無人機航測技術(shù)在電力線路規(guī)劃中的應用

無人機航測技術(shù)在電力線路規(guī)劃中的應用摘要：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對電力能源的需求日益增大，與之相應的電力工程建設(shè)力度也在不斷加強，傳統(tǒng)的電力選線手段已不能滿足其快速、高效發(fā)展的要求。利用航空攝影測量技術(shù)能夠高效完成電力建設(shè)規(guī)劃。目前，有許多電力線路工程電壓等級低，線路長度較短等工程還是以傳統(tǒng)的工程測量方法進行路徑選擇設(shè)計，成本高、效率低，特別在交通條件較差的高山區(qū)，更是勞動強度大，效率低。同時不能對整體的智能電網(wǎng)建設(shè)提供詳盡且豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在高速經(jīng)濟發(fā)展的當下，傳統(tǒng)的方法已經(jīng)不能滿足設(shè)計要求，利用載人航飛不僅時間長，而且費用相對也比較高。而無人機航測可以很好地滿足此類工程的電力選線。關(guān)鍵詞：無人機；航測攝影；電力線路；選線平臺；路徑優(yōu)化1無人機RTK航空測圖系統(tǒng)無人機RTK航空測圖系統(tǒng)構(gòu)成大體分為：無人機飛行平臺、飛行控制系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)以及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。無人機飛行平臺內(nèi)部載有影像傳感器、自動駕駛模塊和RTK測量模塊；無人機的飛控系統(tǒng)用于飛行計劃設(shè)計及任務設(shè)備管理，由自駕儀、GPS/IMU慣性導航系統(tǒng)、GPS接收機等組成，可實現(xiàn)無人機的姿態(tài)、航高、速度、航向的控制及各個參數(shù)的傳輸，方便地面人員實時監(jiān)控無人機飛行信息。它采用手動、輔助和全自動飛行控制模式，可以有效的使無人機按照預定的飛行路線平穩(wěn)飛行；地面監(jiān)控系統(tǒng)包括地面監(jiān)控軟件和無線遙控器等。地面監(jiān)控軟件為MAVinci軟件，通過它可以實時監(jiān)控無人機的飛行高度、航跡、飛行姿態(tài)等數(shù)據(jù)，確保地面監(jiān)控人員能及時了解無人機的飛行狀況，保證飛行任務的順利完成。另外該套軟件也是航測系統(tǒng)的飛控軟件，用于制定飛行計劃實現(xiàn)自適應地勢起伏。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理主要軟件為數(shù)據(jù)后處理軟件Photoscan，是一款基于影像自動生成高質(zhì)量三維模型的優(yōu)秀軟件。它通過已知的基準點坐標、無人機獲得的航片影像和POS數(shù)據(jù)自動完成影像定向、空三加密過程，實現(xiàn)免像控自動拼接處理，從而獲得高精度的DEM、DOM數(shù)據(jù)。2.三維數(shù)字模型路徑優(yōu)化2.1創(chuàng)建路徑優(yōu)化平臺采用Ecan-PLStation數(shù)字攝影測量工作站為立體選線平臺，將DEN數(shù)據(jù)、DOM數(shù)據(jù)導入Ecan-PLStation路徑優(yōu)化軟件，輸入收集的工程資料、專題信息、基礎(chǔ)地理信息，創(chuàng)建路徑優(yōu)化平臺。如圖2-1所示圖2-1路徑優(yōu)化平臺作業(yè)流程示意圖2.2路徑優(yōu)化路徑優(yōu)化的步驟包括展繪初始路徑、路徑調(diào)整優(yōu)化，路徑優(yōu)化后對獲得的線路路徑進行排位并對排位方案進行校核，同時對方案的經(jīng)濟指標進行統(tǒng)計，以確定獲得的路徑是否成立。將初始路徑輸入輔助優(yōu)化設(shè)計平臺.選線人員在氣維場景中觀察路徑兩側(cè)的地物和地貌。通過路徑優(yōu)化平臺中的測量模塊，量測建筑物、電力線、通信線、采石場等對線路有影響的地物到路徑的距離，以及陡峭地貌的坡度;識別走廊內(nèi)的地物地貌，并量測線路是否跨越房屋，確定局部地段立塔條件是否具備。能否跨越電力線，提供轉(zhuǎn)角的度數(shù)和數(shù)量、轉(zhuǎn)角間的距離等信息。從而確立路徑的成立與否。

