无人机倾斜摄影测量技术在电力工程中的应用

张艺凡

（山西工程科技职业大学，山西 晋中 030619）

0 引言

随着科学技术的不断发展和进步，在电力工程中无人机倾斜摄影测量技术逐渐替代传统的测量技术。无人机测量技术能优化测量步骤和测量精度，并且便于测量人员开展具体作业内容，减少作业的难度，为电力系统开展实时性工作提供支持。

1 无人机倾斜摄影测量技术概述

1.1 技术原理

在传统的摄影体系中，仅仅能实现垂直角度的拍摄工作，而倾斜摄影处理方式能借助同一平台搭载不同的传感器，并能从垂直、侧视等多角度完成影像的采集处理，这就从根本上弥补了传统航空摄像的局限性。而对应的无人机倾斜摄影测量技术要将无人机作为基础飞行平台，配合倾斜摄影相机，完成航空影像的获取工作，保证摄像的综合效果[1]。

无人机倾斜摄影不仅能实现飞机下方垂直角度的摄像处理，还能对航向重叠度、坐标值和旁向重叠值、飞行航向等基础数据予以实时性采集管理，然后匹配对应的数据分析模块，在分析相关内容后，就能为后续工作提供较为合理且规范的数据支撑。在无人机倾斜摄影测量技术应用过程中，要将GNSS技术和地理信息技术作为核心处理技术内容，确保多元技术的科学化融合，为数据管理和后续工作任务分析提供支持。

1.2 特点和优势

相较于传统的航摄处理，无人机倾斜摄影测量技术无论是价格优势还是应用效果都更加突出，并且对飞行气候条件的要求较低，在数字县域、城镇等方面都能发挥实际作用。一方面，无人机本身的飞行高度较低，能借助多角度相机完成地面物体顶面和侧面的高覆盖数据汇总，并且实现全要素细节展示。并且，摄影表达内容较为多样，因此，获取的相邻影像之间旁向重叠内容和航向重叠度都较高。另一方面，无人机倾斜摄影测量技术借助计算机进行影像信息的处理，就能完成实时性匹配和建模控制，从而满足自动化应用控制要求，整体技术应用时效性较强，并且及时减少人工干预问题。最关键的是，无人机倾斜摄影测量技术在应用控制体系中，能建立更加合理的共享控制模式，结合丰富的测量功能提升应用效果[2]。除此之外，无人机倾斜摄影测量技术还能有效实现侧面纹理数据的采集管理，相较于传统控制技术模式，其纹理参数、数据内容采集方面更加具有优势。

2 无人机倾斜摄影测量技术系统组成

无人机倾斜摄影测量技术主要组成部分是无人机、传感器、数据处理系统和数码摄影器材。

（1）无人机。目前国内较为常见的无人机主要包括数维翔图-DM-150W重载型无人机、DM-830八旋翼无人机、上海航遥-ARC524/ARC336/ARC536、DJI-六旋翼无人机等[3]。

（2）传感器。较为常见的传感器见表1。

表1 传感器具体技术特点

（3）数据处理系统。目前较为常见的数据处理系统包括以下二类：①Smart3D，单节点处理效率能达到0.5km2，实现实景三维处理效果，若是要进行GIS展示则需进行格式转换[4]。②Photomesh，单节点处理效率能达到0.5km2，实现实景三维、DEM/DOM、单体化模型等处理效果，若是要进行GIS展示无需格式转换。

（4）数码摄影器材。一般选取的是佳能相机，主要是因为相机自身的畸变数值较为合理，配合图像处理系统就能有效提升技术处理效果和应用水平，保证无人机倾斜摄影测量技术能发挥其实际优势[5]。

3 无人机倾斜摄影测量技术在电力工程中的应用

将无人机倾斜摄影测量技术应用在电力工程行业中，要充分结合电力工程的运行模式和要求，整合技术内容，匹配相应的技术处理设备，从而维持整体技术控制的效果，为电力工程可持续发展奠定坚实基础。

