基于倾斜摄影测量技术的输电线路走廊三维重建

韩承永 蒋继勇 王政

【摘要】输电线路走廊的三维重建，主要是将输电线路的走廊以真实的三维场景仿真模拟，并保障场景能够交互、能够量测，为输电线路的选择、施工管理、运维检修等提供准确的数据支撑与技术。而在线路走廊的三维重建过程中，传统测量技术很难保障三维重建质量，直接影响了输电线路走廊的后续建设与运维。对此，积极引进倾斜摄影测量技术，推动走廊三维模型的自动化、高精度构建，充分发挥三维重建的目的。

【关键词】倾斜摄影测量;输电线路走廊;三维重建

前言：为保障输电线路的稳定运行，满足群众对输电线路可靠性需求，应加强线路通道的管理与控制。新形势下，人们对电力需求不断增大，输电线路越发复杂，线路走廊的隐患明显增多，如：超高树竹的放电、违规建筑、施工机械外部破坏、漂浮物悬挂等，为输电线路的可靠性带来阻碍[1]。然而，采用传统的管理方式，很难实现全方位管理，且管理难度较大。倾斜摄影测量技术是一种新型技术，其的应用，能够对输电线走廊构建仿真三维可视化模型，管理人员可通过计算机直观监控各个输电线的通道走廊，及时发现并规避风险，提高线路可靠性，增强了线路管理的效率。

1、倾斜摄影测量技术的内涵与特点

倾斜摄影测量，是国际测绘领域最近发展的高新技术，与以往正射摄影仅能由垂直角度摄像不同，该种技术通过在飞行平台搭载多台传感器，打破了摄影局限，其摄影角度实现了由一垂直、四去倾斜等不同角度采集信息，为用户提供真实且直观的世界。摄影测量，主要是利用影像收集信息、提取信息并对表达成果进行处理。摄影测量技术是信息科学，能够通过被摄物体，获得其的形状、大小、位置、特性等;摄影测量技术是测绘学科中的一类，在建设工程中，对各种比例的地形图进行测绘多采用该技术，以便为各种地理信息系统提供基础数据，为城市发展提供有效决策[2]。

在倾斜摄影测量技术应用中，该技术主要特点包含以下几种：其一，能够真实反映被摄物的三维全景图像。与正射测量不同，倾斜测量实现了五个角度统一拍摄，所得到的数据不再是二维数据，而是三维数据，真实反映了被摄物的本来样貌，实现了被摄物外观与结构的高度再现，该特点的存在，推动了技术广泛应用。其二，具有较高的性价比。倾斜摄影测量技术应用中，其所测量的数据展现了被摄物体的空间位置信息，同时，可直接向其中输入DOM、DSM、DLG等数据成果，满足传统航测的需求。此外，该技术主要利用的是提取、贴纹理等方式，三维建模成本相对低廉。其三，技术测量效率较高。与其他技术相比，倾斜摄影测量技术可直接利用无人机进行自动化航拍，对人工需求较少。并且，实践表明，与人工方式建模1-2年，应用倾斜摄影测量技术，三维建模实践仅需3-5月，提高了建模效率，缩短了工期。

2、采集倾斜摄影的测量数据

在对输电线路的走廊进行三维数据提取时，可直接采用倾斜摄影测量技术，能够达到显著效果。在技术应用中，摄影平台可直接选择多旋翼无人机平台，该平台拥有成本低廉、激动灵活性高、时效性强等诸优点，较为适合输电线路的三维走廊数据采集与重建。在应用摄影技术采集数据时，直接在飞行平台搭载一个垂直摄影、四个倾斜摄影的相机即可，结合高精度的IMU、GPS，即可完成数据采集工作。其中，摄影相机获取五个方向的图片，GPS用来提供位置信息，IMU用来提供坐标信息，以此准确提供被测物体的具体位置与状态[3]。

