基于倾斜摄影技术的通道隐患识别

基于倾斜摄影技术的通道隐患识别

郗来迎1李海瑞2马明阳3赵赫男4张鹏睿5

（12345国网天津市电力公司检修公司天津市300232；6．天津市万贸科技有限公司天津市300171）

摘要：近年来，一种名为倾斜摄影测量的新航测技术及其应用获得快速发展。倾斜摄影系统通过在同一飞行平台上搭载多个角度的相机，同时从垂直、倾斜等多个不同的角度获取同一目标的影像，突破了传统航天航空遥感主要从垂直视角拍摄的局限。基于此，本文通过倾斜摄影技术对输电走廊进行快速的三维建模，利用精确的三维模型，进行自动分析隐患，从而快速排查隐患。

关键词：倾斜摄影技术；通道隐患；识别技术

引言：随着中国经济的飞速发展，城镇化速度的加快，建设环境日益恶劣，地质灾害频繁发生，输电通道的巡检成本日益加大。传统的人工巡检模式工作量大，效率低，成本高，难以满足输电通道的巡检要求。倾斜摄影技术原理及技术优势

一、倾斜摄影测量原理

倾斜摄影技术是国际测绘遥感的新兴领域兴起发展起来的一项高新技术，融合了传统的航空摄影和近景测量技术，颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台搭载多台传感器，同时从垂直、前视、左视与后视共五个不同的角度采集影像，如图所示。其，垂直摄影影像，可经过传统航空摄影测量技术处理，制作4Dc产品，前视、左视、右视与后视4个倾斜摄影影像，倾斜角度在15度只45度之间，可用于获取地物测面丰富的纹理信息。

通过高效自动化的三维建模技术，快速构建具有准确地物地理位置的真三维空间场景，直观的掌握目标区域内地形地貌与所有建筑物的细节特征，可以电力水利工程建设、地质灾害等应急指挥提供现时、相近、精确、逼真的空间基础设施地理信息数据，支持公共服务。

二、技术优势：

倾斜摄影技术具有以下优势：

（1）高分辨率

倾斜摄影平台搭载于低空飞行器，可获取厘米级高分辨率的垂直和倾斜影像。

（2）获取丰富的地物纹理信息

倾斜摄影从多个不同的角度采集影像，能够获取地物侧面的更加丰富的纹理信息，弥补了正射影只能获取地物顶面纹理信息的不足。

（3）高效的自动化的三维模型生产

通过垂直与倾斜影像的全自动联合空三加密，无需人工干预，即可全自动化纹理映射，并构建三维模型。

（4）逼真的三维空间场景

通过影像构建的真实的三维场景，不仅有准确的地物地理位置坐标信息，并且可以精细的表达地物的细节特征。

三、基于倾斜摄影的输电走廊三维数字模型构建与分析

２．１模型构建

（1）有效获取原始飞行数据。搭载倾斜摄影设备的飞行器沿着线路走廊进行飞行，将输电线路空间的位置数据进行实时记录。原始数据主要包括三维实体的点云和原始数码影像。

（2）重构航线。拼接航带，利用飞行器的GPS信息确定精确的飞行轨迹。

（3）消除原始点云数据中的误差和异常。在获取激光原始数据后进行处理时，必须将点云数据中的误差和异常进行消除。

（4）三维模型构建。利用软件算法，联合处理飞机ＧＰＳ轨迹数据、三维点云数据、原始数码影像，飞行器轨迹ＧＰＳ信息、飞行器飞行姿态信息等，构建精确的输电走廊实体三维模型。

