无人机技术在电力勘测设计中的工程应用研究

发表时间:2020/5/25   来源:《中国电业》2020年第3期   作者:宋柯辉
[导读] 随着无人机技术的不断发展,不断的应用于各个领域,
        摘要:随着无人机技术的不断发展,不断的应用于各个领域,并提供了完整、科学、合理的数据,使数据更加的精确化。加强无人机技术在电力勘测设计中的工程应用,不仅仅能够提高电力工程的工作效率,而且能够提高电力工程勘测设计的质量,进而促进电力我国工程勘测行业的发展。本文就无人机技术在电力勘测设计中的工程应用进行了系统分析及总结,以期为相关业内人员提供些许借鉴。
        关键词:无人机技术;电力勘测设计;工程应用
       
        1无人机航测技术概述
        1.1技术原理
        无人机航测技术是在传统摄影测量技术的基础上发展起来的,它们的基本原理是一致的。它是以无人机作为摄影平台,搭载数码相机沿飞行航线对地拍摄相片,通过内业数据处理软件生产数字测绘产品。利用无人机航测技术可以制作各种高分辨率的数字正射影像图和多种大比例尺数字线划图,还可以利用倾斜摄影技术进行实景三维建模。
        1.2作业流程
        无人机航测作业流程包括接收任务,飞行前准备,航拍摄影,数据处理,成果输出与质检等。接收任务后,应了解测区的自然地理概况,必要时需现场踏勘,并收集和分析已有测绘资料,进行技术设计。飞行前除了做好软硬件各方面的准备,还应规划好飞行架次并布设航线,合理设置航高、影像重叠度等重要参数。无人机航测过程中,通过快拼影像等手段检查飞行质量。为将成果纳入到地理坐标系下并保证成果的精度,还需进行像片控制测量。外业数据获取完成后,利用专业软件进行数据处理制作各种数字测绘产品,并对产品进行编辑和质检等,最后提交合格的成果。
        2无人机技术在电力勘测设计中的工程应用优势
        2.1勘测成本低
        在电力勘测工作中,首先要进行考虑的一个问题就是勘测过程的成本。无人机本身的成本低,且购买之后可以重复多次的使用。传统航测工作一般是租用飞机进行,多次的租赁会造成大量的不必要支出,这也是传统航测使用频率较低的原因之一。除此之外,随着技术的发展,当前无人机的动力源已经不再使用油动力,而是开始使用电池作为动力,极大的降低了无人机的重量以及飞行的灵活性,也有效的提升了无人机勘测过程对环境的友好性,满足当前我国所提倡的生态友好发展观。
        2.2航测作业效率高
        传统的高空航测工作的飞行高度高,所能获得的航测图片像幅大,满足了当前大规模电力线路测绘中的需求。但是高空测绘工作容易受到云量等天气因素的影响,对航摄工作的进行效率以及进行质量有很大的影响。无人机测绘工作一般是低空进行,受到云量的影响小,且其通过灵活的转场以及移动能力弥补了像幅小的问题,也可以满足当前电力勘测工作的进行需求。
        2.3数据处理效率高
        在传统航测工作之中,空三加密是较为复杂的测绘环节,对于测量人员的技术素养和测绘经验有着较高的要求。空三加密直接影响后续的测绘数据精度,因此这一环节对测量时间以及测量人员有着较高的需求,是传统航测工作中的重点项目之一。当前的无人机技术由于影像数量增加,传统加密方式难以满足实际需求,推动了当前新的加密方法的研究。当前技术人员借助计算机技术直接实现了对测绘图像的处理,避免了像幅、抖动以及重叠度等多方面因素对测绘数据精确度的影响,极大的提升了测绘数据处理效率,保证测绘数据的准确度。
        3无人机技术在电力勘测设计中的工程应用
        一般情况下,无人机航摄测量在具体应用过程中可以分为三个阶段来进行,分别为:摄影计划规划、建立起测区调控控制网、后期的内页数据加密处理等等。
        3.1摄影计划规划
        在执行飞行任务之前,需要对测绘区域进行踏勘,了解测绘面积、地形等,并根据踏勘结果将测绘区域划分成若干子区,设计航线图。将设计飞行高度、航向、航线、旁向和航向重叠度等内容标注在航线图中。这样才能够确保测量顺利完成。

