傾斜攝影技術(shù)為電力線(xiàn)路勘測帶來(lái)怎樣的便利？

城市步伐的加快和經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，使電力線(xiàn)通道環(huán)境也變得日益復雜，地質(zhì)災害也越來(lái)越頻繁，輸電線(xiàn)路規劃設計難度日益加大。

從傳統測繪技術(shù)角度對輸電線(xiàn)路進(jìn)行優(yōu)化，可根據電力工程現場(chǎng)數據獲取方式以及數據的表現形式劃分為三個(gè)方法：

1）基于正射影像和數字高程模型構建三維場(chǎng)景完成輸電線(xiàn)路優(yōu)化。這類(lèi)方法可以直觀(guān)地觀(guān)察輸電線(xiàn)路所經(jīng)周邊環(huán)境，且操作簡(jiǎn)單。但是無(wú)法準確獲取房屋、樹(shù)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(shù)建立輸電線(xiàn)路的立體環(huán)境，采用立體測圖的方式進(jìn)行線(xiàn)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(zhuān)業(yè)技術(shù)門(mén)檻較高，而電力勘測設計人員一般并不具備專(zhuān)業(yè)測繪技能，在實(shí)際應用中面臨一定困難。

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

本文討論通過(guò)無(wú)人機掛載雙擺傾斜鏡頭來(lái)快速獲取地面三維數據，實(shí)現對正在開(kāi)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(wèn)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(jīng)濟、方便快捷地獲取輸電線(xiàn)路沿線(xiàn)的三維模型數據途徑，并將其直觀(guān)地在平臺進(jìn)行展示，為電力線(xiàn)路勘測提供空間分析、坡度計算、坡向計算等輔助功能，滿(mǎn)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(mǎn)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(shù)原理及優(yōu)勢

傾斜攝影技術(shù)是國際攝影測量領(lǐng)域近十幾年發(fā)展起來(lái)的一項高新技術(shù)，該技術(shù)不同于以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限，通過(guò)在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，分別從一個(gè)豎直視角和四個(gè)傾斜（前視、左視、右視、后視）視角同步采集影像，同時(shí)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(shù)進(jìn)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(xiàn)劃圖）產(chǎn)品；前視、左視、右視、后視4個(gè)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(guò)先進(jìn)的定位、融合、建模等技術(shù)處理后，能夠生成輸電線(xiàn)路地表的強真實(shí)感三維場(chǎng)景，便于掌握和分析輸電線(xiàn)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(shù)相比，具有準確再現地物地理位置信息的真三維空間場(chǎng)景，直觀(guān)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(yōu)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(wù)。同時(shí)，采用旋翼無(wú)人機進(jìn)行輸電線(xiàn)路地表數據的快速采集具有操控便捷、無(wú)需專(zhuān)業(yè)飛控人員等優(yōu)勢，可以滿(mǎn)足線(xiàn)路設計過(guò)程中隨時(shí)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(wú)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(xiàn)、高度、重疊度進(jìn)行航拍作業(yè)，并通過(guò)飛行控制系統對飛行器進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

（三）地表三維數據制作

電力工程勘測人員并非專(zhuān)業(yè)的測繪數據制作人員，因此地表三維數據制作軟件需要滿(mǎn)足上手快、操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)。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(chǎng)景運算軟件，可以無(wú)需人工干預地從簡(jiǎn)單連續影像中生成逼真的實(shí)景三維場(chǎng)景模型。

傾斜三維數據成果圖

二、電力勘測“一張圖”

對各類(lèi)電力勘測平臺而言，數據無(wú)疑是其根本。事實(shí)上，離開(kāi)了對多源數據的統一存儲、管理和應用，就無(wú)法實(shí)現數據的集中與融合應用，無(wú)法保障電力勘測設計、輸電線(xiàn)路規劃等與空間信息相關(guān)的管理與應用問(wèn)題。本文通過(guò)建立電力勘測“一張圖”平臺實(shí)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(wù)、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(yè)務(wù)應用。通過(guò)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(lèi)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(yè)務(wù)數據、外部共享數據，實(shí)現多源異構數據的有效集成及業(yè)務(wù)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(yè)務(wù)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(xiàn)劃圖等基礎數據，這部分數據的主要來(lái)源為傾斜攝影航拍。電力勘測業(yè)務(wù)數據則主要包括輸變電線(xiàn)路設計數據、地質(zhì)初步勘察數據、地質(zhì)災害分布數據等與電力工程勘測相關(guān)的數據資源。

2、電力勘測“一張圖”數據庫管理系統架構

實(shí)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(guān)聯(lián)以及基于數據庫管理系統的數據檢索查詢(xún)、更新維護及處理輸出也是缺一不可的，否則這些數據就會(huì )以無(wú)規則的方式“堆積”在一起，無(wú)法滿(mǎn)足業(yè)務(wù)應用的需求。

因此，電力勘測“一張圖”的系統架構需要滿(mǎn)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(wù)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(fǎng)問(wèn)層、管理業(yè)務(wù)邏輯層和用戶(hù)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(zhì)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(guò)該系統實(shí)現輸變電工程前期勘測過(guò)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(xiàn)路輔助規劃以及線(xiàn)路廊道巡檢等功能。

綜上所述，采用六旋翼無(wú)人機搭載雙擺傾斜鏡頭的方式來(lái)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(shí)、快速、簡(jiǎn)便地獲取分析和決策所需關(guān)鍵信息，減少人力資源消耗，實(shí)現高效率、低成本的電網(wǎng)輸變電查勘設計工作。與此同時(shí)，在電網(wǎng)輸變電查勘設計以及電網(wǎng)管理過(guò)程中，根據業(yè)務(wù)需求可以基于電力勘測“一張圖”平臺擴展開(kāi)發(fā)其他相關(guān)的業(yè)務(wù)應用系統，如：電網(wǎng)輸變電查勘拆遷管理系統、線(xiàn)路廊道地質(zhì)災害模擬系統等，可以有效降低電力業(yè)務(wù)系統的建設成本，具有一定經(jīng)濟效益。

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