航空攝影測量技術在電力工程測量中的應用

沈浩 趙智乾

摘要：由于電力線路工程在建設過程中往往需要對較大范圍的工程區(qū)域進行航攝測量，而無人機航測技術不僅適應條件要求相對較低，應用比較靈活，同時其技術成本也相對較低，因此電力線路工程的建設單位要充分結合電纜工程的實際情況，準確把握無人機航測中的像控點布設、圖像數(shù)據(jù)采集、空三加密、數(shù)據(jù)處理以及場景構建等測圖技術要點，全面提高航測數(shù)據(jù)的準確性。

關鍵詞：航空攝影測量技術;電力工程;測量應用

1無人機攝影測量系統(tǒng)構成及測量原理

1.1無人機攝影測量系統(tǒng)構成

無人機攝影測量在當前工程測繪中發(fā)揮著重要作用。從結構組成來看，無人機攝影測量系統(tǒng)涵蓋硬件、軟件兩部分。硬件系統(tǒng)不僅包含無人機、機載設備等內容，同時涉及地面站和傳感系統(tǒng)等單元。軟件系統(tǒng)包含航線設計系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、遠程監(jiān)控系統(tǒng)、航空攝影檢查以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等重要組部分[1]。在實際測量中，無人機飛行平臺、機載設備的應用為無人機攝影測量工作開展創(chuàng)造了基本的載體環(huán)境，在實際測量中，基于軟件系統(tǒng)設計航線、航攝覆蓋檢查、數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)裙δ艿膶崿F(xiàn)，無人機測量系統(tǒng)平行飛行和程控姿態(tài)穩(wěn)定性得以有效保證，有效地保證了無人機軟件攝影測量的整體效率和質量。

1.2無人機攝影測量的基本原理

使用無人機獲得地面的影像資料是無人機攝影測量的基本工作原理。在實際測量中，無人機內部安裝了機載計算機控制系統(tǒng)，同時配置多個傳感器鏡頭，這些鏡頭處于不同的方向。無人機到達預定航道后，這些傳感鏡頭就會不同角進行地面取像，準確獲取同一地物的多項攝影數(shù)據(jù)，為后期數(shù)據(jù)聯(lián)網平差處理奠定了基礎。攝影測量中，無人機主要是通過無線遙感設備進行控制的。針對攝像機獲取的資料，可在現(xiàn)代通信手段的支撐下，將其傳輸給地面站的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，最終，經數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的系統(tǒng)分析和校正，確保了攝影測繪地形圖的有效生成。在無人機攝影測量中，應就攝像機的精度進行合理控制。譬如，針對電力工程測量，工作人員多采用1∶2000比例尺，該條件下，攝影機單鏡頭的像素數(shù)量多控制在2000萬像素以上，這有效地提升了攝影測量效果，滿足了電力工程建設需要，并為電力線路路徑規(guī)劃和障礙規(guī)避創(chuàng)造力有利條件[2]。

2無人機航空攝影測量要點

2.1確保數(shù)據(jù)采集準確，處理數(shù)據(jù)合理

在工程測量當中應用無人機航空攝影測量技術，為了確保傳遞回來的數(shù)據(jù)具備較高的準確性，在實際應用過程中，相關工作人員就必須先對無人機獲取到的信息等進行全面的檢查。嚴格按照采集方法實施數(shù)據(jù)收集，如果在采集過程中發(fā)現(xiàn)不合理的地方，必須及時停止采集工作，第一時間找出問題根源。與此同時，為了保證在遭遇突發(fā)情況時能夠冷靜對待，推進測量工作的穩(wěn)步進行，工作人員必須不斷提高自己的專業(yè)能力，確保拍攝方法掌握全面。在進行數(shù)據(jù)分析過程中，工作人員必須嚴格計算每一項數(shù)據(jù)，進而得到最終可靠的數(shù)據(jù)。

