摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，输变电工程建设越来越多，在对输变电工程勘测中，无人机航测发挥着重要的作用。无人机机动性强、集成度高、成本较低，在中小区域大比例尺输变电工程勘测中，特别是在地形险恶人工测图困难区域以及需要快速成图的地区，具有独特的优势。本文就无人机航测技术在输变电工程勘测中实际应用进行了系统分析及总结，并进一步对该技术的应用前景进行了展望。
关键词：无人机；航测；输变电工程
引言
在路径选择中，要充分体现以人为本、保护环境的意识，尽量利用省市分界地区，城镇、乡镇之间结合部，尽量少占用基本农田，尽量避开村庄、房屋。综合考虑运行、施工、交通运输等技术经济因素，进行多方案比选。本工程位于原洞庭湖区，现在已经是密集的水系、道路、沟渠、密集排式房屋等地形地貌组成，水塘和水田较多，有些地方人员到达困难不容易发现的地物也比较多，在进行踏勘时人员实测会浪费很多时间成本等经济效益，所以结合本工程具体特点本次线路适合进行无人机航模飞行测量。
1无人机应用于电路巡检抢修的可行性分析
无人机的优势是部署比较方便，应用比较灵活。虽然自身成本比较高，但是能够有效的降低人员投入，减少人员成本，利用无人机可以减少人员下站次数。并且对于一些地势较差的地方，人员巡检可能需要较长的时间才能完成巡检工作，但是利用无人机能够快速的解决，相对传统的监控系统建设时间周期，无人机有时间周期上的优势。另外，相对传统的人力巡检来说，这种远程在线监控，它们的实时性也比较好。传统的人员巡检，一旦变电站发生异常，调度人员必须先通知分局变电的运行班，赶到现场了解真实的情况，再由变电运行班人员汇报调度员、分局领导，再组织分局维护班进行抢修，工作人员不到变电站就无法准确地了解或者掌握现场的详细情况，这一过程会浪费大量的时间，所以相对传统的人力巡检，无人机能节约大量的时间，效率更高，同时也能避免巡检人员发生人身事故。
2无人机航模飞行测量
在航测中eBee是手抛式的起飞模式，降落是自由滑翔着地，飞行轨迹和时间都是事前设置好的，在设置航线架次时主要考虑飞行精度和飞行时间高度问题。飞行精度是由飞行天气、风速、设计要求等因素确定，飞行时间主要看电池电量和风速确定，在整个飞行过程中海拔的高低会导致飞行器会以螺旋式上升和下降，所以飞行高度是根据地貌确定。飞行管控过程中针对飞行电量、飞行高度、飞行风速、飞行信号连接等都会感应，起飞前也会飞机自检，不合格或是不能飞行都会自动报警，这时候就需要工作人员调试和检查。
3无人机航测技术要求
3.1安全因素
出于安全考虑，进行外业航测时应符合以下要求：1）需要提前调查规划，并进行现场踏勘核实。主要针对电力线路沿线影响飞行的重要地物例如高塔、机场、军事禁区等进行图上标注，选择避让；合理选择选择起降场地，通常选择较为开阔的平地，要求周围100m内不宜有高层建筑或者铁塔，并制定安全应急预案等；2）通常线路沿线已建铁塔较多，为防范风险，在进行航线设计时，应至少高于航测区域地物最高点100m以上，避免飞行过低，可将设计好的航线导入谷歌地球查看高程核实；3）设计航线总航程时，应综合考虑测区现场实际情况以及无人机的性能参数进行调整，例如，一般要求风速低于5级，同时需要逆风起降；爬升高度不宜过高，否则需要进行阶梯爬升，以免电机过热引发故障；温度过低，需要对电池进行保暖，以免电池放电不足飞机失去动力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.2航测精度要求及对比
