无人机倾斜摄影在电力工程勘测的应用

【摘要】在电力工程勘测中，无人机倾斜摄影测量技术的优势日益凸显。本文介绍了无人机倾斜摄影测量原理、优势特点以及目前应用领域。结合马钢电力工程为研究背景，具体研究了在复杂条件下应用无人机倾斜摄影测量技术。基于27例验证控制点分析三维模型精度分别为平面RMSE0.08m，高程RMSE0.09m；基于10例样本的空间距离，分析得RMSE为0.13m，结果表明该三维模型能够满足电力工程方案设计需求。最后总结无人机倾斜摄影测量技术在电力工程各环节具体应用以更好推广该项技术。

【关键词】无人机；倾斜摄影；复杂条件；电力勘测

在电力行业快速发展的今天，传统测量方式在复杂环境中的适用性以及效率上逐渐暴露不足。无人机倾斜摄影测量作为一项新的测量技术正悄然改变了传统GPS测量以及传统航测只能单一的从垂直方向进行拍摄的限制。多平台多角度快速采集海量数据，真实反映地物地貌，满足人们对三维模型信息探索应用的需要，极大推进电力勘测技术的前进步伐。

1无人机倾斜摄影测量技术作业流程

1.1前期准备工作。收集资料初步了解测区地形、交通、水系、建筑等情况，踏勘详细了解现场情况，选择合适的时间以及无人机起降位置。依据项目需求与现场情况，进行航带规划与测区范围规划，编制技术方案。1.2中期现场作业。结合踏勘成果与具体测区规划，合理均匀布设像控点。将检查完毕的飞行器搬至起飞点，组装，依据航线开始飞行任务，不同架次之间选择合适的转场点缩短途中时间。1.3后期数据处理（1）利用后处理软件差分解算影像坐标[4-5]，并对影像实施畸变纠正。（2）空中三角测量，通过采取少量地面点，利用平差方程解算出摄影测量过程所需的全部待定点或加密点及每张像片的外方位元素。（3）依据项目需求分别生成相应的成果文件。

2工程实例

2.1项目背景。马钢集团控股有限公司为保证企业日益增长的用电需求，十三五规划中提出将110kV11#烧结变升压为220kV变电站。然而厂区内空中地面、高压线网等各种管线纵横交错；厂房、烟囱、冷却塔等建构筑物林立，通视条件差、GPS信号较差，常规测绘手段完成难度极大，为能准确详尽地展现工程全貌，全线采用无人机倾斜摄影测量模式，构建实体高精度三维模型，真实还原线路沿线的三维场景，并在场景中路径优选、空间距离量算、交跨距离校验等设计工作。2.2数据采集。本工程采用大疆M600pro无人机搭载五镜头相机，基于无人机管家APP规划航线，综合项目要求与现场条件设置相关参数，其中航向重叠率80%，旁向重叠率75%，飞行高度约120m。整个工程共作业6个架次、获取影像4000张，及时对影像质量进行检查，不合格区域进行补飞。2.3数据处理外业数据采集完成后，对影像进行匀光、匀色、影像畸变处理、解析照片pos信息、检查像控制点质量等预处理工作；之后采用ContextCapture软件依次进行参数设置、提交空三任务、三维重建等操作，最终输出3mx格式的三维模型，效果如图1所示。2.4精度分析。2.4.1整体精度分析。三维模型整体精度评价主要利用布设控制点的平面位置、高程与模型量测值对比分析。通过27例样本分析得，模型平面误差最大为0.16m，最小为0.02m，均方根误差为0.08m。模型高程最大误差为0.19m，最小为0.03m，均方根误差为0.09m。2.4.2细部精度分析。本文选择长度作为评价因子，具体方法为在smart3D软件中量测模型的相关参数，结合高精度全站仪实地测量的真值进行对比分析。其中两处现场（P1样本和P6样本）情况如图2所示。通过对10例样本分析得到，三维模型细部长度指标的最大误差为-0.22m，最小误差为0.05m，均方根误差为0.13m。2.5小结（1）分别从整体与局部角度分析三维模型精度，其中点位平面、高程以及空间距离的均方根误差分别为0.08m、0.09m和0.13m，完全满足1：500比例尺测图精度。（2）基于本工程复杂的现场环境，积极采用无人机倾斜摄影测量技术极大的提高外业勘测效率。勘测成果完全可供设计人员三维设计工作。

3总结

基于本次工程以及前期工程的经验总结无人机倾斜摄影技术在电力勘测各阶段具体应用如下：前期勘测：在电力勘测过程中，无人机倾斜摄影测量快速高效的作业模式极大提高数据的获取方式，降低劳动强度和作业成本。中期设计：为电力工程规划提供十分便利的设计平台，直观显示路径地形地貌，提高路径优化与站址选择效率[6]。后期管理：后期施工和运维管理中，通过设置一定时间序列，形成时间维度上的有效对比机制，以可视化数据作为分析基础施工质量与潜在危险源的重要评价依据

参考文献

[1]郑盼．基于Smart3D软件的无人机倾斜摄影三维建模及精度评价[D]．成都：成都理工大学，2018.

[2]胡念念，孟敏．无人机航空摄影测量技术在电力工程测量中的运用初探[J]．低碳世界，2018，186（12）：68-69．

[3]何淼．无人机低空倾斜摄影测量在地籍测量中的应用[J]．城市勘测，2019（3）：96－99．

[4]仝红菊，江峻毅，胡守超．无人机PPK技术在电力工程中的应用[J]．测绘通报，2018（S1）：113-116，121．

[5]张坤鹏，于广瑞，顾广杰．利用差分GNSS获取高精度无人机影像外方位线元素[J]．测绘工程，2017（7）：8-14．

[6]明国辉．无人机倾斜摄影测量技术在电力工程中的应用[J]．工程建设与设计，2017（20）：199-200．

作者:吴维国 宋庆志 束庆波 魏茂荣