傾斜攝影(yǐng)技術爲電力線路勘測帶來(lái)怎樣的(de)便利？

發布日期：2018-12-28 00:00 浏覽量：12300

城(chéng)市步伐的(de)加快(kuài)和(hé)經濟建設的(de)快(kuài)速發展，使電力線通(tōng)道環境也(yě)變得(de)日益複雜(zá)，地質災害也(yě)越來(lái)越頻(pín)繁，輸電線路規劃設計難度日益加大(dà)。

從傳統測繪技術角度對(duì)輸電線路進行優化(huà)，可(kě)根據電力工程現場(chǎng)數據獲取方式以及數據的(de)表現形式劃分(fēn)爲三個(gè)方法：

1）基于正射影(yǐng)像和(hé)數字高(gāo)程模型構建三維場(chǎng)景完成輸電線路優化(huà)。這(zhè)類方法可(kě)以直觀地觀察輸電線路所經周邊環境，且操作簡單。但是無法準确獲取房(fáng)屋、樹木(mù)等地表物(wù)體高(gāo)程，影(yǐng)響了(le)拆遷量計算(suàn)及路徑選擇的(de)精度。

2）基于攝影(yǐng)測量技術建立輸電線路的(de)立體環境，采用(yòng)立體測圖的(de)方式進行線路斷面量測及地表地物(wù)高(gāo)程量測。這(zhè)種方法可(kě)以準确獲取地物(wù)高(gāo)程及坐(zuò)标，但是專業技術門檻較高(gāo)，而電力勘測設計人(rén)員(yuán)一般并不具備專業測繪技能，在實際應用(yòng)中面臨一定困難。

3）采用(yòng)無人(rén)機搭載LiDAR（LightDetectionAndRanging）快(kuài)速獲取電力勘測地表三維點雲，但是LiDAR成本造價高(gāo)，數據處理(lǐ)量大(dà)。

本文討(tǎo)論通(tōng)過無人(rén)機挂載雙擺傾斜鏡頭來(lái)快(kuài)速獲取地面三維數據，實現對(duì)正在開展前期工作的(de)站址與廊道的(de)定期巡視，解決站址與廊道失去保護的(de)問題，并建立電力勘測“一張圖”平台，爲電力勘測設計人(rén)員(yuán)提供一種經濟、方便快(kuài)捷地獲取輸電線路沿線的(de)三維模型數據途徑，并将其直觀地在平台進行展示，爲電力線路勘測提供空間分(fēn)析、坡度計算(suàn)、坡向計算(suàn)等輔助功能，滿足電力勘測地表三維數據獲取、管理(lǐ)及高(gāo)效利用(yòng)的(de)全流程需求，并在數據的(de)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(yǐng)技術原理(lǐ)及優勢

傾斜攝影(yǐng)技術是國際攝影(yǐng)測量領域近十幾年發展起來(lái)的(de)一項高(gāo)新技術，該技術不同于以往正射影(yǐng)像隻能從垂直角度拍(pāi)攝的(de)局限，通(tōng)過在同一飛(fēi)行平台上搭載多(duō)台傳感器，分(fēn)别從一個(gè)豎直視角和(hé)四個(gè)傾斜（前視、左視、右視、後視）視角同步采集影(yǐng)像，同時(shí)獲取建築物(wù)頂面及側面的(de)高(gāo)分(fēn)辨率影(yǐng)像。

其中，豎直攝影(yǐng)影(yǐng)像采用(yòng)傳統航空攝影(yǐng)測量技術進行處理(lǐ)後可(kě)以得(de)到DEM（DigitalElevationModel，數字高(gāo)程模型）、DOM（DigitalOrthophotoMap，數字正射影(yǐng)像圖）以及DLG（DigitalLineGraphic，數字線劃圖）産品；前視、左視、右視、後視4個(gè)傾斜攝影(yǐng)影(yǐng)像傾斜角度一般在15°~45之間，可(kě)以獲取地物(wù)側面豐富的(de)紋理(lǐ)信息。傾斜攝影(yǐng)數據通(tōng)過先進的(de)定位、融合、建模等技術處理(lǐ)後，能夠生成輸電線路地表的(de)強真實感三維場(chǎng)景，便于掌握和(hé)分(fēn)析輸電線路周邊的(de)地形地貌以及建築物(wù)的(de)細節特征。

傾斜攝影(yǐng)在地表的(de)三維重建方面，與傳統的(de)三維建模以及航空攝影(yǐng)技術相比，具有準确再現地物(wù)地理(lǐ)位置信息的(de)真三維空間場(chǎng)景，直觀掌握目标區(qū)域内的(de)地形地貌、植被以及人(rén)工構築物(wù)的(de)細節特征等優勢，可(kě)以爲電力工程勘測提供現勢、詳盡、精确、逼真的(de)空間基礎地理(lǐ)信息數據支持服務。同時(shí)，采用(yòng)旋翼無人(rén)機進行輸電線路地表數據的(de)快(kuài)速采集具有操控便捷、無需專業飛(fēi)控人(rén)員(yuán)等優勢，可(kě)以滿足線路設計過程中随時(shí)随地采集三維空間信息的(de)設計需求。

（二）傾斜攝影(yǐng)測量平台

傾斜攝影(yǐng)測量平台其核心組成包括：飛(fēi)行器（無人(rén)機）、飛(fēi)行控制系統、傾斜航攝儀及POS系統。其中，飛(fēi)行器上可(kě)以搭載傾斜航攝儀和(hé)POS系統，按照(zhào)設計好的(de)航線、高(gāo)度、重疊度進行航拍(pāi)作業，并通(tōng)過飛(fēi)行控制系統對(duì)飛(fēi)行器進行實時(shí)控制。