摄影规划主要包括航带规划设计以及测区范围规划两部分。
        (1)航线规划设计
        对无人机的航线进行规划设计,例如飞行航向航线,飞行驾次时间、飞行航测高度以及航测天气选择等,另外,还需要根据电力工程航测区域的海拔、地形、面积以及区域存在的建筑物数量和密度等按照一定的比例制定航线图,通过制定完善可靠的航线,保证航测数据有效,准确,无死角。
        (2)测区范围规划
        进行测量区域整个线路的规划设计是确保得到输配电线路完整、准确数据的前提和基础。在具体规划过程中可以将所要测量的输配电线路作为两边等宽的长条带状目标来看待,并且要确保四个角处在标准范围之内,只有这样才能够确保无人机可以对其进行测量。然后要根据无人机具体的飞行距离、飞行时间以及飞行速度等参数确定出航拍的频率和顺序。对于那些曲率相对较多的线路来说,可以将其划分成为多个航带来进行分别测量。
        3.2测区控制网建设
        为了确保无人机在飞行过程中对测绘区域全面覆盖,需要对测绘区域进行控制点的布设工作。地面控制点布设一般按照区域网四角布设平面控制点,在布设过程中需结合航线间距、旁向和航向重叠度进行。在不同飞行区块的结合部位需要布设地面控制点,可以有效的提高影像拼接质量。在进行测量控制网建设过程中一定要根据实际情况来进行,要充分参照输配电线路的长短来进行。只有这样才能够确保通过无人机航摄所得到的图像以及数据的准确性和可靠性。
        3.3无人机航摄影像数据处理
        (1)影像比例纠正。
        无人机所配备的相机坐标和所得影像的坐标是有差异的,所以为了确保所得影像数据的准确性需要对影像实施畸变差纠正。根据待测地区的地形条件,结合比例尺要求,设计好无人机的航飞路线,确定好无人机的起落位置,选择适宜的摄影设备、测绘方法,从而达到工程规划设计需要的地形图比例尺和精度。
        (2)空三加密测量
        无人机航测过程中势必存在拍摄空白区域,如遮挡严重的区域可形成死角等,使得测绘区域局部的测量精度达不到航测的基本要求。基于此种情况,可以通过空三加密处理消除上述问题。空三加密是以航拍影像外的方位元素进行准确预算,结合计算机处理技术将测绘区域的干扰因素剔除,进而获得贴近真实情况的数据信息。因此,空三加密测量不仅能够有效的消除上述测量空白区的弊端,还能够提高电力工程测量精度,使得地形地貌条件差的测绘区域获得更高的精度。
        (3)DOM、DEM生成制作。
        根据获取的数据和图像信息以及空三加密的结果,借助计算机和相关软件,构建数字高程模型和制作数字正射影像图。利用DEM对原始图像进行校正,使得测量区域内的正射影像无缝连接和无损变形。通过应用绘图软件,能够对拼接图像进行自动着色,完成DOM、DEM的制作,然后对其进行裁剪、绘制,从而满足图像尺寸的要求。并计算误差,判断生成的DOM的精度是否满足要求。
        结束语:
        总而言之,将无人机摄影测量技术应用到电力工程勘测上,具有的获取数据高效快捷、所需投入的人力物力低、不受空间环境等的限制、精度高等特点。在未来的发展中,技术人员可以将红外成像、光谱成像以及遥感等技术引入无人机航测技术中,进一步优化航测工作的质量和数据的全面性,推动无人机技术在电力勘测设计中的应用。
        参考文献:
        [1]周坤,周鹏程,鲁程程.利用无人机进行线路设计的勘测技术研究[J].机电信息,2019(27):24-27.
        [2]刘瑞,史哲,徐强胜,刘靖波,张鸥,栾凌.基于低空无人机的电力线路控制测量与路径优化研究[J].科技资讯,2019,17(05):60-61.
        [3]杨扬.测绘工程测量中无人机遥感技术运用分析[J].现代物业(中旬刊),2019(05):60.
       
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