①参考数据比对分析。EV-Image坐标系和测量手簿里设置的参数一致，长短轴参考数据一致就是参考坐标系相同。在RTK做好像控后，数据后处理可以将飞行区域坐标系整体转换，精度误差在允许范围内。②选择GSD与确定行高。对于数字相机来说，传统的摄影比例尺f/H已经不能准确的反映影像的成图能力，对于摄影测量而言，只有GSD（GroundSampleDistance地面采样距离）相等的影像，才具有同等的地面物体判读能力以及目标定位能力。在本工程中GSD选择的是10厘米，水平重叠率是60%，垂直重叠率是70%，所以飞行高度在300米左右，总共飞行6架次。成图比例尺可以生成1：1000的图像。③野外精度检查对比分析。通过实地测量与航测图点位转换坐标可知是满足线路勘测要求的。航测图的精度要求最关键步骤就是刺点，影像刺点的就是图像分辨率，原始航测图是WGS84坐标和谷歌地球一样的坐标系统，像控是为了把空间坐标系转换成直角坐标系。通过外业像控点中误差计算（中误差等于同一个点位XY的算术平方根的差），计算航测飞行精度在5厘米时中误差小于0.1米。
4工程实例及成果分析
为满足常德汉寿—枫树110kV线路汉寿侧改进同心（汉寿北）110kV线路新建工程设计用图需要，线路招标路径长度为17.5km。工程工期紧任务重，综合考虑采用无人机航测快速获取沿线地形数据。根据线路情况，带长设置为18km，带宽设置为2km，测区总面积规划约36km2，实施该区域1∶1000低空摄影测量外业航飞及内业处理工作。整个工期采用数字航空摄影，成图比例尺为1：1000。到达合适的起降点后，组装好无人机即可开始相关作业，大致可以分为三大块：起飞、降落和数据获取。设定好指令，等待无人机自动起飞航行，完成测量任务后自动返航降落，全程无需人参与。通过2天时间无人机航拍加外业像控点采集，2天高性能计算机内业处理，获取整个测区约37km2真彩数码航片共计897张；布设像控点15个，检查点25个。通过对生成影像检查点坐标与实测坐标进行误差分析得出，15个像控点布控差分所得平面、高程点位中误差、检查点中误差均符合测图标准。工程采用无人机航测技术进行外业勘测，克服了工期紧任务重等困难，具有技术和经济优势。通过本工程航测实际支出和以往同等规模传统工测费用进行对比，表明相较于传统工测，通过无人机航测的方式节约了费用约40000元，节约外业工期11天，大大提高了勘测外业效率。内业数据处理输出了数据真实、种类丰富的DOM（数字正射影像图）、DEM（数字高程模型）、DLG（数字线划地图）及三维模型等数据产品，为三维电力数字化设计平台提供必需的基础数据。详实的细节数据有利于辅助设计人员在较大范围内，利用最新的航测数据进行线路优化设计、经济最大化杆塔排列、塔位定位、征地赔偿、林木青苗费用估算等。能全面综合考虑错综复杂的问题，减少不确定因素的干扰，提高路径优化的可信度和质量，加深设计研究深度，同时更有利于机械化施工。
结语
综上所述，无人机飞行器只是一个工具，跟GPS全站仪一样是一种测量的方式，引进这种技术平台是想更好的完成工程勘测任务，在运用该技术的同时发现我们在成本和时间上大大节省了，也给我们一线的勘测人员减轻了劳动量。航测成品也给设计带来更加直观的更加清晰透彻的效果。
参考文献：
[1]宫煦利，梅生强．无人机航空摄影测量技术在大比例尺电力工程勘测中的应用研究〔J〕．科技资讯，2015，13（35）：45-46．
[2]于君．无人机技术在电力勘测设计中的工程应用研究〔J〕．自动化博览，2016（2）：80-82．
[3]李少龙．无人机摄影测量技术在输电线路工程中的应用研究〔D〕．西安：长安大学，2012．
论文作者:朱向恒
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/10
标签：无人机论文; 工程论文; 测量论文; 误差论文; 比例尺论文; 人员论文; 时间论文; 《电力设备》2019年第2期论文;