花春亮，王 彬，王 巍

(中國能源建設(shè)集團(tuán)甘肅省電力設(shè)計(jì)院有限公司，甘肅 蘭州 730050)

0 引言

光伏扶貧是實(shí)施精準(zhǔn)扶貧、精準(zhǔn)脫貧的重要舉措，從光伏產(chǎn)業(yè)角度看，實(shí)現(xiàn)了拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、光伏應(yīng)用與農(nóng)村資源的有效利用，甘肅省內(nèi)扶貧光伏建設(shè)場(chǎng)地多選址荒蕪的山區(qū)，許多集中式扶貧光伏勘察設(shè)計(jì)項(xiàng)目體量大、要求高、任務(wù)重，傳統(tǒng)的人工測(cè)圖和無人機(jī)立體測(cè)繪地形圖在進(jìn)度上難以滿足業(yè)主的時(shí)間節(jié)點(diǎn)要求，為了適應(yīng)集中式扶貧光伏電站工程進(jìn)度，尋求一種高效的內(nèi)業(yè)測(cè)圖模式提高無人機(jī)測(cè)圖的效率就顯得尤為重要。無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)通過搭載多鏡頭從多角度、多尺度獲取地表真實(shí)信息,在一定程度上降低了地形起伏對(duì)測(cè)圖精度的影響，利用建模軟件生成實(shí)景三維模型可以快速進(jìn)行裸眼三維測(cè)圖，極大提高了光伏測(cè)圖的效率。

1 傾斜攝影測(cè)量技術(shù)原理

目前無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的是傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，傾斜攝影測(cè)量技術(shù)通過搭載多鏡頭、從多角度、多尺度獲取地表信息，輔助以高精度定位定姿系統(tǒng)(position orientation system，POS)數(shù)據(jù)，經(jīng)空三處理后生成數(shù)字高程模型，其核心特征在于多鏡頭同時(shí)曝光同時(shí)攝影分別存儲(chǔ)記錄影像數(shù)據(jù)[1-2]；傾斜攝影測(cè)量技術(shù)與傳統(tǒng)正射航空攝影測(cè)量技術(shù)相比，優(yōu)勢(shì)在于多角度、多方位對(duì)地表信息進(jìn)行采集存儲(chǔ)，在后期數(shù)據(jù)處理方面更多依賴傾斜攝影的密集匹配技術(shù)。

2 傾斜攝影測(cè)量技術(shù)路線

傾斜攝影測(cè)量平臺(tái)其核心組成包括：無人機(jī)、飛行控制系統(tǒng)、傾斜航攝儀及POS系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)處理聯(lián)合平差時(shí)需充分考慮影像間的幾何變形和遮擋關(guān)系，結(jié)合POS系統(tǒng)提供的多視影像外方位元素，建立連接點(diǎn)和連接線、控制點(diǎn)坐標(biāo)、GPS/IMU 輔助數(shù)據(jù)的多視影像自檢校區(qū)域網(wǎng)平差的誤差方程[3-4]，通過聯(lián)合解算，確保平差結(jié)果的精度；完整傾斜攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理包含相機(jī)檢校、數(shù)據(jù)預(yù)處理、多視影像密集匹配、空三加密區(qū)域網(wǎng)平差、實(shí)景三維建模等關(guān)鍵內(nèi)容，傾斜攝影測(cè)量技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 傾斜攝影測(cè)量技術(shù)路線

3 工程應(yīng)用實(shí)例

3.1 測(cè)區(qū)自然地理概況

永靖光伏測(cè)圖項(xiàng)目位于永靖縣東北方，光伏電站項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模35.581 MWp，測(cè)圖面積12 km2，測(cè)區(qū)海拔高低懸殊，地形復(fù)雜，山川交錯(cuò)，河谷縱橫，屬于盆地邊沿的次高山群及高原淺山丘陵區(qū)，大部分地區(qū)被黃土覆蓋，地勢(shì)北高南低，受季節(jié)性降雨影響，河流沖刷嚴(yán)重，地表溝壑，交通條件極差。