２．２输电走廊三维分析模型

（１）模型单体化：通过倾斜摄影原始数据自动滑建模得到的模型是一个连续的ＴＩＮ加贴图。通过采用叠加二维矢量面的实现三维倾斜摄影模型的单体化。

（２）在三维空间进行距离和面积测量。模型单体化之后，利用各个物体模型的电三维云数据精确计算出两个物体之间的各个点之间的距离，此外还可以在三维空间内进行面积测量。

四、倾斜摄影技术在输电线路走廊的缺陷快速排查。

利用倾斜摄影技术快速构建目标区域的三维空间场景，对输电线路走廊通道的缺陷进行迅速排查。特别是对林木密集覆盖区域，高大山岭、重冰区等险恶地形与恶劣地区人员难以到达。使用倾斜摄影技术进行缺陷勘察，经济合理，减少人力物力投入，大大提高巡检工作效率。

通过倾斜摄影技术获取输电走廊的单位地理信息模型。然后分析所采集数据的特点，基于点云进行量测与分析，实现自动的隐患互式的危险点排查，提取电力走廊危险点、危险和危险空间，标识或预测危险区域，实现高效的输电线路管理，最终保障电力运营安全。

３．１检测线路走廊危险物

严格检测输电线路导线与其所处环境的地物的距离，确保两者之间符合规定的安全距离。准确找出导线和绝缘子之间的挂点，采用链式方程拟合导线弧垂，每根导线对应一根弧垂。利用导线悬垂线精确计算导线各个点到地物之间的距离。如果距离超出安全距离的范围，就会自动打出预警。并且将该物体高亮出来，与此同时输出危险物体所在位置，以及危险物体所在的断面，为巡线人员提供科学依据以及解决方案。

３．２电力线之间的距离测量。

在恶劣的自然环境条件下，电线会出现随风舞动的情况，经常引发输电线之间的交叉和分裂，导线之间的距离发生改变很容易导致输电线路短路，从而造成输电线路故障。利用精确的三维倾斜摄影模型，可以精确计算出导线之间的距离，可以准确快速的定位导线缠绕点。

３．３对输电线路走廊地形地貌变化进行检测。

在输电线路走廊范围内经常会出现塌方、位移等，这些危害现象的出现主要是由于走廊处的地质发生改变，对输电线路会造成严重影响。通过倾斜摄影得到的高精度的三维点云数据，可以直观的看出输电走廊的地形地貌变化，从而为相关维修部门提供详实的决策和管理依据。

３．４林木砍伐的管理

电力线路经常会穿越林区。为了避免树木距离输电线太近，需要定期进行林木砍伐。

电力线路建设完成之后，通过对线路林木的空间信息进行分析和计算，依据树木的自然增长率，计算出树木的租价的砍伐方案。

图1基于点云进行量测与分析

３.４线路资产管理

基于激光点云对电力走廊范围的地物建立三维模型，与地形景观共同组成电力线路资产管理平台。根据已知的电力资产信息建立资产管理数据库，增加三维模型的拓扑关系和详细的资产信息，实现电力资产的三维可视化管理。根据电塔上的监控设备传回的数据，在三维数字化电网的基础上进行各种专业电力分析，如预测模拟不同温度、风速、覆盖条件下弧垂变化情况，模拟树木生长情况，为线路管理决策提供有力支撑。

五、结语

综上所述，将倾斜摄影技术应用于输电线路走廊的于电力巡线与线路资产管理，具有先进性和创新性。通过时效好、精度高的实景三维模型对输电线路进行优化设计，尤其在建筑物拥挤的地区、林木茂密度该地区、地形险峻地区、恶劣地区和交叉跨越复杂地区，可以有效提升输电线路巡检与资产管理的效率，实现跨俗精准的排查输电走廊的隐患，并且能够有效地进行线路资产管理。

参考文献：

[1]王琳，吴正鹏，姜兴钰，陈楚.无人机倾斜摄影技术在三维城市建模中的应用[J].测绘与空间地理信息.2015（12）

[2]杨国东，王民水.倾斜摄影测量技术应用及展望[J].测绘与空间地理信息.2016（01）

[3]曲林，张淑娟，冯洋，洪波.倾斜摄影测量高中低空解决方案研究[J].测绘与空间地理信息.2016（01）