沈浩 趙智乾

摘要：由于電力線(xiàn)路工程在建設(shè)過(guò)程中往往需要對(duì)較大范圍的工程區(qū)域進(jìn)行航攝測(cè)量，而無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)不僅適應(yīng)條件要求相對(duì)較低，應(yīng)用比較靈活，同時(shí)其技術(shù)成本也相對(duì)較低，因此電力線(xiàn)路工程的建設(shè)單位要充分結(jié)合電纜工程的實(shí)際情況，準(zhǔn)確把握無(wú)人機(jī)航測(cè)中的像控點(diǎn)布設(shè)、圖像數(shù)據(jù)采集、空三加密、數(shù)據(jù)處理以及場(chǎng)景構(gòu)建等測(cè)圖技術(shù)要點(diǎn)，全面提高航測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：航空攝影測(cè)量技術(shù);電力工程;測(cè)量應(yīng)用

1無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成及測(cè)量原理

1.1無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成

無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量在當(dāng)前工程測(cè)繪中發(fā)揮著重要作用。從結(jié)構(gòu)組成來(lái)看，無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量系統(tǒng)涵蓋硬件、軟件兩部分。硬件系統(tǒng)不僅包含無(wú)人機(jī)、機(jī)載設(shè)備等內(nèi)容，同時(shí)涉及地面站和傳感系統(tǒng)等單元。軟件系統(tǒng)包含航線(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、航空攝影檢查以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等重要組部分[1]。在實(shí)際測(cè)量中，無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)、機(jī)載設(shè)備的應(yīng)用為無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量工作開(kāi)展創(chuàng)造了基本的載體環(huán)境，在實(shí)際測(cè)量中，基于軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)航線(xiàn)、航攝覆蓋檢查、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)裙δ艿膶?shí)現(xiàn)，無(wú)人機(jī)測(cè)量系統(tǒng)平行飛行和程控姿態(tài)穩(wěn)定性得以有效保證，有效地保證了無(wú)人機(jī)軟件攝影測(cè)量的整體效率和質(zhì)量。

1.2無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量的基本原理

使用無(wú)人機(jī)獲得地面的影像資料是無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量的基本工作原理。在實(shí)際測(cè)量中，無(wú)人機(jī)內(nèi)部安裝了機(jī)載計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，同時(shí)配置多個(gè)傳感器鏡頭，這些鏡頭處于不同的方向。無(wú)人機(jī)到達(dá)預(yù)定航道后，這些傳感鏡頭就會(huì)不同角進(jìn)行地面取像，準(zhǔn)確獲取同一地物的多項(xiàng)攝影數(shù)據(jù)，為后期數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)平差處理奠定了基礎(chǔ)。攝影測(cè)量中，無(wú)人機(jī)主要是通過(guò)無(wú)線(xiàn)遙感設(shè)備進(jìn)行控制的。針對(duì)攝像機(jī)獲取的資料，可在現(xiàn)代通信手段的支撐下，將其傳輸給地面站的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，最終，經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的系統(tǒng)分析和校正，確保了攝影測(cè)繪地形圖的有效生成。在無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量中，應(yīng)就攝像機(jī)的精度進(jìn)行合理控制。譬如，針對(duì)電力工程測(cè)量，工作人員多采用1∶2000比例尺，該條件下，攝影機(jī)單鏡頭的像素?cái)?shù)量多控制在2000萬(wàn)像素以上，這有效地提升了攝影測(cè)量效果，滿(mǎn)足了電力工程建設(shè)需要，并為電力線(xiàn)路路徑規(guī)劃和障礙規(guī)避創(chuàng)造力有利條件[2]。

2無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量要點(diǎn)

2.1確保數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確，處理數(shù)據(jù)合理

在工程測(cè)量當(dāng)中應(yīng)用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)，為了確保傳遞回來(lái)的數(shù)據(jù)具備較高的準(zhǔn)確性，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，相關(guān)工作人員就必須先對(duì)無(wú)人機(jī)獲取到的信息等進(jìn)行全面的檢查。嚴(yán)格按照采集方法實(shí)施數(shù)據(jù)收集，如果在采集過(guò)程中發(fā)現(xiàn)不合理的地方，必須及時(shí)停止采集工作，第一時(shí)間找出問(wèn)題根源。與此同時(shí)，為了保證在遭遇突發(fā)情況時(shí)能夠冷靜對(duì)待，推進(jìn)測(cè)量工作的穩(wěn)步進(jìn)行，工作人員必須不斷提高自己的專(zhuān)業(yè)能力，確保拍攝方法掌握全面。在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析過(guò)程中，工作人員必須嚴(yán)格計(jì)算每一項(xiàng)數(shù)據(jù)，進(jìn)而得到最終可靠的數(shù)據(jù)。

