无人机在特高压输电线路勘测中的应用研究柴忠梁

无人机在特高压输电线路勘测中的应用研究柴忠梁

柴忠梁印明骋

（国网上海市电力公司检修公司上海市200063）

摘要：随着我国经济的高速发展，我国特高压输电线路的建设已经取得飞速发展。输电线路分布点多、面广，如何及时获取遥感和摄影影像数据成为电网工程建设的一项重要工作。由于国家对空域的管制较紧，飞行前复杂的审批程序以及天气影响等诸多问题，采用载人飞机进行航空摄影测量一般周期较长。随着科技的不断发展，无人机航摄系统以其经济、便捷、高时效、高分辨率等显著特点，已广泛应用于电网工程建设，在突发灾害应急数据获取及小范围快速成图方面显示出了独特的优势。无人机不仅可以进行经典的数字航空摄影测量工作，还可进行倾斜摄影、空中360°全景摄影等。本文主要对无人机在特高压输电线路勘测中的应用进行了一定的研究。

关键词：无人机；特高压；输电线路；勘测中；应用研究

1、无人机技术发展现状

因此，线路巡检的自动化、现代化需求日益显示出其迫切性，而随着科技的不断发展，无人机已广泛应用于生产生活中的各个领域，与常规人工巡检方法相比较，此项技术更为先进、安全、有效，可以成为保障线路安全运行的一种新的经济可行的手段。

无人机作业可以大大提高输电维护和检修的速度和效率，使许多工作能在完全带电的环境下迅速完成。无人机作业还能使作业范围迅速扩大，而且不为淤泥和雪地所困扰。因此，无人机巡线方式无疑是一种安全、快速、高效、前途广阔的巡线方式。

无人机输电巡线系统是一个复杂的集航空、输电、电力、气象、遥测遥感、通信、地理信息(GIS)图像识别、信息处理的一体系统，涉及飞行控制技术、机体稳定控制技术、数据链通讯技术、现代导航技术、机载遥测遥感技术、快速对焦摄像技术以及故障诊断等多个高尖技术领域。现代无人机具备高空、远距离、快速、自行作业的能力，可以穿越高山、河流对输电线路进行快速巡线，对架空线的铁塔、支架、导线、绝缘子、防震锤、耐张线夹、悬垂线夹等进行全光谱的快速摄像和故障监测。基于无人机输电巡线采集数据的专业分析，为电网管理和维护提供数据支持。

2、无人机在特高压输电线路勘测中的应用

2.1、获取无人机航测数据

（1）收集航测区域资料。在航测开始之前，现场踏勘，分析当地的地质条件和周边环境变化，更为完整的收集相关资料，确定航测区域的地形图，以便更好的根据地形的变化确定航测计划，同时确定GPS控制点坐标。

（2）飞行设计。根据航测区域地形图，掌握周边地区地形变化情况，在本次测量中，确定海拔高度和地面分辨率、带宽等参数。无人机在航测过程中，飞行高度越低，带宽越小，相应的精度会明显提升，但是为了满足输电线路设计要求，要求较大的带宽。一般的平衡方式就是无人机飞行多条航线，形成区域网来增加带宽，但是相应的内业和外业工作量会明显增加，也会让航测时间明显增多，在一定程度上降低了工作效率，增加工作成本。因此选择为单航线和双航线共同进行的方式。

（3）采集数据。根据输电线路建设要求，结合航测区域的地形变化，进行航线规划，并且写入飞行控制系统，借助地面控制系统按照预定航线控制无人机飞行，无人机在预定航线飞行过程中控制相机拍摄。将拍摄到的的所有影像，确定相邻相片参数，确保其达到飞行要求。

2.2、像控布设及施测

根据带状地形图的特点，本次航测区域采用平高区域网单航带双模型布点方案，确定像控点。在外业调绘过程中，受到无人机拍摄的影响，在本次输电线路工程中，布设了多个控制点，采用静态作业方式，完成输电线路的调绘工作。无人机影像的分辨率较高，内、外业在判断上较为准确，像控点以及内业中的误差会明显降低，后期带状地形图制作上，数学精度更高。内业数据处理选择低空小数码数据处理软件，全数字摄影测量进行内业处理，完成带状地形图的制作过程。

2.3、影像处理分析

（1）影像畸变差纠正。受到无人机自身重量和体积等因素的影响，传感器选择为非量测数码相机，镜头畸变会明显增加，各种因素的影响下，数码影像畸变差会影响到测量精度，需要经过处理之后才能应用到测绘工作中。在航测前，对其进行精度校对，确定相机本身的畸变差系数，完成畸变纠正，对航测得到的数据进行预处理。

（2）空中三角测量。航测数据在处理过程中，空中三角测量不可或缺，借助POS数据，确定航测过程中的航带以及各个航带之间的关系网，提取其中的连接点，通过计算算法去除粗差点，根据控制点的变化计算空中三角测量，确定外方位元素，然后形成加密点坐标。

（3）3D制作。建立三维立体模型，综合处理之后的航测数据，生成影像文件，同时对影像文件进行编辑处理，根据外业调绘过程，确定其属性和图廓。对影像资料进行3D制作，完成整个输电线路的带状地形图制作。对无人机航测进行优化，能尽可能的减少航线的长度，也能避让一些障碍物，保证无人机更好的飞行质量，降低承包，保证输电线路带状地形图测量过程中的安全稳定。航测数据在地形图设计中，采用立体浏览的方式，对立体模型进行综合分析，优化选线过程，观察周边地物和地貌，判断影响输电线路的地物，更为准确的优化选线。立体影像可以根据设计人员的需求来展现视野，在整体表现上，更具有深度，准确性也明显增加。

（4）分析成图精度。将制作完成的输电线路带状地形图进行精度分析，包括地理精度分析和数学精度分析。借助外业巡视方式分析地理要素是否正确，数据是否完成，以及数据选择出力过程是否合理，对整个过程进行检查评定。然后分析带状地形图的平面位置和高程参数，对测量位置进行实测，然后和带状地形图对比，通过计算是否存在误差，分析带状地形图上抽选点和实际情况的参数误差。在保证精度的基础上，结合航测地区地貌差异的变化，划分不同的评定区域，两方面的检查同步进行，确保样本检查时能均匀选择，也能在坐标采集的同时，根据现场情况确定图面信息。受到不同地形对于各项参数的影响，将航测区域划分成为不同的平定模块，在不同的模块进行独立评定。为了验证参数的精度，避免选取点位置和带状地形图上位置上的人为偏差，在各个模块选取点位置确定上，均匀选择200个独立地物检查。

总而言之，近年来，随着无人机测绘技术的高速发展与应用，越来越多的输电线路工程已经开始使用低空数字航空摄影测量所生成的产品。与传统的摄影测量相比，无人机灵活性高、操作性强，可弥补传统大飞机与人工测量的缺口。在输电线路工程航摄中，长焦高像素相机可解决山区中航摄分区复杂、数量大的问题，同时又能保证相邻航片具有足够的重叠度。分区内优化可减小航程和像片数量，有效提高外业与内业的效率。

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