摄影测量技术在输电线路工程中的应用.docx

题目:摄影测量技术在输电线路工程中的应用【摘要】摄影测量Phcrtograranetry指的是通过影像研究信息的获取、处理、提取和成果表达的一门信息科学。本文简要描述摄影测量的基本原理，阐述了摄影测量在输电段路中的应用方法,及在设计选线、筋期策划等方面的应用，同时结合湖南某线路的实际案例分析，以一定摄影测量应用于输电战路工程中的有效性、准确性及具体范围。希望未来甑看科技的究¥,能越来越多的应用到输电或路工程的各个阶段，减轻工作人员的负担，提高工程效率和准确性.【关鲤词】摄影测量；输电段路；工福目录1引言11.1研究背景11.2研究意义11.3国内外目前发展水平12摄影测量在输电线路设计选线中的应用11.1 传统的选线方法12. 2摄影测量选线方式23摄影测量在线路测量中的应用33.1线路测量任务33. 2摄影测量与线路测量的结合33. 3摄影测量与线路测量的结合的优势33. 4摄影测量与线路测量的结合的具体步骤34实例分析一摄影测量在酒湖800kv线路工程中的应用43.1 工程概况43.2 坐标及高程系统44. 3相关数字摄影测量步骤44. 4终勘定位74. 5摄影测量断面点的精度分析84. 6注意事项95总结9致谢9参考文献101 .引言1.1 研究背景伴随着我国经济与科技水平的飞速发展，用电的需求也在快速的增长中。我国目前的超高压电网为500kv,输电能力较差，输电稳定性差，所带来的经济效益也不够理想，己经无法跟上我国飞速发展的脚步。特高压电网的建设在我国电力发展中势在必行。相对于50OkV超高压电网，特高压电网在远距离输送中具有效率高、损耗率低、输送电量大、所需成本低等特点，可以满足我国的经济发展建设。1.2 研究意义输电线路工程的建设有着工期紧，路径长的特征。为了更加深入的了解输电线路，就需要对其进行拍摄，摄影测量技术是近些年来兴起的种全新的测绘技术，将摄影测量技术应用在输电线路工程中能够减少人力，物力，财力的使用，也能保证图像的客观真实与准确性。相对于传统的测量方式，摄影测量技术具有全天候，全天时，成本低等优势，有效提高生产力，降低人员的工作强度。1.3 国内外目前发展水平摄影测量经过了三个阶段的发展，目前已经进入了数字摄影测量阶段。数字摄影测量主要通过计算机分析和量测数字影像来获得所需物体的三位空间信息。现今已成为国际公认的地球空间数据获取的重要手段。随着科技的进步，第三次技术革命正悄然改变着世界的发发展，对各行各业产生了深远的影响。30多年前至今，我国在数字摄影测量的研究有了长足的发展与进步。摄影测量有关的工程作业受到了广泛关注，在城市规划，土地变迁中更是得到广泛应用。2摄影测量在线路设计中的应用在科技与经济飞速发展的今天，无论是工业还是民用都需要大量的电力供应，特高压电网的建设迫在眉睫。然而许多线路经常会遇到环境恶劣、地形复杂的山区，这给线路设计、测量、施工等相关工作人员增加极大负担。一条优秀的输电线路往往可以带来事半功倍的效果，而线路的设计在输电线路工程中是最重要的前提。传统选线方式已经随着时代的进步无法满足现在发展的需求，摄影测量的出现，为设计、施工、检修人员提供大量的地理信息，减轻野外踏勘劳动强度，提高勘测设计人员工作效率。2.1 传统选线方式通常传统的选线方法流程如图2-1所示，选用的大多为1:5万或者1:1万的地形图，由于这些地形图成图时间久远，更新缓慢，加上我国很多地区发展迅速，地物地貌变化很大，室内选好的路径到现场经常发现相差甚大，这样就给设计人员增加了难度，需要对线路沿线进行全方位的踏勘，用来补充老旧地图的缺陷，而且全线踏勘也有它的局限性，不能看到全部地物，会出现顾此失彼的情况，而无法在全局上统筹优化，通常需要进行多次实践才能得出较优的方案，这样就拖慢了工程进度，降低工作效率。具体步骤1）在地图上人工进行线路路径扫描，即线路设计人员在室内根据获取的研究区域的地图进行粗略选线。2）设计测量人员进行现场沿线路实地考察当地地形、地貌情况、房屋分布情况和些已有电力线或通信线分布。3）设计测量人员室内研究粗略线路可行性，进行线路优化，选取更加优化的线路。4）结合上述外业及室内的调查分析，以及考虑相应的成本因素，最后确定线路的最佳设计方案。图2-1传统选线方式示意图2. 