卫星遥感技术在输电线路运维管理中的应用王恒钬

卫星遥感技术在输电线路运维管理中的应用王恒钬

王恒钬

（普洱鑫泰能源投资有限公司云南普洱665000）

摘要：众所周知，我国电力工程结构非常复杂，输电线路是其中很重要的构成部分，其运行状态决定着整个电网的稳定和安全。发生在气象灾害时，受交通条件限制，人工巡视的效率低、风险大，难于反映整体情况，特别是在山区、河网等交通不便的地区，自然灾害发生时人工巡视将更为困难。现在不论是西方发达国家还是亚太地区的发展中国家，都十分重视发展卫星遥感技术，寄希望于这项技术能够给国家经济建设的飞跃提供强大的推动力和可靠的战略决策依据。这种希望给卫星遥感技术的发展带来新的机遇。面对这种形势，我国卫星遥感技术如何发展，如何使卫星遥感技术真正成为实用化、产业化的技术，直接为国民经济建设当好先行，是当前业界人士关注的热门焦点。在此背景下，本文主要分析卫星遥感技术对电力设备灾害进行预警和实况应用，利用图像处理技术中常用的霍夫变换（HoughTransform）从卫星影像上提取出输电线路的数值对象，验证了实时差分动态技术在输电线路测量方面的应用。为卫星遥感技术在输电线路运维方面的应用提供了重要数据。

关键词：卫星遥感技术；输电线路运维管理；应用

引言

近年来，人们的生活水平大大提高，卫星遥感技术得到前所未有的发展，传统的监测技术已不能满足人们日益发展的需求，难以检测恶劣的环境和拥堵的交通状况，还需要工作人员在勘探的基础上进行实地考察。现代卫星遥感技术的应用可以从根本上消除这种缺陷，不但实效性强，获得的信息量大，监测的范围和空间也大大扩展。不仅如此，它的低成本和便携操作也让其在各个行业里得到了广泛推广。

1卫星遥感技术概述

卫星遥感技术又被简称为RS，其通常主要用在探测电磁波的反射和地表物体发出的电磁波，以此了解这些物体的属性资料。之后再经过纹理和色彩处理之后，能够识别地表岩石、土壤、植被以及水体等地物。RS将遥感和摄影测量连系在一起，可以制出1：25万的比例尺地形图。RS与GPS结合还用于线路选线和平断面测绘。通过应用后可以得知，RS技术可以有效缩短地形图的更新速度，帮助人们在短时间内迅速获取大面积信息资料，同时还能将其变得更具直观性特点。

一般来说，RS技术的工作范围主要是图像订阅、几何校正以及图像融合，以此完成三维漫游场景的生产。由于该技术并不会提供坐标信息，因此在实际拍摄的时候，往往会有几何畸变的问题产生，为此必须对其进行几何校正。在了解其图形本身特征之后，获取具体的地面控制点，以此将其转化为用户们需要的坐标系统。从某种角度而言，在进行控制点获取的时候，理应选择最为合适的方法，以此确保其精度和速度不会受到影响。通过应用GPS的方式，不仅能够有效提升测量精度，而且整体速度非常快，同时不再需要对各个点的间距进行控制。

2输电线路选线的具体方法以及存在的问题

在早期进行线路选线工作的时候，首先对需要应用的各类信息进行收集，之后通常在1：10000的纸质地形图做出两、三个路径方案，再进行室外踏勘，尽量避开村落、密集建筑物、坟墓等重要的障碍物，经过综合分析之后，确定最为合适的方案。一般来说，这种选线方案使用的1：10000的小比例尺地形图都是90年代早期所绘制的，在进入21世纪之后，这些过时的、精度不高的、地物不齐全的地图很难反映出当前地区的实际现状，从而影响设计质量，很难保证设计的经济性和合理性。在这种选线方案设计的时候，更多屈居于设计人员的技术能力和经验，因此很容易受得起个人视野局限性的影响，导致方案选择不佳，而且野外工作量很大、设计效率很低。

