高压输电线路中全数字化摄影测量系统运用分析

袁铭

（湖南国电瑞驰电力勘测设计有限公司，湖南 常德 415000）

0 引言

高精度扫描设备与计算机处理系统是全数字化摄影测量系统在实际运用中的优势得以发挥的重要支撑，可以通过相应的扫描仪及系统在短时间内将各种影像资料进行快速获取与处理，并直接生成可编译、可旋转以及满足自动形成数字化文件需求的三维正射影像图，又能保证后期输出的图像与数字信息完全符合规定格式标准。既方便统一管理又能满足不同目的应用要求。高压输电线路中如何运用全数字化摄影测量系统，是目前各相关人员需要考虑的问题。

1 项目概述

本文以某市境内的高压输电线路项目为例，线路始于该市境内的某变电站，终点为隔壁省某市境内的变电站，综合考虑后期周边配套发展情况，变电站数量也会增多，使该路线途经两省内多个城市、县等。该项目线路初步设计已通过相关部门审批，线路全长342.5km。

通过对高压输电线路初步设计方案的审查，该线路沿线需要跨越铁路、公路、湖泊。从整体上看，虽然沿途经过的地段未有高原，以平地、丘陵地势为主，但沿途存在无法迁移的设施，加上城市规划影响，导致线路设计及路径选择相对困难。最终所选择的路径，其技术经济指标要符合以下3 点。

（1）相较于初步设计方案，其路径长度应有效缩短2%左右。

（2）尽可能缩短施工周期，提升项目建设质量。

（3）方便高压输电线路后期维护与管理，并搭建基础信息库用于存储相关数据。

2 高压输电线路中全数字化摄影测量系统的具体运用

2.1 航空摄影

测量人员应严格按照规定流程进行操作。具体操作流程如下。

（1）明确航摄技术基本要求。例如，航摄比例尺，1∶10000，其范围大小需要控制在1∶12000～1∶8000。航向重叠为58%、63%；相机焦距为152mm；基于相同航线，相邻相片的航高差最大不得超过20cm，最大与最小的航高差二者相差不超过30cm。在摄影分区内，实际航高与设计航高二者偏差不得超过50m，当相对航高＞1000m时，实际航高与设计航高的偏差不得大于后者航高的5%[1]。像片倾斜角最大不超过3°，旋偏角最大不超过6°，航线弯曲度最大不超过3°。针对航片上云影、条痕、折痕等问题的处理，则是要尽可能规避，其问题存在将会直接影响后期对航片的使用，无法保证路径选择是否准备。要求测量人员应在无云雾天气下开展航空摄影工作，以此确保图像清晰度和较高的分辨率，避免因不符合内业标准而需要再次重新航测。

（2）航带设计。按照审查完成后的线路初步设计方案，基于比例尺为1∶50000 线路方案平面图，并遵循要求原则进行航带设计。航带边缘与初步设计路径的间距应＞300m。

（3）航摄成果。航摄底片、接触晒印黑白相片、像片索引图底片、像片、相机内方位元素鉴定报告、配套设备记录数据、航摄成果质量检查记录以及标注航线设计的地形图等均属于航摄成果应包括的内容，并根据具体需求进行准备。

（4）成果验收。按照规定标准对航摄成果进行全面验收，航飞工作航线与要求相一致，成像清晰度符合内业对像片的标准。全数字化摄影测量系统运用流程如图1 所示。

图1 全数字化摄影测量系统运用流程

2.2 制作镶嵌图

利用GPS 像控点与外业调绘，并按照已经完成的航带设计对镶嵌图进行制作。需要将线路初步设计的路径方案、地名以及河名等基本信息详细标注。

针对像控点选择，则是遵循航测技术运用方面的“六点法”原则，确保像控点在室内布置合理性、准确性。GPS 的利用可以使像控点测量更加准确，并提升点位布置与点数比较的灵活性。

2.3 GPS 外业控制测量

测量人员需要按照具体需要准备好外业所需设备，基于静态作业模式，开展GPS 测量工作。坐标系统则是在原有控制网基础上将其布设层导线网，再与沿途区域符合国家标准三等以上的控制网进行连接。控制点、桩位点、转角点等其他线路上标注的点均统一使用国家坐标系。

2.4 外业测绘

GPS 外业控制测量与外业测绘二者可同步开展，其目的是缩短测量时间，减少外业测绘成本投入。将路径优化作为本次全数字化摄影测量系统在高压输电线路中运用的根本目的，以及终勘定位依据，提高外业调绘精准度。此外，应在优化处理后的路径图上将线路沿途的电力线、通讯线、房屋等信息加以准确标注。

2.5 扫描航摄信息

基于全数字化摄影测量系统运用，可实现先扫描航摄信息再处理影像资料，相较于传统航测设备，前者能够有效提升影像资料获取与处理效率。航摄信息扫描精度需要符合规定要求，有利于更好地保存电磁信息；每张黑白影像的扫描时间最长不得超过10min。