3.2 工程準(zhǔn)備

接受測(cè)圖任務(wù)后，收集測(cè)區(qū)相關(guān)地形圖、控制點(diǎn)、水文氣象等資料，在開源的谷歌地球、奧維地圖下載測(cè)區(qū)的高分辨遙感影像，根據(jù)成圖精度和測(cè)區(qū)地形起伏情況室內(nèi)設(shè)計(jì)布點(diǎn)方案，依據(jù)室內(nèi)布點(diǎn)方案外業(yè)布設(shè)控制點(diǎn)和一定數(shù)量的檢查點(diǎn)如圖2所示，同時(shí)完成測(cè)區(qū)房屋、電力線、管道等重要地物的調(diào)繪任務(wù)。

圖2 控制點(diǎn)地標(biāo)圖

3.3 傾斜影像獲取

傾斜影像通過無人機(jī)平臺(tái)搭載固定角度的傾斜相機(jī)在測(cè)區(qū)上空拍攝相片獲取的。根據(jù)1∶1 000 地形圖成圖規(guī)范和三維建模對(duì)數(shù)據(jù)的要求，原始像片空間分辨率為 10 cm。無人機(jī)相對(duì)航高800 m，東西向共飛行 6 條航線，為保證測(cè)區(qū)山谷的紋理信息采集精度，旁向重疊度設(shè)置為70%，航向重疊度為80%，按照《1∶500 1∶1 000 1∶2 000地形圖航空攝影規(guī)范》對(duì)傾斜影像數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)檢，確保數(shù)據(jù)滿足質(zhì)量要求，其無人機(jī)航測(cè)任務(wù)示意圖如圖3所示。

圖3 無人機(jī)航測(cè)任務(wù)示意圖

3.4 實(shí)景三維建模

利用相關(guān)實(shí)景三維建模軟件處理傾斜攝影數(shù)據(jù), 將無序的影像在空間中相互對(duì)齊并構(gòu)建與真實(shí)狀態(tài)下相接近的統(tǒng)一的空間模型，經(jīng)過區(qū)域網(wǎng)整體平差、多視影像密集、構(gòu)建三角網(wǎng)、創(chuàng)建白膜、紋理自動(dòng)映射生成實(shí)景三維模型[5]，第一步需要對(duì)影像進(jìn)行空三加密操作，控制點(diǎn)和POS數(shù)據(jù)的精度直接影像空三加密的質(zhì)量，結(jié)合外業(yè)調(diào)繪成果在實(shí)景三維模型上標(biāo)注重要的地物和高程點(diǎn)，如圖4所示為測(cè)區(qū)實(shí)景三維模型，如圖5所示為滿足規(guī)范要求的測(cè)區(qū)1∶1 000數(shù)字化地形圖成果。

圖4 永靖光伏實(shí)景三維模型

圖5 永靖光伏1∶1 000地形圖

4 精度評(píng)定

本次永靖光伏測(cè)圖項(xiàng)目測(cè)區(qū)布設(shè)主控點(diǎn)46個(gè)平高控制點(diǎn)，26個(gè)控制點(diǎn)參與空中三角測(cè)量，其余的20個(gè)點(diǎn)作為檢查點(diǎn)，按照規(guī)范要求地形圖質(zhì)量檢查元素包括平面精度、高程精度、地理精度、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)性正確性、整飾質(zhì)量及附件質(zhì)量； 根據(jù)DL/T 5138—2014《電力工程數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量規(guī)程》要求對(duì)在地物點(diǎn)和高程注記點(diǎn)進(jìn)行精度檢查。

表1 檢查點(diǎn)平面和高程誤差統(tǒng)計(jì) cm

5 結(jié)語

依托傾斜攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行可研階段路徑方案比選，利用實(shí)景三維模型進(jìn)行精修平斷面，使用精修平斷面地形數(shù)據(jù)進(jìn)行桿塔排位、輸電線路實(shí)景三維漫游。工程應(yīng)用表明傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在永靖光伏測(cè)圖中提高勘察設(shè)計(jì)的效率，滿足業(yè)主單位對(duì)實(shí)景三維模型精度的要求。