无人机摄影测量技术在电力系统中的应用研究

无人机摄影测量技术在电力系统中的应用研究

于辉

镇江市扬子江勘测有限公司 江苏省镇江市 212000

摘要：由于我国国土辽阔，地形复杂，平原少、丘陵及山区较多，气象条件复杂，对于特高压和跨区电网等大型工程的初期规划建设，到建成后的日常巡查维护，现有的常规测试和检查手段已不能满足其快速高效的要求。而随着自动控制技术、GPS导航技术、航空遥感测绘技术及无线通信技术等的发展，无人机的使用已从军事领域拓展到许多民用领域，如地球物理探测、灾情监测、农作物监测。其中利用无人机航空遥感测绘能够高效完成电力建设规划及巡查任务。基于此，本文主要对无人机摄影测量技术在电力系统中的应用进行分析探讨。

关键词：无人机；摄影测量技术；电力系统；应用研究

1、前言

在目前的电力工程施工中存在着工期短、路径有限的特点。为了有效的获取施工区域的地貌特征情况，需要对电力工程施工区域进行航拍。无人机测量技术是近几年来一种快速发展的测绘技术，通过将无人机应用于实际的电力工程测绘中，可以大大减小电力工程施工的成本开支，同时还可以根据对无人机拍摄图像的处理获取更加真实的环境状况。

2、无人机摄影测量技术的概念

随着近年来我国地理信息技术的快速发展，无人机摄影测量技术获得了快速发展，同时也已经成为信息遥感领域的重要研究方向。所谓无人机测量技术就是将无人机技术与摄影测绘技术结合起来，进一步提升测绘工作的自由度和精确度。根据对相关无人机测绘数据的分析发现，利用无人机获取的测绘数据可以达到1：2000以上。在无人机的摄像测绘过程中，其主要通过自身携带的计算机系统和远程遥控设备进行，其最大的优势是可以完成不适应人工完成的任务，通过无人机的机载摄像装置获取高清图片和影像信息。在无人机测量应用中，其工作场景主要是低空区域，假如对影像信息的质量有较好的要求，可以通过引入新型的测量技术实现，通过数字化地图的方式提升影像的质量。对比传统的测量方式，无人机测量具有操作简单、实现方便、精确度高等特点，这些都可以很好的弥补传统测量技术的不足。

2、无人机低空摄影测量技术在电力工程中的应用方向

无人机测绘系统具备高灵活、快响应、低成本、实时等特点。与卫星遥感和普通航空遥感相比，尤其在低空获取光学图像、输电线路规划、厂( 站) 址地形图像获取， 无人机测绘系统拥有不可代替的作用。同时，还在灾害应急响应方面具有重要作用。

2.1输电线路设计

无人机低空摄影测量技术在输电线路设计方面有着重要作用。在进行设计前，先用无人机对现场进行低空摄影测量，获得现场相关的准确数据，然后对数据进行处理、分析，再结合实际情况及设计要求，对输电线路进行整体性的规划，既能保证输电线路设计的科学性，又能保证输电线路施工的效率。

2.2现场地形勘测

无人机低空摄影测量技术用于现场地形勘测时，可以有效简化测量流程，提高测量准确度，节约测量时间，提高测量效率。勘测完成以后要绘制地形图。无人机低空摄影测量技术通常是用于比例尺比较小的地形图绘制。但是在实际设计中，也可以通过增设信号车的形式增大地形图的比例尺，获得地形图相关的准确数据。

2.3线路巡查

在线路巡查方面，无人机低空摄影测量技术也有着重要作用。西方发达国家很早就开始使用无人机低空摄影测量技术对线路进行巡查，而我国无人机低空摄影测量技术在线路巡查方面应用起步时间比较晚，应用时间短。从目前的发展情况来看，无人机低空摄影测量技术在我国线路巡查方面的发展十分迅速，具有相当可观的发展前景。

2.4灾难预警

我国地域辽阔，自然灾害频繁发生，每年因自然灾害而对电力系统造成大量经济损失，所以灾难预警十分重要。将无人机低空摄影测量技术应用于电力系统的灾难预警，可以有效获得自然灾害的第一手资料，并迅速展开分析讨论，制定针对性的紧急应对措施，尽量降低自然灾害带来的经济损失。