2摄影测量选线方式利用上述传统选线方式进行电力线路的设计所需掌握的相关资料十分庞大，精度要求往往难以得到满足，一条最优化线路的产生，对线路沿线经过的区域地形、地貌、地物以及地质概况需要十分的了解掌握。摄影测量具有空间分辨率高、覆盖范围广、时效性强、信息量大、处理的技术手段先进、具有连续观测等特点。对于地面情况具有真实表达且覆盖区域较大的摄影测量技术而言在线路设计中则具有良好的辅助效果。对线路设计的质量有了很大程度上的提高及线路设计所需要的成本得到极大的降低。具体步骤在大致设计路径上进行航空摄影。航测外控测量，采集相关数据。进行相关的内业加密。对测区内的交叉跨越和房屋进行统计。设计人员进行选线，确定最佳线路方案。3.摄影测量在线路测量中的应用3.1线路测量任务线路测量的主要任务包括：线路选定线，确定沿线转角塔和直线塔位置得到三维坐标，进行线路沿线关键平断面点的测量，并测量塔基断面图。最后，采用“架空送电线路测量软件（35-RJ-Y144）”进行线路平断面图的绘制、编辑并生成正确的平断面图及相关塔位坐标和图形数据文件，提供设计使用。3. 2摄影测量与线路测量的结合在1：5000的正射影像图下，进行输电线路路径选定优化，对选定线路沿线及左右边线进行断面数据采集，采集断面数据时需注意地形、地貌和地物的影响，对采集步长进行适当的调整。对己选定的线路路径进行平面图量测，可以得到沿线的断面数据，线路路径沿线杆塔位置，转角角度，交叉跨越点，累距和高程。根据摄影测量所得的数据，测量外业人员进行外业测量减少测量工作量，再根据测量外业人员实地测得的数据进行校核（以实地测量为准）。3. 3摄影测量与线路测量结合的优势1）利于路径优化。因为设计人员进行设计选线时是在计算机上高分辨率的情况下进行的，可以直观的看清线路沿线的地形地貌和对线路存在影响的地物，更容易的对线路路径进行对比，并进行调整。可以减少森林田地资源的盲目破坏，房屋的拆迁，人口的迁移，还可以进行杆塔位优化，减少转角。故而选出的路径方案基本就是最佳路径方案。2）生产效率提高。在设计人员确定线路路径后，可以在较短的时间内采集完沿线的杆塔位位置等定位数据，并根据平断面数据制成平断面图。测绘外业人员根据所得数据利用RTK进行放进行外业一次终堪定位，进行平断面点数据采集时，只需要对关键点进行采集，再进行内业校核，大大降低测量技术人员的工作强度。3）减少勘测差错。因为设计人员进行设计选线时是在计算机上高分辨率的情况下进行的，可以避免测绘专业人员在外业测量中经常出现漏测少测的缺点，对于边线，平断面危险点进行更好的控制，减少勘测带来的误差。4）专业知识的要求较低。由于系统的高度自动化，整个操作流程所需人工操作较少，所需的专业知识也相对减少，所以即使是非摄影测量专业人员经过相关的培训与锻炼，也可以独立完成数字化成图。4. 4具体步骤（1）测绘专业技术人员在电气专业设计人员配合下，在影像图中定出线路的路径。在线路路径中确定转角塔位置，并提取转角塔位的位置坐标及高程。(2)使用VirtUOZO全数字摄影测量系统对已得到的输电线路路径和路径的转角生成转角文件、平面矢量图和正射影像路径图。(3)使用VirtUoZO全数字摄影测量系统对选定线路沿线进行平断面数据采集以及边线的平断面数据采集。(4)使用VirtUoZo全数字摄影测量系统对选定线路沿线的地物，地貌等进行测量，。(5)利用VirtUOZO全数字摄影测量系统生成的线路沿线及左右边线的平断面数据采用“架空送电线路测量软件(35-RJ-Y144)”进行线路平断面图的绘制可。(6)利用VirtUOZO全数字摄影测量系统生成的线路沿线的地物，地貌生成平面图。(7)测绘专业技术人员依据已得到的输电线路路径，转角坐标，平断面图，左右边线的平断面图及其地物地貌平面图进行现场实地勘测，对一些重要的平断面点进行校核，对沿线路路径的交叉跨越进行测量3(8)结合外业采集数据与摄影测量成果进行成果输出。4实例分析一摄影测量在酒湖80OkV线路工程中的应用4.1工程概况酒泉湖南±80OkV特高压直流输电线路工程起点为甘肃酒泉桥湾换流站，终点为湖南湘潭换流站。线路航空距离2062.5km,路径全长约2369.6km,线路曲折系数1.137。线路途经甘肃、陕西、重庆、湖北、湖南4省1直辖市，沿线海拔在0310Onl之间。本文所取数据取自20标段的勘测设计工作，20标段起于湖南省益阳市桃江县龙肚湾，止于长沙市宁乡县花屋湾，路径长度约为96.6km,曲折系数1.16,线路按单回双极架设，途经湖南省益阳市所属的桃江县、长沙市所属的宁乡县。