2.6 内业成图

待航摄信息扫描以及GPS 外控成果、调绘资料等均处理完成后，可在全数字化摄影测量系统中直接生成1∶10000 的正射影像图以及沿途经过区域所建变电站的1∶2000 正射影像图[2]。在全数字化摄影测量系统运用支持下，不仅在短时间内快速完成了约8 万MB 息量的成图任务，在一定程度上也有效减轻了内业人员工作负担。

利用相关软件，辅助工作人员在影像区域内自动完成三角测量，其内容包括建立图形区域、测量自动点、交互式编辑等。正射影像的生成，则是通过相应软件将矢量数据从影像信息上进行获取，矢量数据包括特征提取、特征输入与输出、半自动特征提取等内容。计算影像数据以及DTM 数据，即可形成数字正射影像，再对其进行镶嵌处理后，最终获得符合规定要求的真实正射影像。

利用辅助软件编辑影像组合、线划图、等高线、图廓线等信息，待相关信息编辑完成后，即可生成数字影像地形图。室内选线与路径优化均可将其作为参照的基础资料进行使用，帮助工作人员更加全面地了解相关情况。内业成图流程如图2 所示。

图2 内业成图流程

2.7 室内选线与路径优化

立体影像、DTM 数据、正射影像图等是室内选线时涉及使用的基础资料，可将地面信息全面且直观地进行反映。一般情况下，开展室内选线工作时，各专业人员可以借助专用眼镜对全数字化摄影测量系统上所统一的地面模型进行观看，再通过系统操作即可将任意点位的坐标、高程以及点与点之间的距离和角度等进行提取[3]。

高压输电线路建设区域内所存在的水库以及跨越的铁路、公路等相关信息均对最终路径走向确定有着直接影响。因此，需将有影响的信息在测量期间加以准确标注，方便后续测量。此外，就路径设计人员而言，不仅要详细了解该项目建设要求，也要根据技术经济指标，再结合获取的基础资料对初步设计的路径进行优化，以保证路径设计完全符合预期技术经济指标。基于全数字化摄影测量系统的路径优化流程参如图3 所示。

图3 基于全数字化摄影测量系统的路径优化流程

3 全数字化摄影测量系统运用成效分析

基于全数字化摄影测量系统运用，对比分析路径优化前后的数据变化，初步设计方案中，高压输电线路总长度为342.5km，路径优化后，线路总长度为321.7km，与初步设计方案的路径长度有效缩短了20.8km。路径得以缩短的原因，与以下几方面内容有着密切联系：①航片及输出的正射影像图中所包含的地物、地貌等均为最新的信息数据，且将转角点坐标精度控制在最小偏差范围内，并运用全数字化摄影测量系统对路径方案加以优化，以此保证路径走向确定合理性。②本次高压输电线路中尽可能多使用小转角，也是满足路径长度有效缩短要求的另一关键要素[4]。

从整体上来看，全数字化摄影测量系统的运用，不仅为路径优化提供了更为直观地测绘资料，也减少了起始点境内一次线路跨越，其跨越点、跨越位置的布设与选择与沿途地势地形更加协调。相较于以往测量手段的运用，数字化摄影测量系统所采用的作业模式以及作业流程与前者有着较大差异，但却大幅度提升了作业效率以及工期缩短。基于路径优化对比全数字化摄影测量系统与传统测量方法运用成效如表1 所示。

表1 基于路径优化对比全数字化摄影测量系统与传统测量方法运用成效

从表1 统计的各项数据来看，运用全数字化摄影测量系统辅助完成路径优化所耗时间为11d，传统测量方法所耗时间是前者的好几倍。全数字化摄影测量系统在实际运用过程中，因配套仪器的超高精度优点，能够极其精确地绘制出目标物的形状，通过呈现“真实形状”，从而实现精确的尺寸测量和外观检测，为路径优化提供更为直观地基础数据参考。与此同时，可以根据内业与外业需求选择控制器类型，提供用户高自由度编程的环境以及自行开发的选择，加上该系统中所附带的辅助软件，可实现短时间内快速获取与处理影像资料，以便更加直观地对工程造价进行控制，规避工程造价超预算风险。并满足依据摄影测量内业时对点位选取方式的不同，采用不同的高程数据采集方法的需求。为作业测绘的高效率开展提供了保证，对保障数字测绘地理信息作业质量和成果质量也起到了重要作用，使高压输电线路项目实施完全满足国家建设与社会需要[5]。

从经济效益来看，有效缩短的路径长度，按照每公里造价100 万元对成本进行计算，其成本投入明显减少约2000 万元，进一步提高了高压输电线路项目投资经济效益。

从社会效益与环保效益来看，路径选择与走向确定，优化后能够减少沿途民居搬迁的数量以及农村耕地的占用，各跨越点的合理选择，也有效降低了高压输电线路后期施工对周边环境与居民生活的负面影响。

4 结语

综上所述，从目前高压输电线路工程建设情况来看，线路勘测设计是该类型工程项目实施中的关键环节，直接决定着工程造价。通过需要运用航测技术对高压输电线路进行勘测，如全数字化摄影测量系统，既能减少线路勘测时间，又能为后期线路维护与管理提供数据支持，进一步提高工程建设经济效益、环保效益以及社会效益。