超低空航拍技术在输变电环评工作中的应用研究

武晟，许光照，雷佳明，赵斌，海涛

(西北电力设计院，陕西西安710075)

超低空航拍技术在输变电环评工作中的应用研究

武晟，许光照，雷佳明，赵斌，海涛

(西北电力设计院，陕西西安710075)

分析了环评工作中收集的影像资料存在的问题，提出了超低空航拍的解决方法。通过对比分析，选择了多旋翼无人机作为超低空航拍平台。该设备具有携带方便，飞行稳性的优点。从实际应用效果来看，基于该技术获得的影像信息含量全面、工作效率高、评价结果更客观可信，为提高环评工作质量提供了一个可靠的技术方案。

超低空;航拍;输变电工程;环境影响评价

0 引言

环境影响评价是实现科学综合决策的根据和前提，对工程建设的环境影响发挥着日益重要的控制监管作用，为保证和提高人民的生活质量提供可靠的技术支持。自从《中华人民共和国环境影响评价法》颁布以来，规划及建设项目环境影响评价工作的重要性逐渐被人们所认识，对环境影响评价工作的要求不断提高，其中一个方面就是对环境基础数据、影像等资料的精确性、可靠性和时效性提出了更高的要求。

1 问题的提出

在输变电工程的环评工作中，需要解决的一项重要任务就是准确收集输变电线路与两侧居民点的相对位置、距离等信息，这是决定采用拆迁还是抬升线高的方法来保护线路附近居民的重要依据。以往采用的方法是现场手持相机拍照来获得相关信息，受拍摄手段的限制，照片无法提供完整准确的全景信息，必须绘制平面图标示线路与两侧居民点相对位置、距离以及拆迁等信息的方式进行辅助说明，这就存在人为主观因素的干扰，给分析评价的客观性、准确性造成一定影响，而网络收集到的地区卫星影像有时存在拍摄时间早或图像模糊无法使用等问题。解决上述问题的最佳方法是改进拍摄手段，采取现场实拍全景平面影像方式。本文结合输变电工程环境影响评价工作的特点，对比分析了多种解决方案后，提出基于多旋翼无人机技术的超低空航拍解决方案，并在某特高压直流输变电线路环评工作中进行了初步试验，为进一步研究打下基础。

2 工程要求分析及拍摄方案比选

研究发现，获得一个区域的实时平面影像图有多种方法，包括低空拍摄法、卫星影像收集法等。其中，低空拍摄法主要有摇臂式拍摄法、热气球航拍法、载人直升机航摄法以及无人机航拍法等，几类方法主要特点如下:

(1)摇臂式拍摄法具有臂长优势，能获得一定高度和角度的拍摄画面，技术成熟，应用范围广。

(2)热气球拍摄法可以到达较高的高度且稳定性较高，能够获得较高质量的影像图。

(3)载人直升机拍摄法高度可灵活掌握，同时拍摄的质量高，成像稳定。

(4)Google地球等软件提供的卫星影像易获得，清晰度较高，影像图包含的信息量全面。

(5)无人机航拍法是以无人驾驶飞机作为空中平台，以机载航拍设备获取地物信息［1－4］。在电力行业，采用固定翼无人机技术进行线路巡检已经得到了较广泛的使用，并且技术较为成熟［5］。

输变电线路工程现场踏勘工作一般是根据设计方案的线路路径，初步确定需要调查的敏感点位置，再沿线路对每个敏感点逐一勘察。在山区，道路崎岖行车困难，且每个敏感点安排的勘察时间也有限。对比上述方案来看，摇臂式拍摄法不仅携带不方便，同时拍摄高度也有较大限制;热气球拍摄法使用时前期准备工作费时费力，而且对风力等气候条件要求较高;载人直升机拍摄法相对于环评工作而言使用成本过高;Google地球等软件提供的卫星影像实效性较差，在某些地区拍摄的影像清晰度也很低，无法满足环评工作要求。

目前无人机主要有固定翼、单旋翼和多旋翼之分。固定翼无人机需要一定的跑道进行起落，但踏勘现场一般位于山区或丘陵，大多没有平坦跑道可供使用，采用手持方式放飞则存在降落困难的问题，因此本次研究采用旋翼无人机进行试验。