3卫星遥感技术在输电线路运维管理中的应用

3.1基于卫星影像技术监测输电线路

在实践中发现，由于采用高分辨率的卫星影像，造成单幅图像覆盖的线路通道较少，线路图幅数量较多，数据量十分庞大，数据处理工作繁重。虽然关键信息的特征十分清楚，但仅仅依赖人工处理工作量大很难完成。因此，需要结合输电线路的特点开展针对卫星影像的计算机图像分析和识别技术研究。为了验证图像处理技术的可行性，本文对Google地图上采集的影像进行识别处理。例如，通过Google地图采集到的西安市郊跨越沣河的某杆塔，如图1所示。为提取输电线路的特征，常用的算法为霍夫变换，此算法是图像处理中的一种特征提取技术。它通过一种投票算法检测具有特定形状的物体。通过霍夫变换法对图1进行处理的结果，如图2所示。图2中，经过5个步骤提取了输电线路的特征。第一步，利用Matlab将卫星影像读入空间（图2（a）），再转换为灰度图像（图7（b））；第二步，采用‘roberts’方法，在灰度图像上进行轮廓提取（图2（c））；第三步，提取边界的图像进行霍夫变换（图2（d））；第四步，在霍夫变换的结果中抽取平行线对象（图2（e））；最后将符合条件的点抽取出并标识出来（图2（f））。

3.2大跨越杆塔风振幅度的监测技术及实测

本文开展基于RTK技术的相对位移测量试验。试验分为两个部分，一个部分是对测量系统进行验证，另一部分是对位于南京三江大跨越进行实测，试验采用设备配置情况。为了测试差分GPS测量装置，在开阔地区移动站的移动距离1m时的测试结果。试验结果表明，移动站在南北方向移动了935mm，在东西方向移动量277mm，位移为975mm，与实际移动相差25mm，可见系统的测量精度完全可以满足大跨越铁塔摇摆幅度的测量。为进一步验证差分GPS对输电线路进行测量的可行性，对南京三江大跨进行实测，三江大跨的现场照片，如图3所示。

图3南京三江大跨越全景

三江口长江大跨越，跨越塔呼高215m，铁塔全高251m，根开49.6m。全塔由钢管相互连接组成空间桁架结构。测试时将流动站部署在第一横担处，将基准站部署在江边的空地上，测试持续了30分钟，同时测量了塔顶的风速，大部分情况下215m处的摇摆幅度都不会超过0.6m，说明此时间段摇摆幅度较小。其中部分数据超过1.8m，经核实这些数据的产生原因为卫星通信不稳定造成的。在所有数据中，抽取通信质量较好的一部分数据，当时系统标志表明系统工作在RTK差分模式，存在一个幅值大约2cm左右的一个周期性振动模态，振动频率约0.3Hz，这一测试结果与大跨越其他一些研究成果比较吻合；另外在34s左右时铁塔顶部出现了一次较大摇摆，幅度达到了0.2m，后经对照风速记录仪在12：34到12：35之间（即本次数据的1分钟内）记录到本次测量的最大风速约7m/s。

结语

运用卫星影像技术对输电线路灾害进行预警和实况分析，有效缩短灾害的预判时间，能够为防止线路跳闸赢得时间，是制定输电线路的检修、运维策略的重要预警技术；利用卫星影像能够粗略的提取出输电线路的数值对象，经人工参与和计算机辅助的条件下能完成输电线路通道状态的监视工作；利用卫星差分定位技术进行精确测量能够实现输电线路姿态监测和沉降监测的功能。

参考文献：

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[2]张飞勇.关于如何做好输电线路运维工作的思考[J].计算机产品与流通，2018（09）：72.

[3]王博.我国卫星遥感领域发展现状与专利分析[J].创新科技，2017（10）：71-73.

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