无人机航测技术在输电线路中的应用黄华

无人机航测技术在输电线路中的应用黄华

黄华

(中国南方电网有限责任公司超高压输电公司百色局广西百色533000)

摘要：输电线路是国家电力网络的重要组成部分，随着用户对电力需求的增加，电力网络覆盖愈加全面。无人机航测系统基础测量优势十分突出，能将测量信息更为准确、全面地展现出来，在多个领域发挥了重要作用，应用无人机航测技术、后期数据处理及设计平台，能够起到类似缩短线路长度，减少耐张转角塔数量，优化两端变电站进出线，减少拥挤地段房屋跨越及拆迁量的相对效果，最终减少工程总投资，取得良好经济效益。

关键词：无人机航测技术、输电线路、应用、测绘

1.无人机航测系统

无人机航测系统简单来说就是利用低空无人机技术，与通信技术、GNSS定位技术以及摄影测绘技术相结合形成的测量技术手段，在土地测量、资源、环境等各种信息获取中得到了较为广泛的应用。在信息提取之后，对信息进行初步处理，建立相关模型进行信息分析，将分析结果应用到各个领域，满足用户对信息获取的需求。

在无人机航测系统各个部件的选择上，无人机飞行平台选择固定翼无人机，其成本较低，而且在低速飞行中较为平稳，优势突出。飞行控制系统能对飞行过程进行控制，同时完成飞行任务，通风管对不同参数的传输，让工作人员能实时掌握飞行情况。飞行控制系统在测量点能控制快门曝光，相机更好对焦，统一各项参数，保证测量稳定。地面控制系统能在测量前期进行测量地点的查询，确定航测路线，设置无人机航测系统的各项参数。在航测过程中，更为直观显示飞行参数，方便工作人员进行相应的调整。

2.无人机航测系统的特点

无人机航测技术，以获取高分辨率数字影像为应用目标，以自动驾驶飞机为飞行平台，以高分辨率数码相机为传感器，通过3S技术在系统中集成应用，最终获取小面积、真彩色、大比例尺、现势性强的航测遥感数据。其技术特点主要如下：

（1）无人机数据处理流程与传统航测相比，具有以下特点：①采用非量测数码相机，镜头畸变较传统航摄仪大；②低空宽视角，因视点变化的原因，影像四周地物几何变形大，特征匹配难度大，有效匹配率低；③低空、宽像幅且高重叠度，影像数据量大。

（2）升降灵活，环境要求低，野外作业方便。目前国内使用的超轻型飞机中均不必使用专门的机场和跑道，在100m~200m长的周围较空旷的公路或硬草地即可起降。

（3）成本较低。无人机航测系统本身集成度较高，在运输上较为方便，随着输电线路地形图测量的延长，可以利用小型车辆完成运输过程，不需要较为复杂的运输设备。同时，在应用中系统建设以及后期的操作、维护等过程成本也较低。

（4）响应速度更快。无人机低空飞行，不会影响到其他飞行器的正常航线，而且也不会轻易受到天气因素的影响，气候发生变化可以通过调整飞行方案来降低损失。在无人机起降上，也不需要较大面积的升降场地，只需要一段平整路面即可完成。无人机飞行准备时间较短，一般在15min左右，操作上较为简单。根据输电线路的测量要求，每天最多可以获取两百平方公里的航测结果。

3.无人机航测技术在输电线路中的应用

无人机航测技术应用目前已基本成熟，涉及领域包括高分辨率地形图测绘、基础设施与工程监测、基础测绘、土地管理与规划、植被监测，结合可见光、近红外图像应用于精细农业与森林保护、灾情监测、应急快速响应测图、露天矿山测绘、3D建模与可视化、资产管理以及地质、考古研究等。本文所论述的无人机航测技术在输电线路中的应用有以下三个方面：

3.1获取无人机航测数据

（1）收集航测区域资料。在航测开始之前，现场勘察，分析当地的地质条件和周边环境变化，更为完整的收集相关资料，确定航测区域的地形图，以便更好地根据地形的变化确定航测计划，同时确定GPS控制点坐标。

（2）飞行设计。根据航测区域地形图，掌握周边地区地形变化情况，在本次测量中，确定海拔高度和地面分辨率、带宽等参数。无人机在航测过程中，飞行高度越低，带宽越小，相应的精度会明显提升，但是为了满足输电线路设计要求，要求较大的带宽。一般的平衡方式就是无人机飞行多条航线，形成区域网来增加带宽，但是相应的内业和外业工作量会明显增加，也会让航测时间明显增多，在一定程度上降低了工作效率，增加工作成本。因此选择为单航线和双航线共同进行的方式。

（3）采集数据。根据输电线路建设要求，结合航测区域的地形变化，进行航线规划。航线规划应尽量详细精确，能够提升无人机的工作效率。另外，一般来说，无人机飞行还涉及到电池的更换问题，飞行一段时间后电力不足，需要停飞更换电池，合理的航线规划能减少电池更换次数，从而节约工作时间，提升工效。航线规划好后，及时写入无人机的飞行控制系统，随后借助地面控制系统按照预定航线控制无人机飞行，同时控制相机拍摄。此外，还要注意天气情况，一般来说，降雪、降雨及冰雹天气不应冒险起飞。炎热天气切忌飞行太久，在两次飞行间隙，应保证无人机能够充分休息及冷却，以免因电机过热致使线缆及零部件融化。

3.2优化选线

无人机航测优化，以缩短线路长度、避让障碍、减少耐张塔数量为基础，最终以减少工程投资、提高线路运行安全稳定性为目的。在将航测数据应用于电力线路设计方面，各专业设计人员可采用立体浏览方式，实现立体像对快速漫游甚至无间隙漫游的优化选线。通过无人机获取原始数据可以得到高精度的DOM和DSM，导入道亨输电线路三维选线及设计平台，利用三维仿真技术实现输电线路的三维可视化设计，采用最优方案避开沿线障碍物，准确模拟线路在不同气象条件下的真实情况，选线成果直接生成线路走廊的三维电子沙盘。同时在进行前期选线时，可新建不同选线方案，每个方案下创建不同的路径版本。通过对比，选择最优路径。

3.3应用效果

利用无人机航测系统，选择合适的高程测量点，经过航测和数据处理之后形成的带状地形图，对输电线路的勘测要求，具体分析带状地形图以及航测区域状况。无人机航测技术和传统的航测技术相比，在一些植被稀少的裸露地面，各项参数的精度基本上能满足电力行业航测工作的要求，而对于一些植被覆盖较多的地面，航测精度明显降低，甚至会发生较大的偏差。因此在这些区域，无人机航测需要经过校测和补测，经过数据处理之后，才能保证地形图精度。

4.结束语

综上所述，无人机航测系统操作较为简单，而且可以快速响应，应用成本也较低，优势极为突出。在输电线路中应用，能高质量完成测量工作，也能缩短测量时间。由于一些因素的影响，在应用上不可避免的存在一定局限性，在输电线路中，可以作为一种有效的测量方式，尤其是输电线路建设上，优势更加凸显，应用前景更为广阔。

参考文献：

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[4]韩文军,雷远华,周学文.无人机航测技术及其在电网工程建设中的应用探讨[J].电力勘测设计.2010(03)