一种输电线路通道数字化测绘方法

摘要

本发明涉及一种输电线路通道数字化测绘方法，包括1)航空摄影，在距输电线路通道上方10～50米高度进行航拍；2)全自动数码航测相机与GPS连接，同步采集飞行区域地理信息数据和无人机飞行状态数据；3)在像片上选取明显地物点作为像控点，求得其平面位置及高程；4)绘制沿输电线路通道的三维地物模型和地貌模型；5)立体测制成图后，调绘、编辑、存储或输出。本发明利用无人机航测对输电线路通道进行数字化图像采集，并将采集到的具有地理坐标位置的图像利用视觉差分原理和图像拼接技术转化为三维的数字化图像数据，实现通道的直观展现；在此基础上可对树木生长危胁线路的程度进行评估和预判，为线路的状态分析和评估提供可靠的依据。

说明书

技术领域

本发明涉及输电线路通道测绘技术领域，尤其涉及一种采用无人机航拍进行输电线路 通道数字化测绘的方法。

背景技术

随着社会经济发展和建设活动的日益频繁，地形图更新的速度也在提高，传统的数字 化测图技术方法，效率偏低，并且成本较高，还受到客观条件的影响，如天气、地形等因 素的影响。

传统的数字化测图技术，需要大量的测绘人员，劳动强度大，从高等级的控制测量一 步步的到图根控制，然后再用全站仪进行数据采集，最后还要通过计算机，用专业的制图 软件，进行内页成图。这一过程，非常繁杂，并且对测绘人员作业人员要求很高，每一个 环节都不能出错，最终成图后，还要经过实地巡查检查作业过程中是否有错绘丢漏地物等 工作。

摄影测量应用到传统测量中给测绘领域带来了巨大的改变，其中发展最快的应当是航 测技术在数字化测量中的应用。大比例尺高精度的航拍图，为数字化测量带来了极大的方 便。尤其是无人机航测技术，在数字化测图方面更具优势，它成本低，机动灵活，更重要 的是生产效率大大提高，并且能够逼真的还原测区的地形地貌，现实感很强。

目前输电线路通道管理仍采取人工手绘和图片采集的方式，现场有通道交叉跨越的地 方和与树木之间的距离通过人工测量方式进行核查，图片资料无法与测量数据很好的关联 分析，无法实现树木生长威胁线路安全的数字化、可视化的分析，造成输电线路通道存在 安全隐患，严重时会引起线路跳闸。同时输电线路核树方法使用的是人工目测、仪器测量、 登塔目测、人工走线等方法，树木测量的数据真实性受到角度、仪器精度、天气等多方面 因素影响，准确性不高；同时这些测量过程还存在工作强度大，安全隐患高的问题。因此， 探索采用无人机航测实现输电线路通道测绘对输电线路管理有着十分重大的意义。

发明内容

本发明提供了一种输电线路通道数字化测绘的方法，利用无人机航测对输电线路通道 进行数字化图像采集，并将采集到的具有地理坐标位置的图像利用视觉差分原理和图像拼 接技术转化为三维的数字化图像数据，实现通道的直观展现；在此基础上可对树木生长危 胁线路的程度进行评估和预判，为线路的状态分析和评估提供可靠的依据。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种输电线路通道数字化测绘方法，包括航测数字测图、计算机立体成图和图形输出 过程；具体包括如下步骤：

1)航空摄影，在无人机上加装全自动数码航测相机，在距输电线路通道上方10～50 米高度进行航拍，以1厘米的物体在两次拍摄视角重叠范围内为标准设置间隔拍摄的时 间，并保证两次拍摄图片的顺线路方向重叠范围在75％以上，上下重叠范围在60％以上；

2)全自动数码航测相机与GPS连接，同步采集飞行区域地理信息数据和无人机飞行 状态数据；

3)在像片上选取明显地物点作为像控点，其实地相应的点用前、后方交会、导线测 量、三角测量、水准测量和三角高程测量的方法与标准控制点连测，以求得其平面位置及 高程；