優(yōu)化過程中可以采用自動排位或人工排位的方式確定桿塔位置，在三維場景中查看塔位地形，逐基落實桿塔位置。進行風偏和危險點的校驗，落實每一基轉(zhuǎn)角塔、直線塔的使用條件，滿足設(shè)計要求;在跨（鉆）越35kV及以上高等級電力線時，采用電子模板軟件模擬跨（鉆）越，確認路徑是否成立。路徑優(yōu)化工作流程如圖2-2所示：圖2-2輸電線路工程路徑優(yōu)化流程3工程應用陜南地區(qū)某110kV線路工程，長度54km。該線路位于秦巴山區(qū)，地形較為復雜，線路途經(jīng)許多零散房屋，林木茂盛繁多，許多塔位位置較為陡峭，邊坡風偏對線路的影響較多，采用天狼星無人機航測和Ecan-PLStation立體模型選線，在路徑優(yōu)化中取得很好的效果。在立體環(huán)境中，能迅速查看到線路附近的建筑物，通過立體測圖軟件測量出線路中線距房屋的距離，若不滿足規(guī)范要求，通過調(diào)整前后塔位至滿足規(guī)范要求距離，如若無法調(diào)整安拆遷處理，且能迅速量測出房屋面積生成房屋分布圖。3.2立體場景中查看塔位地形在立體環(huán)境中，逐一查看每級預選塔位的塔位地形情況，量測塔位中心距陡邊坡，高坎邊等的距離，結(jié)合地質(zhì)人員的判斷，將塔位選定在穩(wěn)定的地形區(qū)域內(nèi)。在Ecan-PLStation立體模型選線平臺中，用預選定塔位坐標生成線路平斷面圖，實施排位，并進行適當調(diào)整，確定危險點，跨（鉆）越滿足規(guī)范要求。從工程實際應用可知，基于無人機航測技術(shù)的線路路徑優(yōu)化具有以下優(yōu)點：1） 有效控制工程造價。三維模型信息豐富，時效性好，精度高，所包含的信息量和反映的數(shù)據(jù)流更符合現(xiàn)實情況，在三維環(huán)境下完成路徑優(yōu)化，能有效控制工程造價。2） 大大減少外業(yè)工作量。將傳統(tǒng)需要外業(yè)實地測量確定線路路徑工作轉(zhuǎn)為內(nèi)業(yè)，能有效控制工期，減少勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率，節(jié)約成本。3） 減少林地砍伐，保護環(huán)境。當線路從林區(qū)通過時，通過準確量測林木高度，對林木實行高跨越排位設(shè)計，盡可能地減少林木砍伐，保護了林業(yè)資源，避免破環(huán)境。4） 對整體智能電網(wǎng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。無人機航測經(jīng)過數(shù)據(jù)處理可以得到3D產(chǎn)品DEM、DSM、DOM數(shù)據(jù)，為未來智能電網(wǎng)的地理數(shù)據(jù)建設(shè)提供詳盡的、豐富的數(shù)據(jù)支撐。無人機航測技術(shù)在電力線路規(guī)劃中現(xiàn)已廣泛應用，也極大的提高了工作效率，減少外業(yè)測量工作，可在數(shù)字攝影測量工作站的立體環(huán)境依靠人工進行大部分的數(shù)據(jù)采集，自動化程度相對較低，如何提高自動化采集度也將是將來的研究方向。參考文獻1.湯堅，楊驥無人機傾斜攝影技術(shù)在特高壓輸電線路路徑優(yōu)化中的應用研究［J］，南