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无人机测绘技术在输电线路设计中的应用何鹏

发表时间：2020/9/4 来源：《基层建设》2020年第11期作者：何鹏

[导读] 摘要：本文主要通过对无人机测绘技术的介绍以及无人机测绘技术在输电线路设计中的应用进行分析，同时在分析的基础上提出无人机测绘技术在输电线路设计中应用的必要性，进而提出下文内容。

        身份证号码：13010619820927xxxx 石家庄电业设计研究院
        摘要：本文主要通过对无人机测绘技术的介绍以及无人机测绘技术在输电线路设计中的应用进行分析，同时在分析的基础上提出无人机测绘技术在输电线路设计中应用的必要性，进而提出下文内容。
        关键词：无人机；电力勘测；输电线路设计；三维
        前言：
        测绘是设计的排头兵，先锋官。二者紧密相连，输电线路设计需要的平断面图和CAD平面图等都是由测量人员先期实地踏勘后绘制的，所以测绘质量直接决定设计质量。
        平断面图的制作需要外业测量和内业绘图两个步骤。外业测量的关键在于仪器的精准，内业绘图的关键在于人的细心，再加上严格的校审制度，才能保证图纸精准合格，缺一不可。
        一、无人机测绘技术的发展：
        随着国家的高速发展和科技的日新月异，输电线路测量所使用的仪器也不断的更新换代，从最早的水准仪、经纬仪到全站仪，从全站仪到GPS，每一次换代都引领了一场行业的技术革命。这些新仪器帮助我们在获得更精确测量数据的同时还节省了大量的时间和人力物力。
        然而虽然科技进步很大，有一个问题却始终没有解决，那就是这些仪器都需要测量人员身背肩扛、负重前行。多少次我们面对荆棘密布的高山，波涛汹涌的大河感慨心有余而力不足，多少次我们梦想着能有一双翅膀，跨过高山大海。正是基于这样的需求，无人机测绘技术出现了，美梦成真了。
        二、无人机测绘技术的优势：
        无人机测绘是一项颠覆性的技术，它彻底跳出了以人为本的传统模式，将高清摄像头、激光测距仪、卫星定位系统等整合于机体之内。直接在空中进行外业测量，不受地形限制，测量人员只需要通过软件输入坐标，设定航线，就能获得整条路径的跨越物数据。再通过后期的数据处理，就可以自动生成输电线路的三维路径图，将原来的外业和内业工作自动化，极大的提升了工作效率和经济效益。
        利用无人机测绘技术的输电线路设计流程图：

        特别是，随着三维设计在国网内的推行，无人机测绘的优势也越来越明显。以无人机为飞行平台，利用高分辨数码相机系统获取遥感影像，利用空中和地面控制系统实现影像的自动拍摄和获取，利用无人机激光雷达技术，重点关注线路走廊、交叉跨越、导线弧垂、线间距离、杆塔本体、地表附着物等测量对象及其空间关系。并通过影像预处理、影像后期加工处理及矢量采集等功能，全自动匹配模块、控制点规划和量测模块、空三平差解算软件、DEM生成模块、DOM制作与编辑软件、DLG立体成图软件。
        而随着近几年无人机测绘技术的不断进步和完善，具备PPK等功能的差分GNSS无人机航测技术的出现，使得电力测绘人员能够利用稀少控制条件下生产出满足设计要求高精度的三维立体模型，由地面基站以及机载GNSS接收数据组成的差分数据，以地面基准点为参考，使用专业软件进行差分解算，可获得厘米级高精度POS数据，并与少量的像控点可解算出高精度空三成果，进而能满足1：1000测图精度要求，甚至在测区环境相对较好，并相对增加外业工作量的情况下能满足1：500精度要求。精准获取了测区高分辨率的数字正射影像图DOM、获取了高精度数字地表模型DSM，获取了大比例尺数字线化图DLG，为设计专业提供了丰富的测量产品，并为三维设计提供了可靠地三维地理信息数据，更快更好的服务于电力勘测设计。
        无人机航测作业流程图：

        三、结合我院的具体情况，分析无人机测绘技术应用的必要性：
        首先是可研阶段，输电线路设计在进行电力线路选线时，我院目前采用的方法是在卫星图片上对路径进行规划，对沿途的建筑物、大跨越等进行避让，以及路径走廊的清理等工程量进行统计，通过比较各种路径方案经济性来选择实施方案。但这种方法在实际应用中存在局限性，卫星图片由于卫星收到轨道和过顶时间的约束，时效性差，无法实现实时观测，会经常出现地形地貌发生改变的情况。而无人机测绘技术的应用相对于传统线路选线方法而言，体型小、消耗少、使用成本低、机动性强，可以在阴云天气摄影，飞行高度低，可以获得更高分辨率的航空影像及其数据，能更有效减少不利地面实地调查环境的负面影响。
        其次是初设阶段，目前我院是使用GPS-RTK测量。GPS测量方便快捷，在没有遮挡的平原上作业效率很高，可以满足一般的工作要求。但是它的缺点也很明显，经过树林或建筑物时经常信号差甚至经常无信号，且信号受地形限制，需要通过多次搬站测量才能完成任务，费时费力。而无人机搭载光学测量设备，在测量视野受限较大的区域如林区、有高大建筑的居民区及在使用传统测量方式需要绕行的区域如峡谷、高山等时，能快速调整所处的位置取得相对高精度的数据资料，同时降低了强度和区域测量工作的负荷，节省了时间，提高了测量效率。且采用低空无人机遥感与地面测量相合的大比例尺测图高程面状拟合方法对所测区域进行无人机低空测量。
        最后是施设阶段，目前我院与施工单位已实行电子交桩。交接人员只需要将无人机测量的杆塔位坐标进行整理列表，现场再为施工单位指认3-4个控制点，并提交控制点和杆塔位坐标即可完成。
        还有就是测量人员的工作职责也要发生转变，主要工作变为前期布置测控点，录入坐标设定航线，获取航测数据。中期对重点地物和大跨越进行现场踏勘校核，控制测绘质量。后期通过各种软件、数据，加工和完善测绘图纸。
        四、结束语：
        综上所述，无人机测绘技术已经成熟稳定，测量精度完全可以满足输电线路设计的技术要求，在电力勘测设计中推广应用已是大势所趋。而整个电力测绘行业也又一次的来到了技术革命的前夜，更新换代已经势在必行。
        参考文献：
        [1]陈正宇；中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司；<<差分GNSS无人机航测技术在输电线路勘测设计中的应用>>。
        [2]孙生海；中国电建集团青海省电力设计院有限公司；<<飞马F200无人机在我院开展电力工程中的应用>>。