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摘要：目前，电子技术发展快，小型无人机在远程遥控、续航时间、飞行品质上较之前有较大改变，已是新航空遥感手段之一，并在遥感界有着美好未来。本文简述了无人机航测系统构成、优势，并提出无人机航空摄影测量影像获取作业流程与作业方法，总结其在电网工程不足之处，并对此发展提出展望。
关键词：无人机；航空摄影；输电线路
我国土地面积大，各电压等级电网在全国均有出现，为达到智能电网建设规定，需对已有电网、在建电网以及拟建电网在设计、施工和运行阶段达到三维数字化管理，所以，需大量的高分辨率遥感影像用于现有遥感影像的更新与新建电网工程的遥感影像获取。传统航测系统服务的主要对象是国家基础测绘，大面积国土资源普查、长距离输电线路及资源、生态环境调查、监测与评估等方面的基础性运用，这种测量系统主要使用具有高空、远距离的中、大型飞机平台，专用机场以及高昂价格的航摄仪，对天气条件较为苛刻，由此相关费用也随之变高，灵活性不佳。
无人机摄影测量系统，主要是指使用无人机或无人飞艇等设备的空中距离在小于二千米的飞行装置，配有各种小传感器，高度小航摄飞行得到地面相关信息。高度低的摄影较之前航空摄影来看，有着速度快灵活性好、费用低、可在云下拍摄，遇到恶劣天气也可很好地完成拍摄任务，成像比例尺大，高分辨率等特征，已是获取大量遥感数据的方式之一。
1 无人机摄影测量系统组成
1.1 系统硬件构成
无人机测绘遥感系统由五大部分构成，依次为无人机飞行平台、传感器、飞行控制系统、地面监控系统以及地面运输与保障系统。
图1 无人机测绘遥感系统组成图
1.1.1 飞行平台
我国现在主要投入使用的飞行平台有“垂直尾”型无人机、“双发”型无人机、“倒桅尾”
型无人机等几种。其主要技术指标如表1所示。
表1 飞行平台主要技术指标
1.1.2 传感器系统
因为无人机最大载重较小，不能与专业航测相机相匹配，目前主要是与高端单反数码相机配合使用，如Canon 5D Mark Ⅱ、Nikon D700等。
1.1.3 飞行控制系统
无人机飞行控制系统主要包括自动驾驶仪、GPS导航仪、姿态控制仪、高度计、气压
计等。关键技术为GPS导航控制的定点曝光技术和相机旋偏改正技术。
1.1.4 地面监控系统
地面监控系统主要包括通讯系统、监控软件系统和维护系统。
1.2 配套软件
无人机航空摄影及影像处理比传统航测复杂很多，为保证航摄质量需进行精确航摄规
划、航摄质量快速检查及影像快速预处理等，完成这些工作需配置相应的软件。
1.2.1 精确航摄任务规划软件
主要用于航摄任务规划，功能包括：设计成果统计与制图、自动/半自动航摄分区、自动航线敷设、自动调整曝光点间距、航线间距，保证立体观测重叠度指标、修改编辑曝光点、航线功能、构架航线、基站布设功能、片数、航线长度、距离等统计报告。
1.2.2 航摄质量快速检查软件
航摄质量检查软件包括以下技术内容：快速浏览影像质量、检查重叠度指标、检查旋偏角指标、自动形成像片预览索引图、影像自动批量打号、输出航摄质量检查统计报表、快速检查飞行数据覆盖情况，以便决定补飞以及撤场事宜。同时直接关系到作业效率，飞行质量检查与评价。最核心的指标是重叠度和旋偏角，必须满足航测规范的要求。
两张相邻航片，通过一对同名点即可根据影像宽度计算重叠度和旋偏角，数字航片原始
片像素数固定，按照同样方式重采样后的预览片也可计算重叠度。由于定点曝光只表示了曝光位置，并不反映姿态影响，只有通过航片同名点的检查方法才能最终确定实际地面覆盖的重叠度情况，应此通过逐片选择一对同名点的方法可以快速浏览检查数据质量。
1.2.3 影像快速预处理软件
预处理的主要目的是为了改正无人机航摄影像的畸变差，基于影像纠正变换的畸变差改
