無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在特高壓輸電線路路徑優(yōu)化中的應(yīng)用研究

丁亞洲（湖北省電力勘測設(shè)計(jì)院）

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在特高壓輸電線路路徑優(yōu)化中的應(yīng)用研究

丁亞洲（湖北省電力勘測設(shè)計(jì)院）

隨著時(shí)代的進(jìn)步、科技革命的產(chǎn)生，電子信息技術(shù)飛速發(fā)展，數(shù)字化測繪技術(shù)成為我國工程測量的重要工具，尤其是在高壓輸電線路路徑的設(shè)計(jì)中。傾斜攝影技術(shù)是具有高科技含量的最新技術(shù)，其與無人機(jī)的相互結(jié)合，更是將三維建模優(yōu)勢發(fā)揮到最大。無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)目前已經(jīng)成為特高壓輸電線路路徑設(shè)計(jì)的主要建模工具，充分保證測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)，幫助測量工作順利展開。本文首先對傾斜攝影技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行概述，然后分析無人機(jī)與傾斜攝影技術(shù)結(jié)合的優(yōu)勢，重點(diǎn)探究其在特高壓輸電線路路徑優(yōu)化中的作用，以期今后在我國電路路徑優(yōu)化中的應(yīng)用提供有價(jià)值的參考。

無人機(jī)；傾斜攝影技術(shù)；特高壓輸電；線路優(yōu)化

電力是支持經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的因素，目前，隨著我國綜合國力的不斷增強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)水平快速提升，國內(nèi)電力需求急劇上升。在2011年，我國電網(wǎng)規(guī)模就已經(jīng)超越美國，居于世界首位，為適應(yīng)這一現(xiàn)狀，必須加緊相關(guān)電力工程的建設(shè)，盡快配備相關(guān)配套設(shè)施。由于我國幅員遼闊、地形復(fù)雜，并且各地區(qū)的資源分布與地區(qū)發(fā)展?fàn)顩r不匹配?！?00kV直流及1000kV交流及以上等級(jí)的特高壓輸電線路能大大提升我國電網(wǎng)的輸送能力，滿足跨區(qū)用電的需求，是國家大電網(wǎng)發(fā)展的重頭戲。無人機(jī)最早應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，隨著數(shù)字化測繪技術(shù)的不斷發(fā)展，以及其與傾斜攝影技術(shù)的結(jié)合，使其在特高壓線路路徑優(yōu)化中起到關(guān)鍵的建模作用。

1 無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)代數(shù)字化測繪技術(shù)是目前我國工程測量中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，也是最主要的技術(shù)，對工程測量行業(yè)貢獻(xiàn)突出。數(shù)字化測繪技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)眾多，不僅能夠提高測繪成圖精度，對不同要素進(jìn)行分析，使測繪圖多樣化、直觀化，而且能夠提升經(jīng)濟(jì)效益與產(chǎn)品的核心競爭力。傾斜攝影技術(shù)是一項(xiàng)新興的數(shù)字化測繪技術(shù)，相對于傳統(tǒng)的測量技術(shù)，它的可測量范圍更廣、可測量精度和清晰度更高，無人機(jī)傾斜攝影機(jī)技術(shù)則更加注重三維建模，有效提高測量工作效率。

傾斜攝影測繪技術(shù)的應(yīng)用，大大加快了我國工程測量行業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程，不僅使得工程測繪不再停留在傳統(tǒng)模擬測量、手繪圖紙的階段，解決了以前的棘手問題，更使得整個(gè)行業(yè)的工作效率大幅提升，產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。傾斜攝影測繪技術(shù)由計(jì)算機(jī)代為處理測量數(shù)據(jù)，更為精確快捷，能夠?qū)Λ@取的位置信息進(jìn)行高精度解析，并且能夠形成數(shù)據(jù)共享的信息化機(jī)制[1]。

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的三維模型，是在經(jīng)過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對所采集位置、高度、地勢等信息綜合分析后得到的。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在輸出數(shù)字測繪圖和三維模型之前，首先要錄入測量數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的綜合處理，最后結(jié)合地形空間數(shù)據(jù)輸出模型?？偟膩碚f，這是一種由計(jì)算機(jī)輔助的、全解析的出圖方式。這種出圖方式大大提升了測量工作效率，極大地縮短了測量工期，以最經(jīng)濟(jì)的成本高效率完成測量工作（見圖1）。