2.2進行質量檢查，確保成果更加準確

為了確保工程測量最終結果可靠，在應用無人機航空攝影測量技術過程中，工作人員必須認真做好拍攝結果的分析，同時把控好拍攝過程的質量，促使每個環(huán)節(jié)工作有序推進，對每一項測量的結果都應該深入核對與分析。另外，還應該對測量企業(yè)的工作質量進行全面的調查，如果發(fā)現(xiàn)違規(guī)操作，必須即刻停止驗收，進行反饋[3]。

3測量應用過程

3.1空中三角測量

空中三角測量是傾斜數(shù)據(jù)處理的核心步驟，利用影像 POS 數(shù)據(jù)采用區(qū)域網平差以投影中心點、像點和相應的地面點三點共線為條件，作為一個整體進行平差，剔除誤差較大的噪聲點;對外業(yè)采集的主控點和像控點進行預處理，在區(qū)域網平差成果上進行刺點，對刺點誤差較大的點進行多次微調，影像邊緣刺點要保持 2 cm 的距離[4]。

3.2密集匹配

密集匹配技術作為三維重建重要技術，其核心是先利用 Mean shift 分割方法進行色彩分割，分割成顏色均勻的區(qū)塊使分割出來的每一個小塊都處于一個物體表面，綜合采用 SIFT、Roberts、Canny、Edge-dog 等算子對區(qū)塊進行特征提取。運用 DAISY算子進行描述結合 K-d 樹進行特征匹配，利用極線進行約束并進行指導匹配，傾斜攝影測量采用密集匹配技術提高了特征匹配的精度。

3.3實景三維建模

實景三維建模通過多個傳感器多個角度采集物體的影像信息，與機載 GPS 接收機和高精度 IMU 高度集成，同時獲取多角度影像的位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)。利用專業(yè)軟件經過空三加密、區(qū)域網整體平差、多視影像密集、構建三角網 TIN、創(chuàng)建白模、紋理自動映射進行三維重建，快速制作地物的實景三維模型，具有反映地物周邊的真實情況[5]、可以實現(xiàn)單張影像量測，采集建筑物側面紋理信息、數(shù)據(jù)量小易于網絡發(fā)布的優(yōu)點。

3.4電力測繪成果制圖

本工程屬于某 330 k V 輸變電工程，項目包含一個 330 k V 變電站和兩回同塔四回線路的勘測設計。明確提出采用三維數(shù)字化設計，路徑走廊有廠區(qū)、鐵路、居民區(qū)、管線等復雜地物，傳統(tǒng)的攝影測量無法顯示側面紋理信息無法滿足業(yè)主對三維數(shù)字化設計成果的定制要求，基于傾斜攝影測量技術生成實景三維模型具有精度高、質量好、紋理信息豐富的突出的特點，利用實景三維模型極大提高三維數(shù)字化正向設計制圖質量，電力測繪成果主要包括繪制平斷面圖、塔基地形圖、跨房圖、路徑圖等主要成果，其成果如圖 1所示。

4總結

在電力線路工程建設中應用無人機航測技術能夠有效提高攝影測量的效率和質量，為電力線路工程提供更加全面、高精度的影像數(shù)據(jù)，降低航攝測量的成本，因此電力線路工程的設計規(guī)劃以及施工單位要對無人機航測技術進行更加深入的研究，加強技術創(chuàng)新，提高無人機航測技術應用的適應性和有效性，推動我國電力線路工程建設的現(xiàn)代化發(fā)展。

參考文獻：

[1]王新，王旭，王新濤，張龍.航空攝影和GPS-RTK測量技術在白云湖水庫建設工程測量中的應用[J].磚瓦，2020（07）：87-88.

[2]吳維國，宋慶志，束慶波，魏茂榮.無人機傾斜攝影測量技術在復雜電力工程勘測中的應用[J].通訊世界，2020，27（01）：229-230.

[3]鄧燕君.無人機傾斜攝影測量技術在電力工程中的應用[J].通訊世界，2019，26（02）：170-171.

[4]胡念念，孟敏.無人機航空攝影測量技術在電力工程測量中的運用初探[J].低碳世界，2018（12）：62-63.