4)采用电算加密的方法设置加密控制点，通过计算机进行草图数据进行拟合处理， 绘制沿输电线路通道的三维地物模型和地貌模型；

5)立体测制成图后，调绘、编辑、存储或输出。

航空摄影过程中，采用在输电线路上方之字形往返飞行和沿输电线路飞行相结合的方 式进行拍摄，在输电线路导线、地线、杆塔、金具、树木上方采取加密拍摄方式，并结合 垂直向下方式拍摄。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)利用无人机航测实现对通道沿线、交叉跨越处和周围树木的测绘，成本低，机动 灵活，工作效率大大提高；

2)利用无人机的飞行能力、滞空能力、高空图像采集能力，对线路通道进行数字化 采集，将采集到的具有地理坐标位置的图像利用视觉差分原理和图像拼接技术转化为三维 的数字化图像，能够逼真的还原测区的地形地貌，直观可视性好；

3)根据树木与导线的位置关系对树木生长危胁线路的程度进行评估和预判，为线路 的状态分析和评估提供可靠的分析依据；

4)可大大提高输电线路通道检查的质量和效率，降低劳动强度，提高作业安全性。

附图说明

图1是本发明所述之字形飞行拍摄的示意图。

图2是本发明所述沿输电线路飞行拍摄的示意图。

图3是本发明所述拍摄视角重叠示意图。

图中：1.塔杆 2.输电线路 3.树木 4.飞行轨迹 5.航测相机

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

本发明一种输电线路通道数字化测绘方法，包括航测数字测图、计算机立体成图和图 形输出过程；包括如下步骤：

1)航空摄影，在无人机上加装全自动数码航测相机5，在距输电线路2通道上方10～ 50米高度进行航拍，以1厘米的物体在两次拍摄视角重叠范围内为标准设置间隔拍摄的 时间，并保证两次拍摄图片的顺线路方向重叠范围在75％以上，上下重叠范围在60％以上； (如图3所示)

2)全自动数码航测相机5与GPS连接，同步采集飞行区域地理信息数据和无人机飞 行状态数据；

3)在像片上选取明显地物点作为像控点，其实地相应的点用前、后方交会、导线测 量、三角测量、水准测量和三角高程测量的方法与标准控制点连测，以求得其平面位置及 高程；

4)采用电算加密的方法设置加密控制点，通过计算机进行草图数据进行拟合处理， 绘制沿输电线路通道的三维地物模型和地貌模型；

5)立体测制成图后，调绘、编辑、存储或输出。

航空摄影过程中，采用在输电线路2上方之字形往返飞行(如图1所示飞行轨迹4) 和沿输电线路飞行(如图2所示飞行轨迹4)相结合的方式进行拍摄，在输电线路导线、 地线、杆塔1、金具、树木3上方采取加密拍摄方式，并结合垂直向下方式拍摄。

航空摄影就是利用安装在航空飞行器上的全自动数码航测相机5从空中对地面进行 摄影，以获取数字化的航空像片。航测相机除了应具备物镜畸变小、分辨率高、透光力强、 结构稳定的特点外，还具备摄影过程的高度自动化。无人机航测具有GPS导航、自动测姿 测速、远程数控及监测功能。

单张像片测图的基本原理是中心投影的透视变换，而摄影过程的几何反转则是立体测 图的基本原理，摄影过程的几何反转应用数学解析的方式来实现。航测是将地面的中心投 影(航摄像片)变换为正射投影(地形图)。这一问题可以采取许多途径来解决。如图解 法、光学机械法(亦称模拟法)和解析法等，这些复杂过程计算可以通过计算机软件实现。 本发明中，所使用的数字化测绘软件包括南方CASS、瑞得RDMS、清华三维EPSW、北京威 远图(WelTop)SV300、上海杰科、天测walkSurvey、浙大数维Workfield等。

为保证拍摄到的图像能够满足三维立体绘图的要求，本发明中无人机采取在距离输电 线路上方10～50米高度飞行拍摄，确保对1厘米的物体能够识别。航测相机5间隔拍摄 的时间设置为以1厘米的物体在两次拍摄视角重叠范围内，并且保证两次拍摄图片的顺线 路方向重叠范围在75％以上，上下重叠范围在60％以上。对输电线路2导线、地线、杆塔 1、金具、树木3、主要测量物体等重要部位上方拍摄采取加密拍摄的方式，同时无人机 航测相机5要保证重要部位能达到水平360度、垂直180度三维拼接无漏点拍摄。