无人机倾斜摄影测量技术在三维电力工程中的应用

赵智乾 沈浩

摘要：随着科学技术的不断发展，无人机倾斜摄影测量技术被广泛的应用在各个行业当中，尤其是工程测量行业，正因为无人机倾斜摄影测量机技术的应用，不管是测量的质量还是效率都有了较大的提高。对此，文章主要围绕工程测量中无人机倾斜摄影测量技术的应用方面进行分析，希望能给相关人士提供参考。

关键词：无人机;倾斜摄影测量技术;三维电力工程

在电力线路工程的建设过程中，往往需要对较大范围的工程区域进行测量，而且其外业工作环境比较复杂，作业周期也相对较长，传统的以飞机为平台的航摄技术难以满足工程建设的实际需要，而以无人机为飞行平台的低空摄测技术不仅能够满足电力线路工程的测量精度要求，同时还可以高速高效地完成复杂天气条件以及野外环境下的摄像测量任务，促进了我国电力线路工程建设的现代化发展，文章将结合某电力线路工程来分析无人机低空摄影测量的技术应用要点。

1无人机倾斜摄影测量技术原理

倾斜摄影测量和传统航空摄影测量相比在于搭载荷载设备数目不同，倾斜摄影测量同时从垂直和倾斜多个角度获取的影像数据，能够获得纹理信息丰富的地物三维信息[1]，利用相同时序的五组影像数据经过内定向、相对定向、绝对定向、空中三角测量、多视密集匹配技术构建实景三维数据模型，基于实景三维数据模型生成4D产品及点云成果[2]。

2无人机倾斜摄影测量技术在三维电力工程中的应用过程

2.1数据采集

本工程采用大疆M600pro无人机搭载五镜头相机，基于无人机管家APP规划航线，综合项目要求与现场条件设置相关参数，其中航向重叠率80%，旁向重叠率75%，飞行高度约120m。整个工程共作业6个架次、获取影像4000张，及时对影像质量进行检查，不合格区域进行补飞。

2.2数据处理

外业数据采集完成后，对影像进行匀光、匀色、影像畸变处理、解析照片pos信息、检查像控制点质量等预处理工作;之后采用ContextCapture软件依次进行参数设置、提交空三任务、三维重建等操作，最终输出3mx格式的三维模型，效果如图1所示。

2.3精度分析

2.3.1整体精度分析

三维模型整体精度评价主要利用布设控制点的平面位置、高程与模型量测值对比分析。通过27例样本分析得，模型平面误差最大为0.16m，最小为0.02m，均方根误差为0.08m。模型高程最大误差为0.19m，最小为0.03m，均方根误差为0.09m。

2.3.2细部精度分析

本文选择长度作为评价因子，具体方法为在smart3D软件中量测模型的相关参数，结合高精度全站仪实地测量的真值进行对比分析。通过对10例样本分析得到，三维模型细部长度指标的最大误差为-0.22m，最小误差为0.05m，均方根误差为0.13m。

3 无人机摄影测量各种电力应用

3.1 变电站测量

相对于传统摄影测量技术，无人机摄影测量由于具有机动灵活、低成本等优势，正越来越多地应用于电站的勘测设计工作中。无人机摄影测量技术能够在电场的微观选址、道路设计、吊装平台设计等环节发挥重要作用〔3〕。在航摄获取的高分辨率影像的基础上，可以完成选址以及后续的勘测工作，大大缩短勘测周期。变电站站址一般呈矩形状态，其四角的坐标差距不会很大，便于无人机的行操控〔4〕。

3.2 输电线路规划及测量

传统的线路路径选择一般分为室内图上选线和野外勘测定线。室内选线时一般在小比例尺地形图上进行，由于地形图比例尺太小并且现势性较差，地形地物与实际情况有较大出入，因此要进行野外实地勘测，以校核所选线路的合理性，或提出更好的线路路径方案。无人机摄影测量拍摄地面影像，通过对影像的后续数据处理，可以提供拍摄区域的数字高程模型（DEM）、数字正射影像（DOM）及数字线划图（DLG），数字正射影像（DOM）+数字线划图（DLG）文件上可以识别出高清晰度、高精度的地形、地势、房屋、植被、交通等要素，在此文件上可进行详细的室内选线，通过比较各较优方案的技术难易程度、总投资、交通运输及施工、运行维护的难易程度等，最终选出最优路径方案〔5〕。对于已建线路，通过无人机摄影测量，可以获取线路走廊的基本情况，完成电力杆塔的平面坐标和高程的测量，同时获取转角、档距等信息。

3.3 杆塔定位

杆塔定位即在已经选好的线路路径上，进行定线、断面测绘，在纵断面图上确定杆塔的位置。在航摄的高分辨率影像上可以看清楚立杆塔处的地形全貌，因此，在杆塔定位时，结合现场踏勘可以在室内对每基杆塔位置进行校核，使杆塔避开沟坎等不利位置。另外，通过与道路等专业的配合，可以避免传统方式经常出现的杆塔拉线与道路间距过小等问题〔4〕。相比常规野外测量，采用无人机摄影测量技术对杆塔定位，具有测量效率高、测量精度高、测量费用低的优势。

3.4 线路巡查

线路巡查的检测目标多样且分散，检测难度大，利用摄影测量的可见光影像和红外光影像可以实现高效检测。利用可见光影像可以清楚地观察电力设备的外观情况，同时判断其是否存在物理缺陷，如绝缘子是否有污秽或破损、导线有否断股、杆塔是否损坏或变形、有无鸟窝等。利用红外光影像可以观察设备是否存在热缺陷，如绝缘子、线夹、接线管等部位是否存在由缺陷导致的发热点〔5〕。

4总结

无人机摄影测量在平原地区的电力工程中已有变电站测量、线路规划、杆塔定位、线路巡检等诸多应用，但在高海拔地区，由于风沙大、含氧量低等因素，其应用受到限制。随着研究的深化，考虑无人机摄影测量低成本、高效率等特点，其在高海拔地区得到更多应用指日可待。

参考文献：

[1]胡念念，孟敏.无人机航空摄影测量技术在电力工程测量中的运用初探[J].低碳世界，2018（12）：62-63.

[2]倪章华，张阳军.无人机低空摄影测量技术在电力线路工程中的应用[J].城市地理，2018（04）：175-176.

[3]明国辉.无人机倾斜摄影测量技术在电力工程中的应用[J].工程建设与设计，2017（20）：199-200.

[4]袁建華.无人机航空摄影测量技术在电力工程测量中的应用[J].江西建材，2017（19）：226+233.

[5]高义达.无人机航空摄影测量技术在电力工程测量中的应用[J].科技创新导报，2017，14（29）：62+65.