傾斜攝影技術為電力線路勘測帶來怎樣的便利？

發布日期：2018-12-28 00:00 瀏覽量：20377

城市步伐的加快和經濟建設的快速發展，使電力線通道環境也變得日益復雜，地質災害也越來越頻繁，輸電線路規劃設計難度日益加大。

從傳統測繪技術角度對輸電線路進行優化，可根據電力工程現場數據獲取方式以及數據的表現形式劃分為三個方法：

1）基于正射影像和數字高程模型構建三維場景完成輸電線路優化。這類方法可以直觀地觀察輸電線路所經周邊環境，且操作簡單。但是無法準確獲取房屋、樹木等地表物體高程，影響了拆遷量計算及路徑選擇的精度。

2）基于攝影測量技術建立輸電線路的立體環境，采用立體測圖的方式進行線路斷面量測及地表地物高程量測。這種方法可以準確獲取地物高程及坐標，但是專業技術門檻較高，而電力勘測設計人員一般并不具備專業測繪技能，在實際應用中面臨一定困難。

3）采用無人機搭載LiDAR（LightDetectionAndRanging）快速獲取電力勘測地表三維點云，但是LiDAR成本造價高，數據處理量大。

本文討論通過無人機掛載雙擺傾斜鏡頭來快速獲取地面三維數據，實現對正在開展前期工作的站址與廊道的定期巡視，解決站址與廊道失去保護的問題，并建立電力勘測“一張圖”平臺，為電力勘測設計人員提供一種經濟、方便快捷地獲取輸電線路沿線的三維模型數據途徑，并將其直觀地在平臺進行展示，為電力線路勘測提供空間分析、坡度計算、坡向計算等輔助功能，滿足電力勘測地表三維數據獲取、管理及高效利用的全流程需求，并在數據的基礎上有效滿足上述需求。

一、電力勘測地表三維數據獲取

（一）傾斜攝影技術原理及優勢

傾斜攝影技術是國際攝影測量領域近十幾年發展起來的一項高新技術，該技術不同于以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限，通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，分別從一個豎直視角和四個傾斜（前視、左視、右視、后視）視角同步采集影像，同時獲取建筑物頂面及側面的高分辨率影像。

其中，豎直攝影影像采用傳統航空攝影測量技術進行處理后可以得到DEM（DigitalElevationModel，數字高程模型）、DOM（DigitalOrthophotoMap，數字正射影像圖）以及DLG（DigitalLineGraphic，數字線劃圖）產品；前視、左視、右視、后視4個傾斜攝影影像傾斜角度一般在15°~45之間，可以獲取地物側面豐富的紋理信息。傾斜攝影數據通過先進的定位、融合、建模等技術處理后，能夠生成輸電線路地表的強真實感三維場景，便于掌握和分析輸電線路周邊的地形地貌以及建筑物的細節特征。

傾斜攝影在地表的三維重建方面，與傳統的三維建模以及航空攝影技術相比，具有準確再現地物地理位置信息的真三維空間場景，直觀掌握目標區域內的地形地貌、植被以及人工構筑物的細節特征等優勢，可以為電力工程勘測提供現勢、詳盡、精確、逼真的空間基礎地理信息數據支持服務。同時，采用旋翼無人機進行輸電線路地表數據的快速采集具有操控便捷、無需專業飛控人員等優勢，可以滿足線路設計過程中隨時隨地采集三維空間信息的設計需求。

（二）傾斜攝影測量平臺

傾斜攝影測量平臺其核心組成包括：飛行器（無人機）、飛行控制系統、傾斜航攝儀及POS系統。其中，飛行器上可以搭載傾斜航攝儀和POS系統，按照設計好的航線、高度、重疊度進行航拍作業，并通過飛行控制系統對飛行器進行實時控制。

（三）地表三維數據制作

電力工程勘測人員并非專業的測繪數據制作人員，因此地表三維數據制作軟件需要滿足上手快、操作簡單、自動化程度高的特點。本文采用Bentley的ContextCapture作為地表三維數據制作的軟件系統，該系統是一套基于圖形運算單位GPU的快速三維場景運算軟件，可以無需人工干預地從簡單連續影像中生成逼真的實景三維場景模型。