3.1 地形测绘

在电力工程综合管线管理控制工作中，为了保证实时性信息和数据的汇总管理，要匹配相应的摄影技术方案。近几年，无人机倾斜摄影测量技术被广泛应用在地形测绘工作中，进行三维地形构建分析，有效获取相关数据，提升数据汇总的便捷高效性，极大程度上减少作业人员的工作难度、工作强度，保证作业成本满足经济性要求。还能依据获取的数据快速了解地形信息，以确保后续电力工程设施管理和控制的及时性。

3.2 三维建模

相较于传统的影像获取处理模式，无人机倾斜摄影测量技术能借助不同的角度相机完成地形地物影像的实时性汇总管理，并且建立批量自动提取信息处理模式，这大大提高了三维地形模型绘制和数据信息分析的水平，以保证电力工程作业人员能依据绘制的三维建模内容开展相关工作，提高工作效率[6]。除此之外，配合无人机倾斜摄影测量技术实现三维建模，还能为后续养护维护工作提供保障，发挥技术优势，为区域性电力工程管理控制提供保障。

3.3 工程规划

伴随着电力工程的不断发展和进步，扩展电力工程业务范围成为了阶段性工作重点，传统的工程管理方案需要投入大量的人力物力进行现场考察和分析，建立信息数据对比分析体系。而在无人机倾斜摄影测量技术支持下，依据三维模型就能更便捷地完成电力工程规划设计工作，依靠数据库完成信息的对比分析，搭建更加便捷且灵活的信息控制管理平台，保证电力输电线路工程路径分析方案和塔位选择等内容都能得到落实，不仅能减少资源投入，还能提升精准度，提高综合工程规划管理的水平。另外，应用无人机倾斜摄影测量技术进行三维设计，保证发变电工程规划更加贴合实际需求，从项目选址到风电场机位布置等相关细节工作都能落实到位，促进电力工程可持续性发展。

例如，据统计，银东输电线路宁夏段会有20%的铁塔位于沙漠中，因此，在当地电力系统布线工作开展过程中，为了避免“风动塔摇”等现象对输电线路安全和稳定产生的影响，当地政府联合超高压公司组建治沙项目小组，针对±660kV银东直流输电线路通道下方流动沙地开展相应的规划治理，主要是采用补种草方格的方式。在补种工作开展过程中，为了了解其实际情况，利用无人机倾斜摄影测量技术实现精准测绘草方格的实际应用面积，大大提升了治理成效。无人机倾斜摄影测量技术实现了对线路通道走廊的倾斜摄影测量，利用外业和内业全面联动的处理机制，搭建三维影像数据模型，实现草方格面积结构的实时性绘制处理。相较于传统处理技术，不仅节省了数据采集时间，还全面提升了操作便捷性，减少人工操作中产生的误测或者是漏测等问题，为电力工程特殊环境的规划提供了保障。最后，无人机倾斜摄影技术搭配生物治沙模式，实现了“以点连线、以线带面”的管理目标，逐步扩大沙漠治理范围，累计种植树苗8万余棵，播撒草籽1000多公斤，铺设草方格近34万m2，治理沿线沙漠总长度达75km，治理面积达44.3万m2，使输电线路通道形成“绿色防护长廊”[7]。

3.4 辅助管理

对于电力工程综合管理工作而言，无人机倾斜摄影测量技术还能强化施工质量管理。无人机飞行高度较低且相机分辨率较高，能及时监督，针对电力工程项目基坑处理、浇筑处理、回填操作等进行影像数据的汇总，以便于施工部门能及时对不良问题予以纠正，电力工程项目中，输电线路组塔、架线施工等关键施工单元，借助无人机倾斜摄影测量技术，可建立全过程辅助管理控制工作模式，能及时回传施工现场的作业内容，对关联塔位进行对比分析，自动识别组塔以及架线工作的进度和要求，从而保障电力工程施工效果[8]。

3.5 实物测量调查

以HF水电站为例，主要对象是10kV输电线路3.40km等。按照以下流程完成实时性调研，以保证电力工程现场实物测定分析工作顺利开展。

（1）无人机倾斜摄影测量数据采集。采取DM5-2010倾斜相机无人机，2010万像素，配置对应的GPS和定位系统，采用DJI GO4 APP进行野外拍摄地点选取，主要是对HF水电站规划区域内进行实物测量。

