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無人機在電力線路測量應用

作者: 時間:2020-10-2145082 次瀏覽

1 項目概況

2016年底至2017年初,長江空間公司接到安哥拉Lauca輸變電線路勘測項目,線路全長約400公里,且安哥拉Lauca地處南半球非洲大陸高原地區,當地人煙稀少,植被茂密,且分布大面積沼澤地,而且此次輸變電項目線路長,國內無類似經驗。如此高難度的測繪任務,對我公司無人機航攝技術能力提出了巨大的挑戰。

1.1 項目精度要求

項目要求1:1000精度,成果要求DEM、DOM、DLG。根據規范中的要求,在確保成圖精度的前提下,本著有利于縮短成圖周期、降低成本、提高測繪綜合效益的原則在表1的范圍內選擇,因此要求航空影像的地面分辨率(GSD)小于等于10cm,本次工程中采用GSD =6cm。


1.2設備選型

針對Lauca輸變電線路項目的重點和難點,在此次項目中執行航攝任務選擇了飛馬無人機F200。
首先F200支持條帶狀航線設計以及1小時以上的有效航時,極大提高了效率,滿足項目工期要求;
其次,項目屬于境外作業,而且測區環境復雜,地面控制難度較大,而F200內置雙頻差分GPS以及無人機管家處理稀少控制點處理算法,可以極大減少控制點,降低外業成本和作業安全風險,讓境外大范圍條帶航測作業成為可能。

2 方案設計

測區位于安哥拉中西部的北寬扎省、南寬扎省及萬博省,屬于平原、丘陵地區。線路總長度約為400km,寬度400米,總體南北走向,海拔由700m左右緩慢上升至1700m左右,地勢相對平緩,少部分低山丘陵地帶。地表植物主要是面包樹、芒果樹及雜草和一些灌木,其他樹木較少。

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2.1 飛行方案

沿約390公里輸變電線路寬度0.6公里優于0.6米分辨率帶狀航空攝影,航攝面積約312平方公里;雙航線設計,即:沿中心線兩邊布設航線,航向重疊80%,旁向重疊度55%。
沿390公里長度的輸變電線路附近,每間隔20公里左右選擇一個較大面積平坦地區做為無人機起降場地,共需選擇約20多個起降場。需要在飛機起降場有安全保衛工作,防止當地村民圍觀帶來的安全隱患。

航線設計方面,作業人員克服了許多技術和地理條件困難。由于輸變電線路是帶狀測區,在無人機飛行航線設計時,利用飛馬無人機管家靈活的條帶航線設計工具,采用往返航線的飛行線路,并且在飛行架次設計時盡量把每一直線段做為一個飛行架次,在無法避免的情況下使用飛馬獨有的“拐彎輔助”功能,有效避免了在線路轉角處無人機改變飛行方向對航攝質量的影響。

2.2 控制點布設方案

每帶狀區塊兩端頭在中線、兩邊線附近布設三個相控點,每2.5公里距離布設三個相控點、航線拐彎處加布三個控制點。

2.3 控制點測量要求

測區采用GPS實時動態定位(RTK)的方法進行測量,每個點重復測量兩次取平均值為測量成果。

2.4 起降點選擇和基站架設

測區中存在戰爭時期遺留的地雷,測繪人員小心勘察,周密計劃,在選擇無人機起降場地時,盡量選擇當地耕種過的田地或路面上,避開山地埡口或交通要道等地方,保質保量完成任務的同時也避免了安全事故的發生。

另外,基站架設在航攝區塊半徑20公里范圍內,飛行前30分鐘開機、飛行后30分鐘后關機,1hz記錄數據。

3 飛行實施

采用飛馬智能航測系統F200進行航攝,使用傳感器性能,具體參數如下:

項目實施過程中,恰遇安哥拉12月雨季,作業區域常有大風大雨,在惡劣的氣候環境下,無人機測繪人員合理選擇飛行時間,憑借嫻熟精湛的技術和性能優異的設備,操控無人機貼近云層飛行;同時還時刻注意雨勢與風力變化,提防天氣突變。

經過三個多月的航攝,長江空間公司充分利用無人機機動靈活的優勢,共航攝約2萬張影像,滿足處理要求,完成了安哥拉Lauca400公里的輸變電線路勘測。

4 數據處理流程

4.1 數據準備

  • 影像:JPG 格式

  • 機載POS:txt 格式

  • 機載GPS 原始數據:rt27 格式

  • 基站數據: RINEX 格式的基站記錄數據,采樣間隔不長于1 秒,斜高,天線模型參數,已知點坐標。

4.2 飛行質檢

每個架次飛行完之后,都利用無人機管家-智檢圖進行現場飛行質檢,確定獲取影像是否符合后期處理要求。

質檢報告

圖4 測區影像腳印圖

通過上述質檢報告,可見測區拼圖不存在漏洞,重疊度正常。

4.3 差分GPS數據解算

利用無人機管家智理圖中的差分GPS解算功能,進行格式轉換和帶控制網的GPS解算,固定率平均達到90%以上,滿足后期高精度處理要求。

4.4 高精度成圖處理

本次工程數據,采用基于差分GPS的稀疏控制點處理方案,利用飛馬“PPK+控制點”解算模式,極大減少了控制點梳理,同時成圖結果滿足要求。

4.5 精度驗證

選取其中一個測區,進行檢查點精度分析,可見結果滿足GB/T 23236-2009 《數字攝影測量空中三角測量規范》規定的1:1000空三精度。


4.6 成圖處理模式

對于重點區域,采取傳統立體測量方式。從無人機管家中進行外空三處理之后,導出inpho工程和無畸變影像,并在航天遠景測圖系統中加載導出的inpho工程后直接進行測圖工作。

對于非重點區域,基于無人機管家中生成的高密度DTM數據,自動生成等高線,然后倒入航天遠景中,在立體環境下進行修編出圖,極大提高了等高線生產效率。



5 后記

無人機航測作為傳統航空攝影測量手段的有力補充,具有高效快速、精細準確、生產周期短等特點,長江空間公司自將無人機應用到勘測作業以來,無人機航測技術已逐步應用到基礎測量、水利工程安全監測以及執法監察等工作中。而此次安哥拉Lauca輸變電線路項目為長江空間公司在海外完成的規模更大的無人機航測任務,其順利完成,標志著長江空間公司無人機航測團隊的海外測繪能力登上了一個新的臺階,在提升了資源保障和管理服務的信息化水平的同時,也為長江設計院“走出去”的戰略提供了技術支撐和服務保障。

6 附屬成果展示

6.1 原始影像局部放大圖


6.2 DOM(60km條帶和局部放大圖)

6.3 自動匹配點云及DTM數據(局部)

6.4 相機檢校報告

6.5 工作現場

圖為安哥拉航空管理局檢查飛機并高度贊揚


圖為安哥拉現場作業


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飛馬無人機手拋輕松起飛


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飛馬無人機精準傘降


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友善的安哥拉人民


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安哥拉美景


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安哥拉美景


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