（三）地表三維數據制作

電力工程勘測人(rén)員(yuán)并非專業的(de)測繪數據制作人(rén)員(yuán)，因此地表三維數據制作軟件需要滿足上手快(kuài)、操作簡單、自動化(huà)程度高(gāo)的(de)特點。本文采用(yòng)Bentley的(de)ContextCapture作爲地表三維數據制作的(de)軟件系統，該系統是一套基于圖形運算(suàn)單位GPU的(de)快(kuài)速三維場(chǎng)景運算(suàn)軟件，可(kě)以無需人(rén)工幹預地從簡單連續影(yǐng)像中生成逼真的(de)實景三維場(chǎng)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(duì)各類電力勘測平台而言，數據無疑是其根本。事實上，離開了(le)對(duì)多(duō)源數據的(de)統一存儲、管理(lǐ)和(hé)應用(yòng)，就無法實現數據的(de)集中與融合應用(yòng)，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(de)管理(lǐ)與應用(yòng)問題。本文通(tōng)過建立電力勘測“一張圖”平台實現了(le)電力勘測資源數據全生命周期的(de)融合、管理(lǐ)與利用(yòng)，爲電力勘測提供強大(dà)的(de)空間信息數據支撐。

電力勘測“一張圖”主要包括了(le)數據庫及其管理(lǐ)系統（插件、服務、引擎）以及基于“一張圖”的(de)電力勘測應用(yòng)系統等，共同承擔數據的(de)統一存儲、統一管理(lǐ)及業務應用(yòng)。通(tōng)過電力勘測“一張圖”可(kě)以以二三維空間信息數據爲基礎，将分(fēn)散的(de)各類電力勘測數據按照(zhào)統一底圖、統一坐(zuò)标、統一精度等要求集合到統一的(de)空間參考上，最終形成統一的(de)綜合數據庫，這(zhè)一數據最終可(kě)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(duō)源異構數據的(de)有效集成及業務應用(yòng)。

1、電力勘測“一張圖”的(de)數據資源

電力勘測“一張圖”的(de)數據資源主要包括基礎空間信息數據和(hé)電力勘測業務數據。其中：基礎空間信息數據主要包括了(le)傾斜三維模型數據、正射影(yǐng)像數據、數字高(gāo)程模型數據以及數字線劃圖等基礎數據，這(zhè)部分(fēn)數據的(de)主要來(lái)源爲傾斜攝影(yǐng)航拍(pāi)。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(fēn)布數據等與電力工程勘測相關的(de)數據資源。

2、電力勘測“一張圖”數據庫管理(lǐ)系統架構

實現數據大(dà)集中的(de)基本條件除了(le)基于數據庫數據的(de)統一存儲以外，基于統一編碼規則的(de)多(duō)源數據關聯以及基于數據庫管理(lǐ)系統的(de)數據檢索查詢、更新維護及處理(lǐ)輸出也(yě)是缺一不可(kě)的(de)，否則這(zhè)些數據就會以無規則的(de)方式“堆積”在一起，無法滿足業務應用(yòng)的(de)需求。

因此，電力勘測“一張圖”的(de)系統架構需要滿足海量空間數據組織管理(lǐ)功能需求、數據庫管理(lǐ)和(hé)維護功能需求、多(duō)種服務功能需求。電力勘測“一張圖”數據庫管理(lǐ)系統架構由下(xià)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(lǐ)業務邏輯層和(hé)用(yòng)戶界面層組成。

3、電力勘測“一張圖”數據庫管理(lǐ)系統功能

電力勘測“一張圖”綜合數據庫管理(lǐ)系統的(de)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(yòng)模塊、共享交換模塊、原數據管理(lǐ)模塊及安全管理(lǐ)模塊。

4、基于傾斜三維模型的(de)輸變電工程前期勘測系統

基于傾斜三維模型的(de)輸變電工程前期勘測系統是基于電力勘測“一張圖”建立的(de)應用(yòng)系統。通(tōng)過該系統實現輸變電工程前期勘測過程中需要的(de)二三維一體化(huà)浏覽、圖層疊加分(fēn)析、交叉跨越高(gāo)度測量、挖填方分(fēn)析、坡度分(fēn)析、坡向分(fēn)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(lǐ)系統架構圖.jpg

綜上所述，采用(yòng)六旋翼無人(rén)機搭載雙擺傾斜鏡頭的(de)方式來(lái)快(kuài)速獲取輸變電工程前期工作站址與廊道的(de)傾斜三維模型數據和(hé)DEM、DOM以及DLG數據，并在數據的(de)基礎上建立電力勘測“一張圖”平台及輸變電工程前期勘測系統，使設計人(rén)員(yuán)可(kě)以及時(shí)、快(kuài)速、簡便地獲取分(fēn)析和(hé)決策所需關鍵信息，減少人(rén)力資源消耗，實現高(gāo)效率、低成本的(de)電網輸變電查勘設計工作。與此同時(shí)，在電網輸變電查勘設計以及電網管理(lǐ)過程中，根據業務需求可(kě)以基于電力勘測“一張圖”平台擴展開發其他(tā)相關的(de)業務應用(yòng)系統，如：電網輸變電查勘拆遷管理(lǐ)系統、線路廊道地質災害模拟系統等，可(kě)以有效降低電力業務系統的(de)建設成本，具有一定經濟效益。