（2）在飞行工作开始前，将设备调试到标准应用状态，结合规划航线完成航空摄影处理工作，无人机飞行高度设置为60m，相机倾斜角度为65°到70°，旁向重叠度为60%，航向重叠度为80%[9]。

（3）影像信息的预处理。在影像信息采集后，对输电线路的基础数据信息进行预处理操作，剔除不合格影像，并且结合规定要求完成数据格式的转换，避免不完整数据对后续实物分析工作产生的影响，保证输电线路建模数据的完整性和像片格式的准确性。在预处理工作结束后，就要将数据导入到Smart3D软件进行数据处理，完成建模工作。

（4）空中三角测量和密集点云处理。

①空中三角测量指的是要借助立体摄影测量，结合少量的野外控制点，在室内控制点加密的情况下，保证加密点和平面位置测量的准确性。这种方式能最大程度上提高输电线路野外分析控制点的定向准确性，从而保证无人机倾斜摄影测量技术发挥其实际优势，进行有效处理分析。

②密集云点处理工作，预处理结束后将相关数据导入Smart3D软件后就要进行空三加密，软件会结合实际测量的数据信息以及影像资料自动匹配生成密集点云，与原始照片进行对比分析，就能为水电站相关电力工程项目设施实时性测试工作提供依据[10]。

（5）模型的输出。密集点云生成后，结合纹理贴合处理，Smart3D自动生成三维模型，纹理映射能对模型中的几何缺陷予以修复处理，提升三维模型的质量水平，更加接近电力工程实时性分布情况，确保后续工作开展的规范效果。

4 应用无人机倾斜摄影测量技术的注意事项

正是基于无人机倾斜摄影测量技术的优势，在电力工程中要充分践行全过程技术质量管理控制机制，整合技术要点，维持技术运行流程的合理性和科学性，并匹配复杂电力工程测量应用平台，维持良好的控制效果。与此同时，要保证航带规划设计、像控点布设等工作都能满足标准化质量需求。

4.1 航带规划设计

在航空摄影工作中，航带规划设计是非常关键的环节。因此，为了保证无人机倾斜摄影测量技术应用效果和流程的规范性，就要结合测区的实际航摄任务要求以及航摄规范标准，确定航摄技术的处理流程，践行全过程规划设计管理方案，发挥技术优势，避免漏点问题对无人机倾斜摄影测量技术应用效果产生影响。在航带规划设计工作环节中，要对航摄参数、航摄分区设计、航线敷设等基础内容予以管理，确保应用效果。结合电力工程的基本需求，提升规划范围内数据分析的准确性[11]。

另外，无人机的基础飞行时间有限，一般不会超出1个小时，所以，在航带规划设计工作中也要充分考量设备的运行时间，确保能在一定时间内实现最大范围内关键节点的影像处理。一般而言，在电力工程航空摄影工作开始前，要对无人机起飞、降落、起飞架次等基础信息进行综合规划，对航带设计标准予以有效衔接管理，以保障电力工程的综合效果。

4.2 像控点布设

电力工程中，像控点的布设具有重要的价值，是影响最终摄影成果的关键环节之一，因此，要结合电力工程实际应用要求选取更加匹配的布点，并且对弧形地物、水系、高程急剧变化的位置要进行有效的分析和评估，避免无人机碰撞造成安全问题。并且，为了保证布设的规范性和合理性，一般是在航摄操作开始前利用刷油漆的方式布置像控点标识，刷成“L”形或者是“+”形，提升观测点的实时性精度水平[12]。

5 结束语

总而言之，在电力工程勘察分析工作中，应用无人机倾斜摄影测量技术具有重要的意义，相关技术部门要结合技术流程、技术应用标准等完善技术方案，发挥无人机倾斜摄影测量技术优势，实现地形测绘、三维建模、工程规划、辅助管理、实物测量等目标，从而全面提升电力工程现场管理水平，减少人力物力的损耗和浪费，为电力工程可持续发展奠定坚实基础。