4、无人机摄像测量技术在电力系统中的应用

在应用无人机进行摄像测量式，首先要对测量的区域进行划分和确定，同时要对无人机的起飞和降落位置进行确定，以更好的保证无人机摄像的精确度和数据的可靠性。

（1）在正式进行测量前，首先要确定好待测的区域范围，通常情况下，待测区域从上空俯瞰往往呈现矩形，同时还需要将四个固定点的坐标控制在一定范围内，以保证无人机操作的有效性。

（2）提前做好无人机的航带规划。由于受到无人机燃料的限制，其在空中的滞留时间为1小时，这一时间节点的不允许超出的，因此在实际摄影测量之前，需要根据实际需求做好对航带的规划，以便更好的对无人机的飞行架次进行调配和管理，同时在待测区域范围内设定好飞行航带。通常情况下，一架无人机在完成摄像任务后就可以进行返航，然后由另一架次执行剩余的任务，这样就可以确保飞行器的安全飞行和摄像数据的全面性。

（3）飞行区域内控制网的建立。控制网是保证无人机飞行安全的重要内容，因此在进行无人机摄影之前就要建立好控制网。具体而言，控制网的大小是由测量区域决定的，并且还要根据实际情况设置GPS的控制点，这些控制点的分布要做到尽量均匀。结合实际的测量要求，提前设置好坐标系，以保证控制点可以获得正确的坐标位置，这也有利于后续的图像处理。

（4）待测区域范围外控制点的选取。在利用无人机摄影测量技术进行电力系统辅助作业时，保证数据的精确度和可靠性，因此通常需要在待测区域范围外不知一些控点。在外控点的选取过程中，影像的清晰度应该作为首要条件，这样可以更加有利于工作人员对待测区域方位的判断。同时，外控点的布置同样要遵循均匀分布的原则，这样才能保证所拍摄到的影像具有最佳效果。针对无人机所拍摄图片的后续处理，主要有以下几个流程：首先要进行无约束加密处理，并且提供快速影像数据，然后进行空三加密，并且产生DEM产品，同时结合选线平台对线路进行优化处理，并且最终确定最佳路径。同时进行线路的立体测量，并且结合GPS完成铁塔的施工放样。随后还可以结合实际的项目需要对整个线路进行虚拟现实处理，以更加直观的显示所设计的线路路径。

5、无人机低空摄影测量数据处理方法

5.1修正系统误差

图像数据在没经过处理前是存在较大的系统误差的，包括无人机测量系统的误差、大气光线折射误差、相机底片误差等等，在经过修正以后，测量的水平精度以及垂直精度都有显著提升。

5.2交互编辑方法

在矩形测量范围的四个顶点上预设四个外业控制点，使用空三计算，点击预测控制点，就可以获得测量范围内所有控制点的位置，然后点击其中一个控制点，就可以观测到其余角度影像上的当前控制点情况。

6、结语

综合本文对无人机摄影测量技术在电力系统中应用的研究，无人机摄影测量技术不仅可以大大降低电力系统施工的成本，同时还有利于保证摄影图像的可靠性和有效性。对比传统的测量方式，无人机测量技术可以实现在全天候范围内进行工作，这不仅可以保证所拍摄影像的时效性，同时还可以大大提升工作效率，并且降低工作人员的室外劳动强度。不仅如此，无人机测量技术凭借其低成本、高效率的优势还可以广泛应用于其他相关行业和领域。结合目前国内外无人机的应用实践经验，无人机测量技术在电力系统的推广和应用具有十分重要的意义。

参考文献：
[1]郑小兵，郑彦春．无人机摄影测量技术用于电力勘测工程的探索和设想[J]．电力勘测设计．2009，12(6):22－24．

[2]张福民，曲兴华，叶声华．大尺寸测量中多传感器的融合[J]．光学精密工程，2008，16(7):1236－1240．

[3]姚全德，李奇，孙雨.无人机摄影测量技术在江西永泰航电枢纽工程中的应用[J].北京测绘，2014(04).

[4]吴磊，金伟娜，燕樟林.无人机摄影测量在公路选线上的应用研究[J].大坝与安全，2012(02).