无人机航测技术在电力线路规划中的应用.docx

无人机航测技术在电力线路规划中的应用摘要：随着我国经济的快速发展，对电力能源的需求日益增大，与之相应的 电力工程建设力度也在不断加强，传统的电力选线手段已不能满足其快速、高效 发展的要求。利用航空摄影测量技术能够高效完成电力建设规划。目前，有许多 电力线路工程电压等级低，线路长度较短等工程还是以传统的工程测量方法进行 路径选择设计，成本高、效率低，特别在交通条件较差的高山区，更是劳动强度 大，效率低。同时不能对整体的智能电网建设提供详尽且丰富的基础数据。在高 速经济发展的当下，传统的方法已经不能满足设计要求，利用载人航飞不仅时间 长，而且费用相对也比较高。而无人机航测可以很好地满足此类工程的电力选线。关键词：无人机；航测摄影；电力线路；选线平台；路径优化1无人机RTK航空测图系统无人机RTK航空测图系统构成大体分为：无人机飞行平台、飞行控制系统、 地面监控系统以及内业数据处理系统。无人机飞行平台内部载有影像传感器、自 动驾驶模块和RTK测量模块；无人机的飞控系统用于飞行计划设计及任务设备管 理，由自驾仪、GPS/IMU惯性导航系统、GPS接收机等组成，可实现无人机的姿 态、航高、速度、航向的控制及各个参数的传输，方便地面人员实时监控无人机 飞行信息。它采用手动、辅助和全自动飞行控制模式，可以有效的使无人机按照 预定的飞行路线平稳飞行；地面监控系统包括地面监控软件和无线遥控器等。地 面监控软件为MAVinci软件，通过它可以实时监控无人机的飞行高度、航迹、飞 行姿态等数据，确保地面监控人员能及时了解无人机的飞行状况，保证飞行任务 的顺利完成。另外该套软件也是航测系统的飞控软件，用于制定飞行计划实现自 适应地势起伏。内业数据处理主要软件为数据后处理软件Photoscan，是一款基 于影像自动生成高质量三维模型的优秀软件。它通过已知的基准点坐标、无人机 获得的航片影像和POS数据自动完成影像定向、空三加密过程，实现免像控自动 拼接处理，从而获得高精度的DEM、DOM数据。2.三维数字模型路径优化2.1创建路径优化平台采用Ecan-PLStation数字摄影测量工作站为立体选线平台，将DEN数据、DOM数据导入Ecan-PLStation路径优化软件，输入收集的工程资料、专题信息、 基础地理信息，创建路径优化平台。如图2-1所示图2-1路径优化平台作业流程示意图2.2 路径优化路径优化的步骤包括展绘初始路径、路径调整优化，路径优化后对获得的线 路路径进行排位并对排位方案进行校核，同时对方案的经济指标进行统计，以确 定获得的路径是否成立。将初始路径输入辅助优化设计平台.选线人员在气维场景中观察路径两侧 的地物和地貌。通过路径优化平台中的测量模块，量测建筑物、电力线、通信线、 采石场等对线路有影响的地物到路径的距离，以及陡峭地貌的坡度;识别走廊内 的地物地貌，并量测线路是否跨越房屋，确定局部地段立塔条件是否具备。能否 跨越电力线，提供转角的度数和数量、转角间的距离等信息。从而确立路径的成 立与否。优化过程中可以采用自动排位或人工排位的方式确定杆塔位置，在三维场景 中查看塔位地形，逐基落实杆塔位置。进行风偏和危险点的校验，落实每一基转 角塔、直线塔的使用条件，满足设计要求;在跨（钻）越35kV及以上高等级电力 线时，采用电子模板软件模拟跨（钻）越，确认路径是否成立。路径优化工作流 程如图2-2所示：图2-2输电线路工程路径优化流程3工程应用陕南地区某110kV线路工程，长度54km。该线路位于秦巴山区，地形较为复 杂，线路途经许多零散房屋，林木茂盛繁多，许多塔位位置较为陡峭，边坡风偏 对线路的影响较多，采用天狼星无人机航测和Ecan-PLStation立体模型选线， 在路径优化中取得很好的效果。在立体环境中，能迅速查看到线路附近的建筑物，通过立体测图软件测量出 线路中线距房屋的距离，若不满足规范要求，通过调整前后塔位至满足规范要求 距离，如若无法调整安拆迁处理，且能迅速量测出房屋面积生成房屋分布图。3.2立体场景中查看塔位地形在立体环境中，逐一查看每级预选塔位的塔位地形情况，量测塔位中心距陡 边坡，高坎边等的距离，结合地质人员的判断，将塔位选定在稳定的地形区域内。在Ecan-PLStation立体模型选线平台中，用预选定塔位坐标生成线路平断 面图，实施排位，并进行适当调整，确定危险点，跨（钻）越满足规范要求。从工程实际应用可知，基于无人机航测技术的线路路径优化具有以下优点：1）有效控制工程造价。三维模型信息丰富，时效性好，精度高，所包含的 信息量和反映的数据流更符合现实情况，在三维环境下完成路径优化，能有效 控制工程造价。2）大大减少外业工作量。将传统需要外业实地测量确定线路路径工作转为 内业，能有效控制工期，减少劳动强度，提高劳动生产率，节约成本。3）减少林地砍伐，保护环境。当线路从林区通过时，通过准确量测林木高 度，对林木实行高跨越排位设计，尽可能地减少林木砍伐，保护了林业资源，避 免破环境。4）对整体智能电网提供基础数据。无人机航测经过数据处理可以得到3D产 品DEM、DSM、DOM数据，为未来智能电网的地理数据建设提供详尽的、丰富的数 据支撑。无人机航测技术在电力线路规划中现已广泛应用，也极大的提高了工作效率， 减少外业测量工作，可在数字摄影测量工作站的立体环境依靠人工进行大部分的 数据采集，自动化程度相对较低，如何提高自动化采集度也将是将来的研究方向。参考文献1.汤坚，杨骥无人机倾斜摄影技术在特高压输电线路路径优化中的应用研究 J，南方能源建设，2015，2（1），203-2062.董聪慧.无人机航空摄影测量技术在电力工程测量中的应用J.建筑工 程技术与设计，2017，29 （ 28）： 223.3.曾渠丰，程正逢 输电线路工程测量手册M。中国电力出版社，2015