正软件就是为了提高摄影测量的精度，以便于后期处理时模型间的相对定向。软件包括以下
技术功能：
⑴ 批处理读入TIF格式原始影像数据。
⑵ 读入相机参数文件。
⑶ 自动完成畸变差改正。
⑷ 对影像上像点坐标进行系统误差改正。
2 无人机摄影测量系统作业流程
与传统航摄一样，无人机摄影测量也是要设计飞行航线，质量检查、补重飞、像控测量等环节。与之不同的是，因为无人机本身特征，无人机影像获得环节以及航飞作业方式和传统航飞有着非常大的差异，如图2。
2.1 现场航线设计
无人机数码摄影通常是在小范围内进行拍摄，和传统航摄不一样在于航线设计时不需要将地球曲率相关改变算入其中，也可以不用很清晰知晓地面点高程数值。传统航摄对于相关操作与流程有了明确规定，用1∶10000或者1∶50000地形图或使用已经生成DEM展开基准面的设置，如有特殊规定（高差大于1/6航高时）需要将区域划分，还可设加密划分。对低空数码航摄来讲，通常条件下，已知摄区四角坐标就可对航线设计展开。在很特殊状况下才可以设置摄影分区。
图2 无人机摄影测量系统影像获取的总体流程
2.2 特殊情况下的航线设计
若地形高差距比1/6航高大时，一般情况下需要设置化分摄影区。对于无人机航摄一般，高程规定不是很严格，在摄区高程大时，尽可能采用加大分辨率，增大重叠的方法来完成任务。这方法仍不能有效的话，一定要分区摄影。
2.3 飞行设备调试
无人机开展航摄之前，为保障航摄有序进行，需对地面监控站相关装置展开测试，其中重要工作内容包含：地面监控站调试、起飞前检查、俯仰检查、滚转检查、偏航检查、水平设置、空速检查、高度计检查、转速检查、GPS定位检查、震动测试、电池测试、数传发射对传感器的影响测试、动态传感器数据观察、空速计系数、GPS控制相机测试等。
2.4 现场数据整理
完成了航摄，在保障一张张原始影像均可观看，每张存储不会中断，影像分辨率高、曝光符合规定条件展开数据归整。
⑴查看曝光点数和影像数是不是相同，如遇不同要第一时间找出缘由。
⑵ 查看一条条航线的记录数据和实际飞行的影像数是不是相同。例如第一航线地面站里有20张影像记录，005号为首张，则查看005-024是不是为第一航线。特别是要检查024和025之间的关联。
⑶将影像依照航线数依次装入在文件夹，每一条航线的影像数目要相同。
2.5 现场质量检查
⑴ 影像初步检查
检查影像的基本情况：包括影像数、航带数、抽查影像质量是否有云、雾、雪，影像是
否发虚，影像命名是否正确。
⑵ 检查资料是否完整
检查飞行记录表、曝光点坐标数据等是否存在，填写是否完整、规范。
⑶ 展绘曝光点坐标
查看曝光点坐标与实际飞行情况是否一致。当出现有曝光点坐标明显偏离航线时，应做好记录，检查影像。
⑷ 影像重采样
在PS里进行影像重采样，目的是将影像数据量变小，便于检查时操作。
⑸ 影像旋转
按照飞行记录表填写的方式进行影像旋转，特别注意奇数条和偶数条航带的旋转是否相同。
⑹ 质量检查
输出检查记录，不合格影像做好相应记录。
⑺ 通知补飞与重飞
2.6 现场预处理
将所有影像另存为TIF格式，将畸变参数改成软件支持的格式，利用预处理软件进行畸变差改正，改正后影像有黑边说明已改正完成。
2.7 影像成果提交
⑴ 分航带原始影像
⑵ 分航带畸变差改正后影像
⑶ 飞行记录表
⑷ 曝光点坐标文件
⑸ 影像检查记录
⑹ 数据整理记录
⑺ 相机参数文件
⑻ 畸变差改正后主点偏移文件
2.8 快速拼图
控测量作业流程和传统航测相似，差异在无人机航摄得到的影像相幅不大、相片数目比较多，通常状况无法运用冲印相片技术完成像控测量事务。特别是要在紧急测绘状况下或者雪域高原县城区拍摄，环境较差，没有办法对照片冲印与打印，要连接笔记本电脑展开像控测量事务。航摄外业队伍能在一切检查符合规定之后当场拼图，运用简单镶嵌的摄区影像图看摄区大概情况，选择合适的控制点，并且在整体影像图上规划好测量控制点的行进路线，保障控制点量测工作有序展开。