在傾斜摄影测量应用时，飞行设计最为重要，综合性较强，包含了飞行方案、地表点、检校场等的设计。其中，通常，在飞行设计中，多以高清影像作为航飞设计的底图，并依照设计需求，将飞行范围标绘出来，对飞行区域调查，是否存在机场、是否处于军事管辖区域。在航线设计中，主要以相应设计软件展开设计。航线设计通常以66%航向重叠度，30%旁白重叠度进行测量，保障航线的准确且完整。在实际飞行时，不同相机应对应曝光点的坐标，自动开展曝光拍摄。

在摄影飞行之前，应设计地标点，为后续影响数据的采集与处理奠定基础。在设计地表点时，应满足以下原则：其一，沿线路方向1km处，应设置一个标点，在重要区域，500m设置一个标点。其二，在每10km左右，应布设双点，位于线路左右，其三，地表点应避免布设于线路下方，以飞行范围的边缘为佳。在后续数据的处理中，为消除误差，在倾斜摄影测量前，应在测区范围内划出小块区域，对飞行测量进行检校，观察是否存在误差，以及导致误差的因素，及时改正，有效保障测量数据的准确性，为输电线路走廊的三维重建提供准确的数据支撑。

3、落实倾斜摄影测量数据的建模

在输电线路的走廊开展三维重建时，倾斜摄影测量技术的应用，还需要以专门测绘软件加工测量数据，最终形成三维数据模型，其中包含了非单体化模型数据、单体对象化模型数据。其中，前者主要用来线路走廊的三维重建，后者则用来建筑物施工勘查。模型数据非单体化，其生产手段实现了全自动化，周期较短，成本低廉[4]。得出倾斜影像后，以专业的三维建模软件，根据数据自动建模，最终生成具有较高分辨率的三维模型。在输电线路的三维走廊重建中，主要步骤如下：依靠倾斜摄影测量技术，得到高密度点云;高密度电云的数据支撑下，可直接建成TIN模型，反映射纹理工作也完成;对线路走廊的三维模型进行构建。

在修饰三维模型、纹理过程中，应始终遵循以下原则：其一，纹理采集时民营在光线柔和、角度正常下采集，过程中应保障色调均匀;其二，高层坐标系统、平面系统应以国家统一标准为主;其三，三维模型建设时，应统一建模标准，全面涉及相关数据，并对各类数据的位置进行区分;在纹理修饰时，应统一修模标准，如需必要，应通过叠面、冗余点线面等方式，保障模型的完整性。

4、总结

在输电线路管道走廊的三维重建中，倾斜摄影技术的应用，实现了线路走廊的三维可视化与真实还原，为输电线路的精细化管理提供了数据支撑，为输电线路运维的实时监控提供了便利，输电线路可靠性、安全性显著提高。当前，经过多年发展，我国在倾斜摄影的数据模型应用上，精细程度已达0.05m，且精细级别在输电线路的运维上非常适用。在后期，可直接引入精细级别，对线路走廊进行三维还原，搭建智能管控平台，实现输电线路管理的可视化与信息化，实现了数据应用的最大化效能，输电线路安全性显著增长，推动了电力行业的进一步发展壮大。

参考文献：

[1]谢涛， 郑大鹏， 李鸿鹏. 基于倾斜摄影测量技术的输电线路走廊三维重建[J]. 通讯世界， 2016（1）：130-132.

[2]董选昌， 曲烽瑞， 张记权， et al. 基于倾斜摄影对输电架空线走廊三维重建关键设计[J]. 中国高新技术企业， 2016（12）：103-104.

[3]郑勇峰， 王枝军. 结合倾斜摄影测量技术的变电站三维重建[J]. 测绘通报， 2018（8）：153-155，163.

[4]常安，何潇，孟庆祎，姜明席. 基于倾斜摄影测量技术的输电线路走廊三维重建[J]. 电工技术，2019，（2）：57-58.