无人机航测技术在输电线路中的应用实践

宋佳

摘 要：本文详细介绍了无人机航测技术的内容和特点，之后结合实际输电线路工程对无人机航测技术在其中的应用进行了深入的探索研究，希望能够促进无人机航测技术在我国输电线路工程中的广泛推广和应用。

关键词：无人机航测技术；输电线路工程；应用

中图分类号：TM751 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）30-0129-02

前 言

近些年来，我国现代化建设速度不断加快，社会发展对电力能源的需求量持续提升，同时电网工程的规模也更大。在现阶段的电网工程建设中，传统工测技术已经无法满足此时工作的需要。于是，无人机、数码相机技术等开始在工程测量中崭露头角，发挥出不俗的作用。本文主要对无人机航测技术在输电线路工程中的应用效果进行分析研究。

1 无人机航测技术概述

1.1 无人机航测技术系统

无人机航测技术系统主要包括无人机飞行台、飞行控制系统、摄像设备、通信设备、遥控设备以及地面信息接收和处理设备都多个部分构成。其中飞行控制系统由垂直陀螺、GPS接收天线、飞机自主飞行处理器等几个部分构成。地面相关配套设备的内容包括影像接收和显示终端、地面高清影像数据处理终端以及飞机飞行和拍摄遥控设备。

1.2 无人机航测技术的应用优势和局限

无人机航测技术的是通过自动驾驶飞行平台上设置的高分辨率数码相机获取地面高分辨率影像，为工程建设提供数据支持。其中涉及到了的3S技术的应用，其应用优势主要包括以下几个方面：

（1）无人机航测技术采用的无人机升降灵活，对环境的要求较低，更加适合野外作业。当前阶段，我国无人机航测技术通常采用超轻型的飞机，这种飞机起飞不需要跑道，可以在较为宽阔的路面上起飞。

（2）作业高度偏低，常在低空或是超低空进行作业，因此除了一些特殊的环境之外，不必进行空域申请，作业简单方便，同时获取的数码影像也更加清晰。

（3）安全性高，无人机可以通过遥控飞行完成作业，同时还具备滑翔、弹射以及伞降保护等功能，可以应对大多数的突发事故。

（4）适应性强。对于一些不便测量的丘陵或是山地的地区，无人机航测技术同样适用。同时，无人机受到外气候、天气等因素的影响较小。

（5）成本低。无人机体型较小，方便运输，在不同测量地区之间可以灵活调动。同时无人机系统的运营、维护以及操作成本较低，通过较低的成本获得了更好的效益。

但与此同时，无人机航测技术的应用同样存在一定的局限：

（1）无人机航测系统的续航能力较低、监控范围较小，因此只适用于小区域作业。

（2）无人机航测系统采采用的是非量测数码相机，因此镜头畸变较大，会对影响资料的质量产生影响。

（3）无人机视角机较低，受到视点变化的影响，其特征匹配难度较大，且影响数据量较大。

（4）旋偏角较大，经常出现超过规范要求的情况。

2 无人机航测技术在输电线路工程中的应用实践研究

随着无人机航测技术的推广和应用，其应用范围变得越来越广，但是在十点下路勘测设计中的应用较少。本次研究选取的是220kV缅甸伊江上游电站输电线路工程的国内部分，这段工程具有高差大、环境复杂的特点，可以充分的验证无人机航测技术的实际应用效果。具体作业内容如下：

2.1 无人机航空摄影

在利用无人机进行航空摄影的过程中，为了获得高质量的营销，应该对航空线路进行科学的设置，尽可能的控制航行高度和覆盖带宽。结合本次工程的实际情况，主要采用但航线航拍的方式，对于个别经过困难区域的线路根据需要采用双航线航拍的方法。在航线设计的过程中，工作人员接借助了谷歌地图，确定了航空摄影的比例尺，并对每条航线的起点和终点进行标注。此外，在线路设计的过程中同时还要考虑到无人机的续航时间。

由于无人机通常采用的是非量测相机，因此镜头畸变较大，因此在正式作业之前，要进行试验检校，确定畸变改正参数。

2.2 外控和调绘

结合无人机像幅小、重叠面积大等特点，本次工程作业中工完成了16条航带的像控点测量和终勘定位所需的基准点测量，控制点数量过百。外业采用的是GPS快速静态作业模式，采用边连式网型。在起算点设置了6个可靠性较高的GPS C级点。之后结合1954年北京坐标系和1985年国家高程基准完成全部航线路径的调绘。

无人机航测获得的影像数据分辨率很高，极大的降低了误差出现的几率，大幅度提高了后期成图的精确性。

2.3 内业处理

本次工程内业处理采用的是我国武汉大学研发的低空小数码数据处理软件和PixelGrid无人机空三加密系统，具体作业流程为：建立工程、空三加密、数字高程模型生成、外业调绘资料录入、正摄影像图制作。

2.4 优选线路

无人机航测优化的主要目的是通过线路长度缩减、障碍物避让等手段实现工程成本投入降低的同时提升输电线路运行的安全性和稳定性。因此，各专业设计人员应该采用立体浏览的方式，通过立体像块的对快速漫游甚至无间隙漫游的方式判断线路是否符合电力输电线路工程建设的要求，在此基础上进行线路优选。通过优化选线平台，设计人员可以对线路周边的地形地貌以及物体进行观察，对于可能会对架空送电线路造成影响的地物和陡峭地貌，要通过专门的软件测量其坡度，判断是否具备立塔条件。之后通过计算机软件对整体线路进行优化排位和投资估算，综合各方面因素选择最佳线路。立体浏览的优势就在于设计人员可对立体影像进行放大、缩小等操作，可以避免因目标模糊和视野受阻导致的失误。

2.5 精度分析

线路平段面的精度和内业测图、外业高程拟合以及关键点校测三者之间存在紧密的联系。因此为了避免数据误差，本次工程共设置了两百多个断面点进行高程误差数据分析，分三次获得高程差值，其中第一次为未经过拟合得高程差值，第二次和第三次分别为经过转角、塔位桩参与高程拟合的高程差值以及实测断面点参与拟合后的高程差值。之后通过一定程序的分析可知，采用无人机航测技术选取的高程实测点经过拟合后的线路平断面图能够满足线路勘测设计的要求。

通过将途径正摄影像图和实地情况进行对比发现，相较于传统的航测技术，无人机航测技术在地面植被较少或是地面裸露的地区，断面点高程精确度更高，充分满足了电力行业航测规程的要求。但是在地面植被较为浓郁的地区误差较大，容易出现严重错误。因此，对此此类地区，必须要在无人机航测完成后进行野外校测和补测，并进行拟合处理，如此才能保障航测平断面图的质量。

在工程实践中，通过对测图数据的分析可知，当分辨率处于0.2～0.25m范围内时，基本上可以保障平断面测图的精度。因此，在一些山地输电线路工程设计中，可以适当的降低分辨率，扩大数码相机的单航覆盖范围。由此可见，将无人机航测技术应用于输电线路工程中完全可以达到要求。

3 结 语

综上所述，通过本文分析可知，无人机航测技术相较于传统航测技术虽然具备精度高、成本低等优势，但是同样存在续航能力低、监控范围小等不足。结合其在输电线路工程中的应用实践来看，无人机航测技术完全可以达到工程测量的标准要求，对于我国电力工程建设速度的提升具有十分重要的意义。

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收稿日期：2018-9-11