摘要：随着我国经济的高速发展，我国特高压输电线路的建设已经取得飞速发展。输电线路分布点多、面广，如何及时获取遥感和摄影影像数据成为电网工程建设的一项重要工作。由于国家对空域的管制较紧，飞行前复杂的审批程序以及天气影响等诸多问题，采用载人飞机进行航空摄影测量一般周期较长。
关键词：无人机；特高压输电线路；线路勘测
1.无人机航摄技术简介
无人机航摄技术是近年航测遥感技术发展的新动向之一，其影像具有高分辨率，其地面分辨率能优于0.1ｍ，能有效保证航摄现场信息的真实性、清晰度和准确性。同时，无人机更兼具机动灵活的航摄特点，能及时完成制定的航拍任务，尤其适合输电线路走廊通道普查项目。与传统的大型数码相机相比较，具备以下优势：
1）影像精度更高。传统航拍一般使用运5或运12等飞机进行航摄，其相对航高一般为1500～2000ｍ，距离地面较远，细节分辨率稍差；而使用无人机航摄技术，其相对航高一般为300-500ｍ，能获取线路走廊通道内高分辨率影像，便于后期目标物的识别与提取。
2）航摄实施方便、快捷。使用无人机航摄对线路走廊通道进行普查，能更好地保证其时效性。传统的航摄方式在飞机转场、设备托运、气象条件等各方面要求较高，这对于施工现场信息的及时获取带来诸多的不确定性。而无人机具备灵活、机动、高效的航摄特点，在施工路径确定和办理飞行相关手续后，即可立即进场实施航拍，一般100ｋｍ线路，天气条件允许情况下，使用无人机航摄1-2ｄ即可完成航摄任务，移交内业部门进行后续的数据加工处理工作，次日就可以提交施工现场信息，便于施工管理部门及时准确地掌握现场施工动态。
2无人机的应用
2.1特高压输电线路路径优化
在进行工程测量时，涉及到的要素颇多，通过采用倾斜摄影测绘技术，能够针对不同地表状况，选取不同要素进行分析，搜集全面的信息，进而产生最能符合要求的数字测绘图，建立直观的三维模型，将测绘对象主要的外貌及形象进行最大程度的再现，让工程测量的工作人员能够更加清晰地了解测绘对象。通过倾斜摄影技术的三维模型，能够清晰地观测到地面植被的情况，技术人员可以通过对植被高度、距离等数据的分析，利用三维模型进行地质灾害模拟，最大限度地降低输电线路的建设损失。从另一方面来说，也能够帮助建设人员尽量避开高密度林区，减少植被的砍伐，维护自然和平。
无人机倾斜摄影技术的基础是计算机信息技术的应用，现代数字化测绘技术可以将测量数据进行资源共享，同时在资源的保存与传送方面的成本也相对低廉。在传统的三维模型建立技术中，一旦出现数据错误，可能导致整份测绘图都会作废，而无人机倾斜摄影技术的多角度信息量测，很好的规避了这一缺陷。与计算机系统的集合使用，使其在出现错误时能够进行较为方便的改动，避免冗余的过程加大工作人员的工作量，提升输电线路建设工作效率和经济效益。
2.2电力巡检
（1）精细巡检
精细巡检的主要内容包括杆塔本体和基础、接地装置、绝缘子、导线线路金具以及附属设施，相较于全手动手动操控无人机进行近距离影像数据采集的方式，本次巡检考虑通过收集已知线路路径信息（地理位置、杆塔高度等信息），并将这些信息通过程序写入到无人机飞控系统中，控制无人机到达预设位置来进行影像数据采集。
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但考虑到电网安全和无人机定位误差的影响，本次精细巡检主要是采用无人机飞控程序自动控制和人工操控相结合的方式进行：无人机飞控程序控制旋翼无人机到达已知线路路径信息的目标杆塔上方15m的位置，再切换到人工控制旋翼无人机进一步靠近目标杆塔并调整云台角度，并根据具体的巡检任务获取相关影像。采用这种半自动的精细巡检方式能极大程度上提高无人机巡检效率，保障巡检线路安全，减轻了巡检人员劳动强度。
（2）通道巡视
通道巡视内容包括线路走廊安全距离范围内出现违章构建筑物、违章施工等，通道内出现污染源、防洪排水设施坍塌、道路桥梁损坏等，如果只通过无人机所采集的原始影像，难以对可能的危险源和线路路径之间的相对位置关系进行分析和判断。因此，在无人机进行通道巡视过程中除了采集原始无人机影像外，应进行相应的数据航飞设计进行航空摄影测量生成相应的正射影像成果，生成成果可用于距离、面积量测，辅助巡检人员进行通道内线路隐患信息的判别，提高巡检人员现场事故处理的响应效率，并能作为现场事故处理、隐患事故追责的有力凭证，减少不必要的民事纠纷。
（3）无人机巡检数据的管理和应用
无人机所采集的影像资料和生成的影像成果具有高分辨率、高时效性、海量数据等特点，地理信息系统综合管理平台可利用其所在的地理位置信息，将其和基础地理信息数据（如遥感影像资料）和电网基础数据等多源数据进行统一的管理和应用，包括实时查询检索具体杆塔位置所拍摄的影像资料；利用无人机生成的正射影像对基础地理信息进行实时更新；历史影像资料数据的多维度管理和查询；辅助判读杆塔缺陷的状态和空间位置信息；对通道内隐患相对于电网路径的空间位置关系查询；将所得到的杆塔缺陷隐患分析结果结合其空间位置信息、所属线路路径、杆塔编号、所在行政区域、缺陷隐患类型和紧急程度、判读影像资料生成相应的巡检结果报表并输出。
2.3巡检安全隐患分析
目前多旋翼无人机巡检作业的主要方式为在线路附近空中悬停，通过其搭载的照相机对巡检目标拍照。为保证巡检质量，无人机作业时需与带电导线保持较近的距离。因此，无人机巡检作业中面临的安全隐患主要有电磁场干扰和误撞障碍物。特高压输电线路在其周围产生强电磁场，干扰无人机飞控、测量模块等电路元件，甚至致其损坏，导致无人机失控。无人机作业时与线路保持近距离，且由于特高压线路为电网中结构高度最高的线路，在线路通道中存在大量与其他线路交叉跨越的情况，大幅增加无人机碰撞铁塔或导地线的风险。
针对电磁场干扰，主要应对手段为电磁干扰防护和多余度飞控系统。电磁干扰防护是指无人机加装电磁屏蔽外壳及对内部电路进行优化处理，抑制输电线路电磁场对内部电路元件的干扰，有效降低外部因素影响。多余度飞控系统，指多套飞控系统同时运作、互为备用，降低了飞控系统受电磁干扰误动作的概率，有效提高自身抗干扰能力。
针对误撞障碍物，主要应对手段为雷达测距避障及视觉定位避障技术，即通过雷达测距或视觉定位等手段确定无人机周围障碍物位置及相对速度等信息并反馈给飞控系统，由其做出判断并控制无人机实现避障。
结语
随着信息时代的到来，计算机技术的飞速发展，无人机的使用逐渐从军事领域衍生到部分民用领域，无人机倾斜摄影技术得到飞速发展。无人机倾斜摄影技术正是因为三维模型的高精度建立，而被广泛应用到特高压输电线路的路径优化设计中。
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论文作者:董明,苏震,李美云,王佳男
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/6
标签：无人机论文; 线路论文; 杆塔论文; 影像论文; 信息论文; 数据论文; 路径论文; 《电力设备》2017年第23期论文;