圖1 智慧城市建設(shè)三維模型

21世紀(jì)是信息科技的時(shí)代，大數(shù)據(jù)、云數(shù)據(jù)等概念不斷涌現(xiàn)，城市化進(jìn)程不斷加快，我國也陸續(xù)開展了近300座智慧城市建設(shè)試點(diǎn)，這些都使得三維模型的市場需求迅速擴(kuò)大，同時(shí)也為傾斜攝影技術(shù)的發(fā)展帶來新的機(jī)會(huì)。當(dāng)然，我國目前的無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)還沒有達(dá)到完全成熟的地步，也意味著一定的挑戰(zhàn)。巨大的潛在建模需求就像是一片藍(lán)海，激勵(lì)著企業(yè)不斷創(chuàng)新和開拓。

2 無人機(jī)與傾斜攝影技術(shù)的優(yōu)勢

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)眾多，不僅降低了建立三維模型的成本，提高了建模效率，更將所采集信息的精度提升到另一個(gè)水平，而且該系統(tǒng)的操作較為簡便，對于場地的要求也不算太高。

圖2 執(zhí)行傾斜攝影任務(wù)的無人機(jī)

在特高壓輸電線路的建設(shè)過程中，必然會(huì)途徑部分房屋建筑，當(dāng)輸電線路的最佳位置無法避開房屋建筑時(shí)，就會(huì)對工程房屋進(jìn)行拆遷。由于實(shí)地測量的精度存在較大誤差，而且工作量太大。因此，目前一般采用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)來統(tǒng)計(jì)被拆遷房屋建筑的數(shù)量。通過三維模型的建立，不僅能夠?qū)ㄖ菍訑?shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對于建筑的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)也都能夠進(jìn)行記錄[5]。

與傳統(tǒng)的攝影勘測技術(shù)相比，建立三維模型具有以下優(yōu)勢：

2.1 還原一個(gè)真實(shí)的世界

與傳統(tǒng)手工三維模型和實(shí)景三維模型不同，在進(jìn)行傾斜攝影工作時(shí)，無人機(jī)搭載傾斜攝影云臺(tái)在低空繞行，云臺(tái)的捕捉器十分靈敏，能夠清晰地記錄下地面的建筑，植被等的數(shù)據(jù)[2]。數(shù)據(jù)被傳入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以后，經(jīng)過專門軟件的處理，就能夠建立三維模型，將所拍攝地域的真實(shí)面貌多角度全面展現(xiàn)，還原精度極高。

2.2 使用成本降低

圖像是最生動(dòng)直接的表心形式，三維立體模型更是給人幾乎與真實(shí)世界無差別的體驗(yàn)，這就意味著它必將有更大的發(fā)展空間。利用傾斜攝影技術(shù)搜集數(shù)據(jù)，建立三維模型，正在成為測繪新趨勢。成本的相對低廉，也加速了傾斜攝影技術(shù)的發(fā)展，用戶門檻降低，工期被最大限度縮短，工作效率得到極大的提高。

2.3 地質(zhì)災(zāi)害模擬

在特高壓輸電線路的建設(shè)過程中，輸電路徑的設(shè)計(jì)是極為重要的一環(huán)，為了最大限度減輕地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，對輸電站和電網(wǎng)造成無法估量的損失，可以在路徑設(shè)計(jì)時(shí)就通過地質(zhì)災(zāi)害模擬，來進(jìn)行提前的規(guī)劃的防控。傾斜攝影技術(shù)的三位模型恰恰能夠提供在這一功能，通過遙感監(jiān)測裝置來模擬地質(zhì)災(zāi)害系統(tǒng)。

3 優(yōu)化特高壓輸電線路路徑

前文已經(jīng)對無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的優(yōu)勢進(jìn)行了分析，接下來筆者將對該項(xiàng)技術(shù)在特高壓輸電線路路徑中的優(yōu)化應(yīng)用做出重點(diǎn)分析：

3.1 測量地物之間的空間位置關(guān)系

傾斜攝影技術(shù)不同于傳統(tǒng)的正面攝影技術(shù)，能夠從不同角度對地面系統(tǒng)的物體進(jìn)行全方位拍攝，可以準(zhǔn)確的度量地面系統(tǒng)中各建筑、植被之間的距離，以及其各自的高度、長度、寬度。傾斜攝影技術(shù)能夠多角度的對所拍攝系統(tǒng)的物體進(jìn)行量測，通過采集不同角度的不同數(shù)據(jù)，對較為復(fù)雜的物體進(jìn)行建模分析。析，利用三維模型進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害模擬，最大限度地降低輸電線路的建設(shè)損失。從另一方面來說，也能夠幫助建設(shè)人員盡量避開高密度林區(qū)，減少植被的砍伐，維護(hù)自然和平。