傾斜三維數據成果圖.jpg

傾斜三維數據成果圖

二、電力勘測“一張圖”

對各類電力勘測平臺而言，數據無疑是其根本。事實上，離開了對多源數據的統一存儲、管理和應用，就無法實現數據的集中與融合應用，無法保障電力勘測設計、輸電線路規劃等與空間信息相關的管理與應用問題。本文通過建立電力勘測“一張圖”平臺實現了電力勘測資源數據全生命周期的融合、管理與利用，為電力勘測提供強大的空間信息數據支撐。

電力勘測“一張圖”主要包括了數據庫及其管理系統（插件、服務、引擎）以及基于“一張圖”的電力勘測應用系統等，共同承擔數據的統一存儲、統一管理及業務應用。通過電力勘測“一張圖”可以以二三維空間信息數據為基礎，將分散的各類電力勘測數據按照統一底圖、統一坐標、統一精度等要求集合到統一的空間參考上，最終形成統一的綜合數據庫，這一數據最終可包括基礎空間信息數據、電力勘測業務數據、外部共享數據，實現多源異構數據的有效集成及業務應用。

1、電力勘測“一張圖”的數據資源

電力勘測“一張圖”的數據資源主要包括基礎空間信息數據和電力勘測業務數據。其中：基礎空間信息數據主要包括了傾斜三維模型數據、正射影像數據、數字高程模型數據以及數字線劃圖等基礎數據，這部分數據的主要來源為傾斜攝影航拍。電力勘測業務數據則主要包括輸變電線路設計數據、地質初步勘察數據、地質災害分布數據等與電力工程勘測相關的數據資源。

2、電力勘測“一張圖”數據庫管理系統架構

實現數據大集中的基本條件除了基于數據庫數據的統一存儲以外，基于統一編碼規則的多源數據關聯以及基于數據庫管理系統的數據檢索查詢、更新維護及處理輸出也是缺一不可的，否則這些數據就會以無規則的方式“堆積”在一起，無法滿足業務應用的需求。

因此，電力勘測“一張圖”的系統架構需要滿足海量空間數據組織管理功能需求、數據庫管理和維護功能需求、多種服務功能需求。電力勘測“一張圖”數據庫管理系統架構由下至上由軟件支撐層、數據層、數據存儲邏輯層、數據訪問層、管理業務邏輯層和用戶界面層組成。

3、電力勘測“一張圖”數據庫管理系統功能

電力勘測“一張圖”綜合數據庫管理系統的功能模塊包括數據質檢模塊、入庫更新模塊、數據存儲模塊、數據應用模塊、共享交換模塊、原數據管理模塊及安全管理模塊。

4、基于傾斜三維模型的輸變電工程前期勘測系統

基于傾斜三維模型的輸變電工程前期勘測系統是基于電力勘測“一張圖”建立的應用系統。通過該系統實現輸變電工程前期勘測過程中需要的二三維一體化瀏覽、圖層疊加分析、交叉跨越高度測量、挖填方分析、坡度分析、坡向分析、道路線路輔助規劃以及線路廊道巡檢等功能。

電力勘測“一張圖”數據庫管理系統架構圖.jpg

綜上所述，采用六旋翼無人機搭載雙擺傾斜鏡頭的方式來快速獲取輸變電工程前期工作站址與廊道的傾斜三維模型數據和DEM、DOM以及DLG數據，并在數據的基礎上建立電力勘測“一張圖”平臺及輸變電工程前期勘測系統，使設計人員可以及時、快速、簡便地獲取分析和決策所需關鍵信息，減少人力資源消耗，實現高效率、低成本的電網輸變電查勘設計工作。與此同時，在電網輸變電查勘設計以及電網管理過程中，根據業務需求可以基于電力勘測“一張圖”平臺擴展開發其他相關的業務應用系統，如：電網輸變電查勘拆遷管理系統、線路廊道地質災害模擬系統等，可以有效降低電力業務系統的建設成本，具有一定經濟效益。