目前，无人机航拍时使用PTGUI软件进行拼图，它是德国数学教授Helmut Dersch研制的拼图软件，具有数码影像全景拼图效果，其是利用全景制作工具（Panorama Tools）给予图形用户界面（GUI）来达到图像拼接的目的，最后得到高质量的全景图。无需人工选择特征点，软件全自动匹配同名点展开影像镶嵌，拼接耗时短，效果满足像控测量查看摄区整体状况的要求。
3 无人机摄影测量在电网工程建设中的应用
以无人机为代表的轻小型航空遥感系统具有机动灵活、响应快、成本低、时效性强等特点，已形成与卫星遥感和普通航空遥感并行发展的局面。尤其在电网重大自然灾害应急响应、阴云天气低空光学影像获取、输电线路走廊规划及分布式日常低空遥感监测等情况下，无人机航测系统拥有卫星遥感和普通航空遥感不可取代的作用。
3.1 电网应急救灾
国内发生自然灾害的次数较多，差不多一年之中由于灾害达到的直接经济损大约为两千亿元，灾害到来时，采取相应的对策能够将经济损失降至最低。为对付临时出现的灾难，减少灾难对电网所遭受的损失，第一时间修复、组建电网，各个电网公司创建了与之对应的急救灾指挥中心，但是应急对策还有待加强。
灾害来临时，及时得到灾害地区的分辨率高的相关影像，尽快地为应急救灾指挥中心给予现场影像信息是很关键。但灾害发生与差的天气条件是紧密联系，像2008年南方地区冰雪，那时由于该地被天气所制约，使用一般航飞、卫星拍摄等方法不能第一时间得到的清晰度高的影像，运用无人机低空遥感系统机动性好、环境适应性强、无需机场起降、对天气条件要求低等优势，能第一时间得到高分辨率的影像数据，为国网公司应急救灾指挥中心展开相关工作（如灾害评估、制定救灾决策、制定电网重建方案）给予先进、可靠的技术措施。
3.2 输电线路走廊规划
在大区域的水电站出线走廊规划中，使用无人机摄影测量系统展开区域网航空摄影，能够对区域走廊通道展开统一策划，补充现场视野受制约的缺陷，综合了各个环境、规划等因素，合理理清各个工程项目之间关联，将有限通道资源运用到更好，使线路走向与区域规划更科学。
4 结语
无人机摄影测量与传统航空摄影测量两者比较而言，有着不用专业用途机场升与降、系统集成性较高，灵活性高强，地方转换拍摄较为便捷，对气象需求不大，影像清晰度高，系统整体运作费用低等优势，可以用在应急救灾、厂址优化、站址优化、出线走廊规划等电力工程建设应用及南方多雨地方小区域空中拍摄。但无人机存存在不足之处，如飞行不稳，飞行时效短，一次航摄区域不大，相同面积航摄像片比较大，与之对应的像控点比较多，需要处理工作事务较多。因为无人机上的不是专业航拍相机，相机不能展开精确校验工作，影像有很大畸变的可能性，不能达到输电线路断面图的相关规定，如精确度。
目前，运用在电力业的无人机摄影测量只是一个早期，还未大量运用，无很规范的作业模式与技术要求，伴随着无人机摄影测量技术的快速成长，种种缺陷必将得到相应的解决，同时也是对一般航空摄影很好地补足。
参考文献：
[1]万仕平，等．浅谈低空数码航空摄影在线路测量中的应用[J]．天然气与石油，2008，26（4）．
[2]刘昌华，等．近地超轻型小数码航空摄影测量系统及其应用分析[J]．河南理工大学学报，2007，26（5）．
[3]邹晓军．摄影测量基础[M]．郑州：黄河水利出版社，2008．
论文作者:张涛
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/12
标签：无人机论文; 影像论文; 测量论文; 遥感论文; 航线论文; 电网论文; 系统论文; 《基层建设》2017年第33期论文;