圖3 傾斜攝影量測

3.3 降低測繪成本，提升經(jīng)濟(jì)效益

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)代數(shù)字化測繪技術(shù)可以將測量數(shù)據(jù)進(jìn)行資源共享，同時(shí)在資源的保存與傳送方面的成本也相對低廉。在傳統(tǒng)的三維模型建立技術(shù)中，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，可能導(dǎo)致整份測繪圖都會(huì)作廢，而無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的多角度信息量測，很好的規(guī)避了這一缺陷。與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合使用，使其在出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)能夠進(jìn)行較為方便的改動(dòng)，避免冗余的過程加大工作人員的工作量，提升輸電線路建設(shè)工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

隨著信息時(shí)代的到來，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，無人機(jī)的使用逐漸從軍事領(lǐng)域衍生到部分民用領(lǐng)域，無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)得到飛速發(fā)展。對于新時(shí)代的我們來說，電是必不可少的，不僅工業(yè)用電量需求加劇，民用電量需求也在不斷上升，電力的高效輸送已經(jīng)成為亟待解決的問題，必須加快電網(wǎng)設(shè)施的建設(shè)。無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)正是因?yàn)槿S模型的高精度建立，而被廣泛應(yīng)用到特高壓輸電線路的路徑優(yōu)化設(shè)計(jì)中。

[1]郭耀煌.分析無人機(jī)攝影測量技術(shù)在輸電線路工程中的應(yīng)用[J].地球，2015（5）：126，373.

[2]夏 誠.淺析無人直升機(jī)在特高壓輸電線路應(yīng)用中的安全風(fēng)險(xiǎn)[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2015（23）：44～45.

[3]楊成順，楊 忠，葛 樂，等.基于多旋翼無人機(jī)的輸電線路智能巡檢系統(tǒng)[J].濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，27（4）：358～362.

[4]董選昌，曲烽瑞，張記權(quán)，等.基于傾斜攝影對輸電架空線走廊三維重建關(guān)鍵設(shè)計(jì)[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016（12）：13～14.

[5]王 偉，黃雯雯，鎮(zhèn) 姣，等.Pictometry傾斜攝影技術(shù)及其在3維城市建模中的應(yīng)用[J].測繪與空間地理信息，2011，34（3）：181～183.

傳統(tǒng)模擬測繪技術(shù)多采用手工建立模型或者實(shí)體三維模型的方式，測繪圖的成圖精度存在一定誤差，而傾斜攝影測繪技術(shù)能夠?qū)⑦@種誤差降到最低，大大提高了模型的建立精度。傾斜攝影測繪技術(shù)在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)能夠通過特殊技術(shù)對所測坐標(biāo)進(jìn)行三維選取并快速進(jìn)行自動(dòng)存儲(chǔ)，在工程測量的第一步就保證測量精度。此外，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的高精度處理模式能夠最大限度降低計(jì)算誤差，進(jìn)一步保證三維測繪的最終成體精度。

3.2 模型直觀，精確分析地表植被間的關(guān)系

在進(jìn)行工程測量時(shí)，涉及到的要素頗多，通過采用傾斜攝影測繪技術(shù)，能夠針對不同地表狀況，選取不同要素進(jìn)行分析，搜集全面的信息，進(jìn)而產(chǎn)生最能符合要求的數(shù)字測繪圖，建立直觀的三維模型，將測繪對象主要的外貌及形象進(jìn)行最大程度的再現(xiàn)，讓工程測量的工作人員能夠更加清晰地了解測繪對象。

通過傾斜攝影技術(shù)的三維模型，能夠清晰地觀測到地面植被的情況，技術(shù)人員可以通過對植被高度、距離等數(shù)據(jù)的分

TM75

A

2095-2066（2016）24-0101-02

2016-8-15

丁亞洲（1983-），男，高級(jí)工程師，碩士研究生，主要從事攝影測量與遙感、GIS相關(guān)技術(shù)在工程中的應(yīng)用研究工作。