特高压工程施工可视化管控系统研究

林 松，贾高毅，王小松，李志斌

(1. 北京洛斯达数字遥感技术有限公司，北京 100120；2. 国家电网公司交流建设分公司，北京 100052)

为进一步加强特高压输电线路工程施工现场规范化管理，克服地形复杂地区输变电线路施工难度大、施工地点之间交通周期长、人为检查效果不理想等问题，更好地将安全、质量和环保水保工作落实到位，提高施工现场过程管控水平，国家电网公司提出利用无人机辅助施工“飞行”检查。以无人机航摄技术为基础，建立施工可视化管控系统，实现输电线路通道走廊空中全景监测，客观真实反映施工现场状态，更好地辅助管理人员对施工现场进行检查和管理工作，加强安全质量文明监管工作。

1 无人机数据的获取及快速处理

无人机航摄具备灵活、机动、高效的特点，在施工路径确定后，即可进场实施航拍，一般100 km线路使用无人机1～2天即可完成航摄任务，完成航拍后移交数据部门进行后续处理工作，次日就可以提交施工现场信息，便于及时准确的掌握现场施工真实情况。

考虑现场建设进展、军事管制、气象等影响因素，借助无人机遥感技术实现施工过程的远程可视化，采用固定翼无人机对全线重点区段进行无人机航摄，获取原始影像数据。完成影摄后，对于海量的影像数据借助专业软件完成数据处理工作。

1.1 图像快速检查与分类

无人机航摄完成后，快速对影像与每基杆塔数据进行匹配，将影像的POS点与杆塔终勘坐标进行对比分析，采用临近点判别的方法，快速判别各影像与杆塔的对应关系，建立杆塔与照片对应的索引表，获取每基杆塔对应的影像。

1.2 无人机数据快速处理

无人机遥感影像获取后，要及时完成从数据处理到数据加载到施工可视化管控系统平台的过程。首先经过畸变纠正，消除景像产生的误差，然后借助专业软件对影像进行数据处理，获取影像所在区域数字高程模型和影像镶嵌图，最后将结果载入到管控系统。

2 构建施工可视化管控系统

2.1 系统架构

施工可视化管控平台采用多层C/S架构体系，能够在整个工程建设的过程中，最大限度的保障平台安全性、稳定性。系统架构图见图1。

图1 系统架构图

2.2 建立施工可视化管控系统

在三维信息系统的基础上，加载无人机航摄影像数据，建立施工可视化管控平台，实现重要工作面、重要工序远程管控，提高工程管理水平和效率，监督现场安全、文明施工，尽早排查安全隐患，在完善整个工程管控体系的同时，加大施工现场的管控力度。

系统的功能设计见图2。

主要包含以下内容：

(1)系统管理。包括系统工程信息管理、系统数据管理和系统基本工具。系统工程信息管理是对特高压输变电线路的工程信息进行管理，可以在三维场景中对杆塔、变电站、牵张场等信息进行管理、查询、定位。系统数据管理主要对卫星影像、航空影像、多期无人机影像以及交叉跨越等数据进行管理。系统基本工具包括在三维场景中常用的测量、分析工具，量测工具包括长度量测、面积量测、高程量测；分析工具包括通视分析、剖面分析、淹没分析、坡度分析和土方分析等。

(2)施工进度管控。包括施工进度四维展现、施工状态信息统计和施工现场解译信息统计。施工进度四维展现可以方便的对每基杆塔的施工进度进行查看，支持多期影像施工情况的对比，并实现了对每基杆塔施工解译过程的编辑、查看和对比。施工状态信息统计主要按塔号、设计包、施工标、航摄时间和施工状态为检索条件进行施工工序统计，并支持统计结果的输出。施工现场解译信息统计主要按塔号、设计包、施工标、航摄时间为检索条件进行安全、质量、环保水保解译成果统计，并支持统计结果的输出。

(3)远程巡视检查。实现施工沿线中存在的危险点、关键工序等热点区域进行标识，以便对工程施工有影响区域进行快速的查找。并支持对多期无人机影像根据自定义范围进行对比分析。

(4)辅助环保水保。查看特高压输电线路现场施工单位是否按照要求采取了规定措施，实现大范围、长期监测施工现场周围环境变化，并对变化区域进行编辑、查看和导出，作为将来工程验收和环保水保评估的重要依据。

(5)辅助索道信息监测。通过高清的无人机航摄影像数据，在三维场景中对索道信息进行管理，建立三维模型来标识索道，并支持对索道信息的查看、编辑、统计和分析。

4 辅助施工现场空中全景管控

4.1 线路走廊三维展示

平台集成了各种基础信息数据、电网数据、沿线高清无人机影像等信息，实现三维地形、地貌和电网信息等仿真布置，每基杆塔与多期无人机影像一一对应，便于快速查阅每基杆塔不同时间施工现场的情况。此外，提供了杆塔、重要交叉跨越、牵张场和变电站等要素查询与定位，长度、高度、坡度等量测与分析，为施工与管理提供基础数据，效果见图3。质量保障措施以及环保水保措施执行情况。

4.3 辅助远程巡视检查

施工现场影像快速加载到施工可视化管控平台，实现对现场施工人员的安全施工情况进行远程监督；对关键工序、项目危险点进行巡视与检查，及时发现安全、质量隐患点，并采取整改措施。通过远程可视化管控，可以提高各管理层对施工问题的监管效率，实现对施工现场的安全和质量进行远程管控。

4.4 辅助现场环保水保

通过无人机定期航摄施工现场环境，利用系统实现多期高清数据的对比分析，能够有效监测现场环保水保工程措施、临时保护措施、植被恢复措施的执行情况；利用高清影像发现和观察是否存在在因工程引发的山体滑坡、水土流失、环境污染、水体污染等事故；对工程环保水保工作情况进行随时监控，辅助监控施工现场环保水保措施执行情况。

4.5 辅助索道信息监测

图4 施工现场索道架设

通过系统平台加载的高清无人机影像，可以清晰查看施工沿线索道的架设情况。利用三维支架模型对施工现场架设的索道进行三维可视化展现。通过架设的三维索道模型，辅助管理人员识别索道的架设情况信息、周边的地形地貌信息以及工程人员的施工情况信息，及时掌控施工现场索道架设情况、总索道条数，达到监控索道现场实际施工情况的目的。

5 结论

通过无人机进行空中全景监测，建立施工可视化管控系统，以空间、时间、进度三维联动的管理方式，为工程施工过程管理提供直观的、及时有效的辅助工具，客观真实反映施工现场状态，能够更好的辅助管理人员对施工现场进行检查和管理工作，有效解决人手不足和检查浮于表面的问题。同时针对工程中的重点区域、危险地段，以及施工安全、质量管理不到位的地段进行抽查，有助于实现“四不两直”安全督查，对于加强和改进安全、质量、文明监管工作具有重要意义。同时管控施工现场的环保水保情况，为工程建设环保水保工作的落实提供了监督和管控。

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