无人机航空摄影在电力工程中的运用

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【摘要】以无人机航空测量技术为研究对象，分析了该技术在电力工程测量中应用的相关问题。先阐述了无人机航空摄影测量技术的先进性；之后结合当前电力工程测量的特征，进一步介绍了该技术的实际应用情况。从本次研究结果可知，现阶段无人机技术能够满足电力工程测量需求，并且具有快速响应能力等优点，在技术、精准度等方面均具有先进性，应该在更多地区做进一步推广。

【关键词】无人机；航空摄影测量技术；电力工程测量

前言

电力工程测量的工作量大，传统的人力测量一直存在效率低、精准度差的问题，在一定程度上影响了电力工程工作的开展。而随着无人机技术的发展，无人机航空摄影测量技术快速发展，该技术的飞行平台是自动驾驶的飞机，以数码相机为传感器，能够为工程测量部分提供较为准确的数据资料，弥补了传统人工测量中的不足，具有技术先进性。因此，在我国电力行业快速发展的今天，进一步了解无人机航空摄影测量技术的运用手段则更具有实际意义。

1无人机航空摄影测量技术的先进性

无人机航空摄影测量技术的实质为：利用无人机对目标地区进行影像信息采集。该技术通过机载计算机系统与数码相机，利用无线遥感技术完成控制，实时向基站传送与目标地区有关的影像学信息。与传统技术相比，无人机航空摄影测量技术具有先进性，主要表现在以下几方面：（1）具有快速的响应能力。在电力工程测量过程中，无人机始终保持着相对较低的飞行高度，这种飞行模式具有很强的适应能力，一方面，天气因素对无人飞机飞行的影响降低；另一方面，无人机本身对起飞、落地平台无特殊要求，大部分空间均可满足。同时文献[1]在相关问题的研究中也认为，与其他类型测量设备相比，无人机具有良好的适应能力，并且空域申请方便，便于维护、管理，还可以满足大部分项目的使用要求。一般情况下，无人机的准备时间很短，往往只需要10~15min，节省了大量的时间，有助于提高测量效率。（2）安全灵活。无人机机身小，不需要设置专门的场地，并且能够满足不同的场景勘探需要，能够在多种环境下完成信息采集工作。就目前而言，我国的电力工程普遍位于地势条件不理想的环境中，若由人工勘探则有可能出现人员伤亡，而无人机可以完全忽略这个问题，避免工作人员进入危险环境中工作，具有可行性。

2无人机航空摄影测量技术手段研究

2.1无人机摄影测量技术要点

在应用无人机进行电力工程勘测时，所采用的无人机摄影测量技术主要包括以下几方面：（1）规划测量区域。正式测量前，由操作人员精准划分本次无人机测量的目标区域。在划分过程中，严格按照电力工程项目勘测工作要求，适当扩大无人机测量范围，这样才能保证无人机航空摄影测量能够全面覆盖整个目标区域。例如，吉林省电力勘测设计院在电力工程项目勘测过程中，将整个勘测范围划分为多个网格，每个网格均为长方形，这样无人机在勘测过程中就能严格按照网格的分布情况完成勘测，达到了预期目的。对于其他单位而言，在规划测量区域过程中，可以参照吉林省电力勘测设计院的成功经验，根据电力工程项目所处环境来规划测量区域，避免测量中出现遗漏问题。（2）设计合理的航线。在工程测量阶段，航线是无人机摄影拍摄的路线，一般在电力工程项目测量工程中，需要多台无人机共同完成航拍工作。同时现阶段的无人机均存在体积小的问题，决定了无人机无法实现长时间飞行。针对这种问题，工作人员就应该高度关注无人机的飞行效率，认真规划每台无人机的飞行路线，避免无人机的摄影测量范围相互干扰而降低工程项目测量效率。文献[2]在相关问题研究中指出，在设计无人机飞行航线时，应该保证机器之间的交叉飞行，这样才能保证拍摄质量；但是还应该考虑无人机之间的飞行时间差问题，避免一些位置没有被拍到。（3）建立测量区域控制网。建立测量区域控制网有助于进一步提高测量质量，在测量过程中，需要根据电力工程项目测量区域的地理特征，建立空中三角测量平差网。在该网中，通过根据已知的控制点，结合实地勘测结果，对空中三角测量平差网的结构进行界定，或者直接作用于测图定向的像片控制点平面位置和高程上，方便后期在室内对测量结果做进一步处理。在区域控制网数据处理过程中，可以将测图所需的大量控制点、像片所反馈的方位元素，以4D的形式生成控制点参数、像片定向参数，这样可以为测图数据分析提供统一的坐标资料，方便相关人员对数据做进一步分析。

2.2实证研究

2.2.1案例简介

在某地区的电力工程测量中采用了无人机航空摄影测量技术，其主要目标是为本次项目厂址四周5.0km范围内的陆域环境进行进一步分析，最终为区域规划、环境保护等提供科学有效的参数。从整体情况来看，所要勘测的区域位于山地地段，平均高程155.3±6.6m；电力工程项目周边森林茂密，并且地势条件不理想，采用人工勘测的难度较大。

2.2.2航空摄影

在本次项目中，所采用的无人机航空设备满载27kg，使用LT无人机低空摄影系统，系统内设有数码相机，焦距调整为35mm，有3600万成像像素，相元大小为4.8μm。为了保证航空摄影质量，将整个测量区域做分区处理，共分为两个小分区，其比例尺分别为1：1000、1：2000。

2.2.3像片测量控制

（1）确定控制点。在布点时采用区域网布点方案，在勘测边缘增加像控点，在1：1000分区内按照航线确定10条基线，周围一条基线的跨度点长，所以设置20个像控点；在1：2000比例尺分区内，按照航线确定12条基线，设置53个像控点。（2）布设检查点。在1：1000分区内设置6个检查点，在1：2000分区内设置12个检查点，保证空三加密成果。

2.2.4影像数据处理

为了保证影像数据处理质量，采用先进的空三加密与INPHO数字系统，主要的数据处理内容包括：（1）空中三角测量。采用相对定向的MATCH模块实现全自动提取连接点的方式，在确定自由网平差后，Sigmal收敛值小于一个像素，所以像点构网的强度水平良好，像片连接点可以均匀分布在测量空间内，这样通过对后续的像控点数据进行评估，就能完成定向工作[3]。（2）畸变差纠正。在本次项目中，无人机中所装置的数码相机无测量功能，因此在测量过程中经常会出现成像畸变差问题，影响了测量结果精准度。针对这种问题，需要通过畸变差纠正的方法，通过相机检验校正参数的方法，从像片中获得理想的数据资料。

2.2.5成果评价

为了保证测试结果的精准度，在无人机航空拍摄摄影结果精度测量过程中，在侧区内随机抽取50个平高监测点对测量结果进行评价，并通过建立数字高程模型，进一步判断无人机测量结果。

3结论

在电力工程项目测量中，使用无人机航空摄影测量方法具有必要性，本文通过实际案例的经验可以发现，无人机航空摄影的精准度更高，因此具有推广价值。从长远发展来看，未来的无人机航空摄影测量技术势必会得到进一步发展，因此该技术可以更好的满足电力工程项目勘测要求，具有技术推广价值。

作者：胡念念 孟敏 单位：湖北交通职业技术学院