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)來(lái)看，運(yùn)用全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)輔助完成路徑優(yōu)化所耗時(shí)間為11d，傳統(tǒng)測(cè)量方法所耗時(shí)間是前者的好幾倍。全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，因配套儀器的超高精度優(yōu)點(diǎn)，能夠極其精確地繪制出目標(biāo)物的形狀，通過(guò)呈現(xiàn)“真實(shí)形狀”，從而實(shí)現(xiàn)精確的尺寸測(cè)量和外觀(guān)檢測(cè)，為路徑優(yōu)化提供更為直觀(guān)地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參考。與此同時(shí)，可以根據(jù)內(nèi)業(yè)與外業(yè)需求選擇控制器類(lèi)型，提供用戶(hù)高自由度編程的環(huán)境以及自行開(kāi)發(fā)的選擇，加上該系統(tǒng)中所附帶的輔助軟件，可實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)快速獲取與處理影像資料，以便更加直觀(guān)地對(duì)工程造價(jià)進(jìn)行控制，規(guī)避工程造價(jià)超預(yù)算風(fēng)險(xiǎn)。并滿(mǎn)足依據(jù)攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)時(shí)對(duì)點(diǎn)位選取方式的不同，采用不同的高程數(shù)據(jù)采集方法的需求。為作業(yè)測(cè)繪的高效率開(kāi)展提供了保證，對(duì)保障數(shù)字測(cè)繪地理信息作業(yè)質(zhì)量和成果質(zhì)量也起到了重要作用，使高壓輸電線(xiàn)路項(xiàng)目實(shí)施完全滿(mǎn)足國(guó)家建設(shè)與社會(huì)需要[5]。

從經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看，有效縮短的路徑長(zhǎng)度，按照每公里造價(jià)100 萬(wàn)元對(duì)成本進(jìn)行計(jì)算，其成本投入明顯減少約2000 萬(wàn)元，進(jìn)一步提高了高壓輸電線(xiàn)路項(xiàng)目投資經(jīng)濟(jì)效益。

從社會(huì)效益與環(huán)保效益來(lái)看，路徑選擇與走向確定，優(yōu)化后能夠減少沿途民居搬遷的數(shù)量以及農(nóng)村耕地的占用，各跨越點(diǎn)的合理選擇，也有效降低了高壓輸電線(xiàn)路后期施工對(duì)周邊環(huán)境與居民生活的負(fù)面影響。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，從目前高壓輸電線(xiàn)路工程建設(shè)情況來(lái)看，線(xiàn)路勘測(cè)設(shè)計(jì)是該類(lèi)型工程項(xiàng)目實(shí)施中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接決定著工程造價(jià)。通過(guò)需要運(yùn)用航測(cè)技術(shù)對(duì)高壓輸電線(xiàn)路進(jìn)行勘測(cè)，如全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)，既能減少線(xiàn)路勘測(cè)時(shí)間，又能為后期線(xiàn)路維護(hù)與管理提供數(shù)據(jù)支持，進(jìn)一步提高工程建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益以及社會(huì)效益。