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无人机航测在变电站选址中的应用

发表时间：2021/3/16 来源：《中国科技信息》2021年2月作者：唐博

[导读] 变电站的位置对其后续的运行至关重要；传统的选址方法是组织专业技术人员对拟建选址区域进行初选和比较，最终完成选址工作。但是，受视觉等客观因素的限制，选址方案往往比较好，或者需要投入大量的人力物力进行反复比较。无人机航测以其机动性高、效率高、精度高、成本低等优点，在变电站选址中得到了应用，值得进一步研究。

浙江华云清洁能源有限公司唐博 31000

摘要：变电站的位置对其后续的运行至关重要；传统的选址方法是组织专业技术人员对拟建选址区域进行初选和比较，最终完成选址工作。但是，受视觉等客观因素的限制，选址方案往往比较好，或者需要投入大量的人力物力进行反复比较。无人机航测以其机动性高、效率高、精度高、成本低等优点，在变电站选址中得到了应用，值得进一步研究。
关键词：变电站；选址；无人机航测
        0引言
        变电站是输变电工程的关键部分。变电站的选址应综合考虑设计、地质、水文、系统、电力、征地等诸多因素；它需要各行业的密切合作。它是电力线设计的关键计划的一个重要部分。目前，变电站选址通常由初选、比较和决策组成。首先根据线路设计确定拟建变电所的区域，然后根据各专业的要求在区域内找到合格的变电所最后，通过各方面的比较，确定车站的位置。
无人机航测在变电站选址中主要体现在选址的比较和最终确定上。目前，在选址过程中，通常需要根据设计人员的经验来确定一个范围，由测量人员来测量。通过无人机航测，可以完成对初选大范围的快速航空三维测绘，然后设计人员在计算机上进行三维选址；最终的测站定位环节还可以直观地比较多个测站，丰富了传统地形图和资料比对的基础上的比对手段，有利于站位的确定。
        一、无人机航测的总体流程
        变电站定位过程结合无人机航测如图1所示

        可见，无人机航测与传统选址方法总体思路是相同的，主要区别如下：
        （1）区位模式发生了重大变化。选址工作的大部分工作量将由现场工作转为内部工作；原有的现场各专业多个选址、确定范围的工作模式优化为只进行一个一般性选址（对于一些范围有一定限制的地区，有些专业甚至可能不去现场）。主要目的是初步选定范围，同时调查现场条件，然后主要在三维环境中进行调整，以降低人工成本和时间成本。
        （2）测量模式发生了重大变化。在传统的选址模式下，各专业需要在多次选址后进行地形图测量，易受人员安排和环境影响的限制，导致作业效率低，工程测量成果不足（仅大比例地形图）。结合无人机航测，在初步确定室内工作范围时，可以提前进行数字测图。业务成果不仅包括地形图，还提供了数字高程模型（DEM）、数字正射影像（dome）等一系列数字产品。
        （3）站址确定的依据变化较大。传统的选址主要是通过对各专业的调查、各方案指标的比较等客观因素来确定。更多的是“纸面数据”，不够直观。结合无人机航测模式，每个方案的结果都能在立体图像中得到反映，“纸质数据”与“立体数据”的结合，有利于更好地进行变电站方案的比选。
        二、无人机航测在变电站选址中的应用
        无人机航测过程是相对独立的，在确定的航程后，按常规无人机航测流程进行无人机航测，在相关专业配合下完成辅助选址工作。
        1无人机航测准备工作
        以某拟建变电所为例，首先由各专业到现场确定飞行距离，然后下达任务委托书。根据委托方的任务，准备工作如下：
        （1）收集有效的航程数据：航拍数据、基本控制点数据、各种地图数据等。
        （2）仪器准备：无人机及相关设备、玻璃接收机及相关设备、航测工作站。
        （3）根据国家有关规定和工程实际情况，报经批准。
        2无人机航摄设计及数据检查
        2.1无人机航测区域设置
        无人机航测区域的划分应遵循以下原则：
        （1）分界线应与地图的轮廓一致。
        （2）区域地形高差不大于1/6航高。
        （3）当地面高差突变、地形特征差异较大或有特殊要求时，可通过打破地图轮廓线划分航测区域；该项目最终分为两个区域。
        2.2航摄地面分辨率确定
        各摄影分区基准面的地面分辨率应根据航测要求，结合分区地形条件、测图等高线距离、航测基高比、影像使用等确定。在保证成图精度的前提下，遵循缩短成图周期、降低成图成本、提高成图综合效益的原则，如表1所示。本工程选用0.05m地面分辨率。

