徐纯明 郑建军

【摘  要】近年来社会用电需求的不断增大，电力工程建设数量也逐渐增多。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。本文就无人机倾斜摄影测量技术在复杂电力工程勘测中的应用展开探讨。

【关键词】无人机;倾斜摄影;复杂条件;电力勘测

引言

无人机航空摄影测量技术，英文缩写简称为UAV，它的飞行平台是自动驾驶飞机，它的传感器是数码相机，相机一般具有较高的分辨率，它获取数字影像的方式是在系统中集成应用3S技术，所獲取的数字影像具有面积小、色彩逼真、大比例尺等特征。它能够补充常规的航空摄影测量之中的不足之处，现如今，已经非常广泛的应用于我国各项工程之中，其中就包含了水利以及城市规划等项目。由于无人机的优势较多，它的机动性强、集成度高、分辨率也非常高，并且还具有成本低的优点，研究无人机在复杂电力工程勘测中的应用，尤其是在传统测绘面临的危险性较大的地区以及对于成图的速率有较高的要求的项目中，都具有非常重要的意义。

1.无人机航空摄影测量技术原理及特点

无人机倾斜摄影测量技术较一般的航空摄影技术有所不同。一般的航空摄影的拍摄影像是通过拍摄正下方的事物得到影像，而倾斜摄影的拍摄影像是在相机的主光轴倾斜一定角度的情况下拍摄而来的。此技术的具体操作方法为：除了飞机下方的垂直角度外，在其前后左右的4个倾斜角度下完成5台传感器的搭载，分别对航向重叠度、坐标值、旁向重叠值、航速及航高、飞行航向等数据进行采集，然后进行数据分析，从而为后续工作提供强大的数据支撑。基于GNSS和地理信息等技术的合理结合，可以进一步对多种技术进行科学的融合，从而提高数据分析的精确度。通过对航空摄影技术的创新与发展，无人机倾斜摄影测量技术扩大了遥感影像的应用范围，颠覆了以往航空摄影测量只能满足正面角度影像采集的方式。无人机倾斜摄影测量技术的特点和优势：（1）无人机的飞行高度相对较低，可以通过多角度相机对地面物体的顶面和侧面进行多方位和高覆盖的影像数据获取;（2）其影像表达内容趋于多样化和丰富化，所获取的相邻影像之间的旁向重叠度以及航向重叠度都较高;（3）由计算机进行影像匹配和建模，这样高自动化的设置减少了人工干预;（4）对实体的侧面纹理有较清晰的数据采集，优于传统的只能对实体顶部纹理的获取，倾斜摄影技术可以同时获取侧面和顶面的纹理，使实体测量更清晰;（5）综合成本相对较低。无人机的倾斜摄影测量技术有自动化的优势，对实地地形信息采集快捷便利，节省了时间和人力成本。

2.无人机倾斜摄影测量技术在复杂电力工程勘测中的应用

2.1工程实例

某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设计合理的航线

在通过无人机进行拍摄的时候，并非每一个项目都仅仅需要一架无人机就可以完成，在很多时候往往需要多架无人机展开相互配合，这样才能够有效的完成测量工作，这就需要对航线进行合理的设计，从而保证飞行距离最短，并且所用无人机数量最少，这样可以在很大程度上起到节约成本的效果。因此，在正式应用无人机展开拍摄之前，应该对拍摄的航线进行科学合理的设计，这是非常关键的，只有保证航线设计的合理，才能够保证整体测量的质量。通常情况下，当一架无人机已经很难满足人们测量需求的时候，应该采用两架或者多架无人机交替飞行的方式来展开测量工作，在对飞行测量线路进行规划的时候，应该首先对项目区域内的地形进行精准的考察，这是非常关键的。此外，每一架无人机在正式展开飞行测量工作的时候，都应该对其飞行测量的航线进行精准规划，并且无人机在展开飞行测量工作的时候要实现无缝对接拍摄。

2.3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。

2.4三维建模

倾斜摄影测量技术改变了传统的影像获取模式，其利用不同角度的相机同步获取地形地物的影像，并且批量自动提取地形地物的纹理信息，极大地提高了三维地形模型的逼真程度，这就为快速、精准地进行三维建模提供了技术支撑。

2.5精度分析

（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）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），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。

2.6像控点布设

在电力工程中，采用无人机航空摄影测量技术进行拍摄时，拍摄出来的影像数据和测量精度都必须满足要求，拍摄时一般采用野外布置像控点的方式。像控点的选点应选择在航摄像片上影像清晰、目标明显的像点，实地选点时，也应考虑侧视相机是否会被遮挡。为了使后期数据的分析处理更加方便快捷，提高测点的精度，保证成图精度，应在航摄前采用刷油漆的方式提前布置像控点标志。标志可刷成“L”型或“十”型。布置成“十”型时，应在十字中心加喷直径为5cm的圆点，以提高测点精度。

2.7案例小结

（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.结语

总之，无人机倾斜摄影测量技术在电力工程勘测中的综合应用改变了以往只能垂直摄影的弊端，相较于传统摄影测量技术，具有无可比拟应用特点：更可靠的成果精度;更高效率的作业水平;更少劳动强度及更低的测绘成本。

参考文献

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[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.