线路总体呈北至南走向，海拔高程在。450m,沿线以平地、丘陵为主，地形比例为：泥沼30.3%、山地26.5%、丘陵43.2%；交通条件一般。4. 2坐标及高程系统本工程采用1954年北京坐标系，中央子午线111°,1985年国家高程基准。线路沿线布设的线路主控网点和加密网点，除了采用1954年北京坐标系和1985年国家高程基准下的成果，还需提供WGS84坐标系统下的坐标，以利于本阶段RTK放样和定位。4. 3相关数字摄影测量步骤本次航空摄影测量已由北京洛斯达统一完成，外控及调绘已由北京洛斯达统一完成。在本段工程沿线按照E级GPS控制点的要求布设主控网点15个，分别为KTO3KT16,联测高等级已知GPS点一个G017o在使用前应经专业人员查验，查验合格后，方可使用。控制点坐标如表4-1：表4T部分控制点坐标占号XYHKT03627129.74003099282.6289118.30KT04628136.36233102337.6700140.17KT05628349.89153105185.8001151.92KT06628602.06103107491.3668103.28KT07628389.65083109488.5759139.57KT08628331.57663112466.2741116.60采用全数字摄影测量工作站在立体模型上完成架空送电线路路径选线，在全数字摄影测量工作站提取出线路沿线各个转角塔位置的坐标和高程信息，然后以转角塔位置为起始点沿线路方向，自定义采集步长，从影像上沿路径方向提取断面点坐标高程信息，同时根据设计要求，还需采集左右边线和部分危险断面点，生成文本文件，最后用这些提取的坐标和高程信息，用数据转换软件，生成架空送电线路测量软件的断面图，并在其上排杆定位，然后用这些数据在现场实地放样和校测。4.3.1确定转角坐标图4-1测区影像图在影像图上经过影像判读分析，测绘专业技术人员协助电气专业技术人员确定线路，确定转角,然后提取出线路各个转角桩位置的坐标和高程信息（X,Y,H）。如图中的转角塔位J4与J5。表4-2桩位坐标桩位号XYHJl578084.1000003161542.95000088.898226J2579918.0600003160518.170000111.883498J3581154.6800003159711.670000128.387433J4582756.8900003159273.510000100.866011J5585060.4500003157908.87000097.694451J6588316.3400003157354.970000137.375282J7590311.4300003156605.17000051.8461164. 3.2优化选线图4-2酒湖线部分路径图图中蓝色线条为规划的输电线路路径，红色为附近及跨越的已有电力线或通讯线。图中位于下方的蓝色线条为初始规划路径。根据航拍图我们可以看出，此路线跨越房屋太多，由于该线路为800kv特高压线路，所以根据规定线路左右30米内房屋需要拆迁。这样的话此线路跨越需要拆迁房屋面积太大。考虑到成本，及附近已有特高压50OkV线。所以将已有线路优化至上方，避免跨越太多房屋，避开了已有特高压先路，降低了成本，也节省了测绘人员外业测量房屋的工作量。4. 3.3采集路径的断面点高程数据在1：5000的正射影像图下，进行输电线路路径选定优化，对选定线路沿线及左右边线进行断面数据采集，采集断面数据时需注意地形、地貌和地物的影响，对采集步长进行适当的调整。对已选定的线路路径进行平面图量测，可以得到沿线的断面数据，线路路径沿线杆塔位置，转角角度，交叉跨越点,累距和高程。4. 3.4导入架空送电线路测量软件系统生成断面图将采集的断面数据导入到架空送电线路测量软件，在架空送电线路测量软件中绘制出路径平断面4. 4终勘定位定线：首先，采用全数字摄影测量工作站在立体模型上完成线路路径初选工作，得到室内初选路径的全线转角塔位坐标，并采用机器自动获取该路径的初剖断面。测量技术人员根据初选路径坐标，进行现场转角杆塔位的初测定与重要交叉跨越的测量工作。设计人员根据现场初定路径、初剖断面及交叉跨越情况，进行局部路径的调整，获得最终优化路径方案。