3 无人机航拍系统介绍及方案确定

旋翼无人机航拍系统主要由载机、飞控、云台、视频传输系统、地面站和后期处理系统等组成，通过无线电遥控设备或机载计算机程控系统完成飞行操控。随着近年来嵌入式处理器、微传感器技术和控制理论的快速发展，旋翼无人机逐步向轻巧、高效、多功能化方向发展，并广泛应用于军事、民用以及科学研究等多个领域。

为了解基于旋翼无人机的超低空航拍技术应用于输变电工程环评工作的可行性，分别采购了单旋翼和多旋翼无人机进行了近两年的试验。试验发现，单旋翼无人机飞行灵活、操控灵敏、续航时间长，但抗风性较差，抖动较严重，拍摄出的影像容易出现虚化、条状影带等问题，难以获得高质量的影像;多旋翼无人机飞行灵活性相对单旋翼差一些，续航时间也相对较短，但飞行稳定性高，抗风性好，可以获得高质量影像，缺点是电池的续航时间短，需配备多块动力电池。综合分析后，设计了四旋翼无人机+高分辨率相机的全景平面影像拍摄方案。

4 环评工作中的应用

依托某特高压输变电工程，根据路径图，采用地形图、Google地球影像图初步判断线路沿线需要进行现场调查的敏感点位。由于调查现场位于西北某地区，海拔、经纬度发生了较大变化，为确保仪表准确性，我们在现场对无人机的气压计、GPS的经纬度等进行校准。在试验选定的7个敏感点处，低空航拍试验共飞行9次，仅两次因影像较虚化而进行了重拍，获得的是低空俯视60°情况下拍摄的某敏感点处的影像图，后期采用Adobe Photoshop进行处理并添加拟建线路等少量辅助标记。本次试验，成功率为77.8%，具有较高的工作效率的同时，获得的影像质量也有大幅提高。

超低空航拍获得的影像图信息含量全面，添加少量辅助标记就可满足评价要求，保证了评价的客观性和准确性，使环境影响评价结论更有说服力。

5 结语

与目前的分析方法对比，基于多旋翼无人机的超低空航拍技术具有影像信息充足、工作效率高、评价结果更客观可信等优点，初步验证了其应用于输变电工程环评工作的可行性，为提高环评工作质量提供了一个有力的技术支持。在环评工作领域，如果在这种工具上搭载测量地形、噪声、大气污染物浓度等方面的仪器即可在更多领域展开以前无法完成的相关研究。可以看出，如何充分利用无人机技术为环境影响评价工作服务还有很大的研究空间。

［1］臧克，孙永华，李京，等.微型无人机遥感系统在汶川地震中的应用［J］.自然灾害学报，2010，19(3):162－167.

［2］岳基隆，张庆杰，朱华勇.微小型四旋翼无人机研究进展及关键技术浅析［J］.电光与控制，2010(17):46－52.

［3］吴云东，张强，王慧，等.无人直升机低空数字摄影与影像测量技术［J］.测绘科学技术学报，2007，24(5):328－331.

［4］王利民，刘佳，杨玲波，等.基于无人机影像的农情遥感监测应用［J］.农业工程学报，2013，29(18):136－145.

［5］高福山，胡吉伦，王黎.无人机低空摄影测量在电力工程测量中的应用［J］.岩土工程，2010，4(2):19－22.

Study on application of super low altitude aerial photography technology in EIA of power transmission line project

The existing problems of image data collected in EIA work are analyzed.A workaround was proposed based on super low altitude aerial photography technology.Analyzed the various techniques，multi rotor UAV was selected as a platform of low altitude aerial photography.The decive has the advantages of convenient carrying，flight stability and so on.The application results shown，based on the technology，that the information content of image more comprehensive，working more efficient and the evaluation results more objective and more credible.The quality of EIA was improved strongly by Aerial photography technology of Rotor UAV.

super low altitude;aerial;power transmission line project;EIA

X24

B

1674－8069(2015)04－015－02

2015-02-22;

:2015-05-16

武晟(1978-)，男，陕西旬邑人，博士，高级工程师，主要从事电力工程环境影响评价工作。E－mail:wusheng@nwepdi.com