2.2進(jìn)行質(zhì)量檢查，確保成果更加準(zhǔn)確

為了確保工程測(cè)量最終結(jié)果可靠，在應(yīng)用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)過(guò)程中，工作人員必須認(rèn)真做好拍攝結(jié)果的分析，同時(shí)把控好拍攝過(guò)程的質(zhì)量，促使每個(gè)環(huán)節(jié)工作有序推進(jìn)，對(duì)每一項(xiàng)測(cè)量的結(jié)果都應(yīng)該深入核對(duì)與分析。另外，還應(yīng)該對(duì)測(cè)量企業(yè)的工作質(zhì)量進(jìn)行全面的調(diào)查，如果發(fā)現(xiàn)違規(guī)操作，必須即刻停止驗(yàn)收，進(jìn)行反饋[3]。

3測(cè)量應(yīng)用過(guò)程

3.1空中三角測(cè)量

空中三角測(cè)量是傾斜數(shù)據(jù)處理的核心步驟，利用影像 POS 數(shù)據(jù)采用區(qū)域網(wǎng)平差以投影中心點(diǎn)、像點(diǎn)和相應(yīng)的地面點(diǎn)三點(diǎn)共線(xiàn)為條件，作為一個(gè)整體進(jìn)行平差，剔除誤差較大的噪聲點(diǎn);對(duì)外業(yè)采集的主控點(diǎn)和像控點(diǎn)進(jìn)行預(yù)處理，在區(qū)域網(wǎng)平差成果上進(jìn)行刺點(diǎn)，對(duì)刺點(diǎn)誤差較大的點(diǎn)進(jìn)行多次微調(diào)，影像邊緣刺點(diǎn)要保持 2 cm 的距離[4]。

3.2密集匹配

密集匹配技術(shù)作為三維重建重要技術(shù)，其核心是先利用 Mean shift 分割方法進(jìn)行色彩分割，分割成顏色均勻的區(qū)塊使分割出來(lái)的每一個(gè)小塊都處于一個(gè)物體表面，綜合采用 SIFT、Roberts、Canny、Edge-dog 等算子對(duì)區(qū)塊進(jìn)行特征提取。運(yùn)用 DAISY算子進(jìn)行描述結(jié)合 K-d 樹(shù)進(jìn)行特征匹配，利用極線(xiàn)進(jìn)行約束并進(jìn)行指導(dǎo)匹配，傾斜攝影測(cè)量采用密集匹配技術(shù)提高了特征匹配的精度。

3.3實(shí)景三維建模

實(shí)景三維建模通過(guò)多個(gè)傳感器多個(gè)角度采集物體的影像信息，與機(jī)載 GPS 接收機(jī)和高精度 IMU 高度集成，同時(shí)獲取多角度影像的位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)。利用專(zhuān)業(yè)軟件經(jīng)過(guò)空三加密、區(qū)域網(wǎng)整體平差、多視影像密集、構(gòu)建三角網(wǎng) TIN、創(chuàng)建白模、紋理自動(dòng)映射進(jìn)行三維重建，快速制作地物的實(shí)景三維模型，具有反映地物周邊的真實(shí)情況[5]、可以實(shí)現(xiàn)單張影像量測(cè)，采集建筑物側(cè)面紋理信息、數(shù)據(jù)量小易于網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的優(yōu)點(diǎn)。

3.4電力測(cè)繪成果制圖

本工程屬于某 330 k V 輸變電工程，項(xiàng)目包含一個(gè) 330 k V 變電站和兩回同塔四回線(xiàn)路的勘測(cè)設(shè)計(jì)。明確提出采用三維數(shù)字化設(shè)計(jì)，路徑走廊有廠(chǎng)區(qū)、鐵路、居民區(qū)、管線(xiàn)等復(fù)雜地物，傳統(tǒng)的攝影測(cè)量無(wú)法顯示側(cè)面紋理信息無(wú)法滿(mǎn)足業(yè)主對(duì)三維數(shù)字化設(shè)計(jì)成果的定制要求，基于傾斜攝影測(cè)量技術(shù)生成實(shí)景三維模型具有精度高、質(zhì)量好、紋理信息豐富的突出的特點(diǎn)，利用實(shí)景三維模型極大提高三維數(shù)字化正向設(shè)計(jì)制圖質(zhì)量，電力測(cè)繪成果主要包括繪制平斷面圖、塔基地形圖、跨房圖、路徑圖等主要成果，其成果如圖 1所示。

4總結(jié)

在電力線(xiàn)路工程建設(shè)中應(yīng)用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)能夠有效提高攝影測(cè)量的效率和質(zhì)量，為電力線(xiàn)路工程提供更加全面、高精度的影像數(shù)據(jù)，降低航攝測(cè)量的成本，因此電力線(xiàn)路工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃以及施工單位要對(duì)無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，提高無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)用的適應(yīng)性和有效性，推動(dòng)我國(guó)電力線(xiàn)路工程建設(shè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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