        2.3无人机航测路径规划
        无人机航测路径规划应满足以下条件：
        （1）一般来说，这条路线是沿着一条平行于东西方向轮廓线的直线飞行的。
        （2）根据地形地貌，尽可能采用数字高程模型逐点设计曝光点。
        2.4像控点布设
        飞行前，应在现场布置控制点。由于飞行时间较短，本工程结合天气情况采用石灰除尘作业。地面标志点的选择和测量应符合遵循以下原则：
        （1）地形平坦，色彩对比度大。
        （2）地面上的灰痕为L形转角，转角处应清晰，不得模糊圆润。
        （3）地面标志排列好后，利用curs接收机进行实时采集和现场记录。
        2.5无人机航测实施准备
        无人机飞行前应做好以下准备工作：
        （l）无人机航测实施前，应当制定详细的飞行计划，对可能发生的紧急情况，应当制定应急预案。
        （2）无人机航测系统实施航拍时，风力不宜大于5级。
        （3）当需要差分GPS测量时，应就近设置GPS地面基站。
        2.6无人机航测飞行
        现场确认测区：飞行前确认测区，观察测区内是否有高层建筑，如高层建筑、通信塔、高压输电线路等，确保飞行安全。
        2.7无人机航测影像数据质量检查
        该项目使用一家公司开发的fly check data实时检测软件。飞行完成后，将飞行数据导入现场软件，检查飞行结果是否符合要求。
        3航摄数据处理
        3.1数据处理
        数据预处理主要包括：
        （1）组织图像。检查整张图像的色调，去除黑膜、残膜等不合格图像。
        （2）制作pus结果文件。根据软件格式要求编辑pus的原始数据。
        （3）生成相机文件和控制点文件。制作相应的相机文件和控制点文件。
        3.2空三加密
        空中三角加密的主要过程包括创建工程、一键空三、刺点、智能平差和调整精度；最后生成pate结果、校正图像结果、空中三角测量报告、视察报告和模型差报告。
        3.3 DEM和DOM生产
        根据上述结果，生成DEM和DOM，经过拼接，最终得到拍摄区域的正射影像结果。
        4与其他专业合作选址
        在与其他专业进行选址时，应注意以下几个方面：
        （1）配合相关距离、坡度、高差等测量。
        （2）在要选择的区域标记危险特征。
        （3）在拍摄区域标记相关电源线和其他信息。
        （4）做好居民点和房屋的测绘工作。
        （5）根据其他相关专业的要求，确定车站的位置选定的更改工作。
        四、总结
        目前，无人机航测技术发展迅速；由于其移动性高、效率高、精度高、成本低等优点，该技术相对成熟可靠，能够提供高精度丰富的三维立体效果因此，辅助变电所的选址有较大的研究空间，值得进一步研究。本文研究的220kv变电站工程属于丘陵地形，局部地区本工程在建，按常规方式选址困难。和利用无人机对选定区域进行航拍，充分利用了无人机的优势它具有灵活性和及时性的优点，并且利用了大场景变电站辅助设计的选址取得了良好的效果。结合某变电站选址工程，分析了无人机航测辅助变电站选址模式，探讨了该方法的主要过程，对变电站选址优化具有重要的借鉴意义。
参考文献
[1]董立淑，秦琅，常健电力规划中变电站选址问题研究[J]建筑工程技术与设计，2018 （16） :14-7
[2]刘馄铭，唐敏，李永树，等基于无人机影像自动恢复三维场景系统数据库的设计与实现[J]测绘工程,2017,26 （6） :60-65