断面组：测量定位人员根据最终路径坐标，进行线路关键平断面点检测、所有交叉跨越测量、有影响排杆的建筑物、树木的高度测量等外业工作。定位：最终优化路径方案确定后，现场技术人员将最终全线转角塔位坐标发回室内，重新人工切制断面图。设计人员利用新的断面图重新进行杆塔排位，确定每基杆塔的最终位置。测量定位人员根据最终路径坐标，进行现场杆塔位的测定、塔基断面测量等外业工作。测量内业人员根据外业获取数据，采用“架空送电线路测量软件”及“塔基断面绘制软件”绘制“线路平断面图”、“塔基断面图”和“塔基地形图”，以供设计使用。在现场定线与定位过程中，必须对本次航测影像数据的现时性和准确性进行判断，地形及建筑物有变化的地区，必须及时更新与补充测量；同时应对重要断面点和风偏点进行校测，对交叉跨越、跨房平面进行现场详细测量与记录。按照设计要求，本工程除了完成线路平断面图测量和塔基断面测量外，还需要测量并提供全线塔位（桩位）坐标。4. 5摄影测量断面点精度分析图4-4摄影测量断面图与工测断面图图中蓝色为摄影测量断面图，黑色为工测断面图。一般来说，在地形起伏较小，地势波段不大的情况下，摄影测量断面图与工测断面图上分析时，植被越稀疏，该地区的地形地势和实际的越接近，可信度越高，如在图上的1号点与2号点，地势起伏不大，相对较为平坦，其实测可信度就较高。2号点与3号点之间，高程点较差均大于2m,地形起伏变化较大，林木茂盛，部分高大树木高程较差达到IOn1,而4号点前进方向处提取的高程数据误差较大，这可能与摄影测量的DEM数据有关系，需要应用相关的数学函数拟合处理高程点，消除系统误差。摄影测量生成的断面图可以满足现场工作，能够减少工作强度，提高工作效率。5. 6注意事项在正射影像图下，对己选定的线路路径进行断面数据采集时，需要考虑沿线地物，地形和地貌的影响。假如采集的步长设置为2m,则2k线路路径将采集IOoO个断面点数据，则当一些地物宽度小于2m如墙体，管道等，断面数据采集时有可能就无法采集。建议对软件进行改进，使软件可以判断地形的变化进行自我调整（本工程依靠测量外业人员补充测量进行解决），如在遇到比较复杂的地形时采集步长变小，比较平坦的地形采集步长变大。在正射影像图下，对已选定线路路径进行断面数据采集，同时会采集线路路径左右边线断面数据采集，但是由于线路的特殊性，左右边线存在风偏点。左右风偏点范围无法在地形变化的情况下进行调整(本工程依靠测量外业人员补充测量进行解决)。6. 总结数字摄影测量应用在输电线路工程中可以在正射影像图中进行路径的选择，并进行路径的优化设计。从而得出转角的地方坐标(X,Y,H),根据转角坐标可以计算得出转角角度、累距并得到输电线路的沿线断面数据，满足1:5000输电线路工程标准的平断面图。数字摄影测量的应用可以直观的看清线路沿线的地形地貌和对线路存在影响的地物，更容易的对线路路径进行对比，并进行调整。可以减少森林田地资源的盲目破坏，房屋的拆迁，人口的迁移，还可以进行杆塔位优化，减少转角，合理利用各类土地，降低造价，控制成本，取得更好的效益。既减少了线路测量的外业测量强度，也提高了线路设计的水平。在外业勘测中配合实地勘测，不仅保证了工程的顺利实施，也让工程在规定的时间内得意圆满的完成，取得良好的经济效益。7. 致谢词参考文献1袁军.航空摄影信息系统管理D.摄影测量与遥感.2002,12(2):20-25.2孔令剑.数字摄影测量在道路选线中的应用J.民营科技.2011,09(5):16-18.3景钦刚,王文学.全数字摄影测量系统在330kv源乌格送电线路工程中的应用J.青海电2007,11(6):20-22.4朱亚光.VirtUoZO全数字摄影测量在架空送电线路工程中的应用J.电力勘测设计.2000,13(8):09-13.5柴秀伟.全数字摄影测量系统VirtuoZo在架空送电线路中的应用JL三晋测绘.2003,11(9):10-16.6常增亮,杜祖伦.利用山东省第二次土地调查数据进行送电工程勘测设计J.山东国土资源.2010,17(11):15-20.7欧志坚,江卉.数字摄影测量在道路选线中的应用J.重庆交通大学学报：自然科学版.2007,15(5):95-98.8段祝庚,王唤良.全数字摄影测量系统VirtUoZO在公路勘测设计中的应用J.株洲工学院院报.2003,17(5):104-106.