无人机摄影测量技术在电力系统中的应用研究

国网河南省电力公司驻马店供电公司 李明明 丁 淼 秦宇翔

无人机摄影测量技术在电力系统中的应用研究

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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。不仅如此，与传统的人工测绘相比，无人机测绘技术具有低成本、全天候的优势，能够帮助施工单位及时获取图像信息，对于提升施工效率、降低劳动强度具有重要意义。本文主要针对无人机测量技术进行研究，并且结合电力系统的实际情况，对无人机在其中的应用进行分析，以期更好的改进我国的电力系统测绘水平。

无人机；摄影测量；电力系统

随着我国经济社会的发展,对于电力供应呈现出快速增长的趋势,而这也极大的推动了我国的电力工程建设步伐。目前我国的电力系统工程项目呈现出工期紧、路径有限的特点。在电力系统的建设过程中,为了充分了解电力系统的内部结构和周围的环境信息,就需要对施工区域进行摄影和测量。对于传统的摄像手段,往往需要较好的成本,而且整个过程都具有较高的风险。而相比之下,无人机摄像技术就可以很好的弥补人工测量的不足,能够实现对特定区域范围内的快速、高效摄像和测量工作,极大的加快了信息获取的速度和质量。

1 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,同时也己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。

针对电力系统的实际特点,相比传统的测量技术,目前的无人机摄像测量技术主要具有以下几个方面的优点：

第一,可以提供多种类的测量产品。在利用无人机摄像技术进行测量时,除了传统的常规产品以外,还可以提供高精度的特殊需求产品。装载高分辨率摄像头的无人机可以更加清晰的拍摄输电线,更加直观的反映输电线的设计结构,而且还可以将其作为地物进行识别,以此获取更加精确的障碍物信息,并且根据获取的信息对输变电线路的路径进行优化。而且,高分辨率的DEM可以为电力系统中铁塔的部署提供可靠的信息支撑。

第二,利用无人机摄像系统获取的图像可以真实的还原3D图像,有利于电力系统设计过程中进行室内选址和选线工作,大大减少了室外作业的工作量。

第三,受自然环境因素的影响较小。无人机可以进行快速操作命令相应,而且其拍摄过程受自然因素的影响较小,可以随时随地对项目区域展开拍摄,以获取最新的项目区域信息。同时加之快速摄像和测量技术,可以将数据及时用于设计方案的优化中,而相比之下传统的摄像方式获取数据资料的过程要长达十天。同时,无人机还可以在云下进行拍摄,搭配数字化图像处理技术可以充分还原所采集的图像信息,这一优势是目前航拍和遥感技术无法达到的。

第四,具有较高的精确度。无人机的影像可以与数字线划图基本吻合,这就可以避免由于所拍摄的影像资料与地形图上存在着时效性的差异,进而影响设计工作的正常进度。

第五,无人机测量具有较高的效率。与传统的野外测量相比,无人机测量的周期大大缩短,而且无人机可以达到人工无法进入的区域进行拍摄,同时可以通过将数字影像和地形图进行比对,以防止出现漏测的区域,提高测量的精确度。

因此,无人机技术在电力系统摄像测量中的应用可以大大提升输电线路选线的科学性和准确性,同时由于无人机的应用,可以大大减小人员的室外测量工作量,明显提高了电力系统设计的效率。而且,无人机测量技术的高精度对于优化输电线路也具有重要意义。

在目前的无人机摄像测量系统中,主要有遥感平台和机载传感器组成,其中平台值得就是无人机飞行器,而传感器则是指高清晰机载数码摄像机。在目前的工程应用中,由一些高等院校和科研单位研制的无人机都具有很小的体积,采用无线遥控技术对无人机进行操作,其巡航速度可以达到100Km/h,飞行高度大致可以达到3.6Km,机载重量达到3.5KG,有效飞行时间长达1小时,在无外界干扰状态下,遥控装置的有效通讯距离可以达到15Km,以上这些参数都表明目前的无人机技术己经可以满足摄像测量技术的实际需求。

2 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。

3 结论

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。

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