無人機技術在電力勘測設計中的工程應用研究

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無人機技術在電力勘測設計中的工程應用研究伴隨着光學技術、航空技術、地理信息技術的發展與應用，電力勘測技術也由傳統的衛星遙測逐步向無人機勘測階段探索實踐。本文首先介紹了電力勘測技術中「3S技術（GPS技術、RS技術、GIS技術）」，然後探討了無人機（UAV）技術的特點與優勢，分析了UAV技術在電力勘測設計中的價值作用和工程應用，並討論了無人機勘測數據處理流程方法。

關鍵詞：電力勘測技術；GPS技術；RS技術；GIS技術；無人機勘測技術

目錄

1　引言

隨着信息化、工業化、城市化進程的發展，電力能源的需求深度和廣度逐步延伸，電力傳輸網絡作為連接電力生產環節與用戶的紐帶在智能電網中具有重要作用，其中長距離輸送電線路的勘察測量和規劃設計成為了保障電力能源安全穩定輸送的關鍵環節，電力勘測設計成為了電網建設的重要組成部分和運維基礎。

電力勘測設計不僅包括電力生產、傳輸等環節的區域地質測量和勘察，而且涵蓋電力設施（供電、配電等）的設計和規劃。電力勘測設計是電力建設的基礎，其奠定了電力行業的良性健康和持續發展。

2　電力勘測關鍵支撐技術

由於長距離輸送電線路一般位於人煙稀少、偏僻且交通不便的地區，其勘察測量存在較高的危險性和技術難度，因此，電力勘測關鍵支撐技術成為了保障勘測任務的重要手段。

（1）全球定位系統（GPS，GlobalPositionSystem）GPS技術最初源於美國軍方於1958年研製的子午儀衛星定位系統（Transit），並由美國聯合計劃局於1988年修改形成了GPS衛星工作模式，即：21顆工作衛星和3顆備用衛星圍繞地球形成互成60度的6條運行軌道。以

GPS導航系統為例，其包括三個部分：地面控制（主控站、地面天線、監測站、通訊輔助系統）、空間部分（24顆衛星分布於6個軌道平面）、用戶裝置部分（GPS接收機、衛星天線）。2000年10月31日中國第一顆北斗導航衛星成功發射[2]，我國開始逐步建立北斗衛星定位系統（BDS，BeiDouNavigationSatelliteSystem）。

2013年12月27日，北斗衛星導航系統正式提供區域服務一周年新聞發布會在國務院新聞辦公室新聞發布廳召開，正式發布了《北斗系統公開服務性能規範（1.0版）》和《北斗系統空間信號接口控制文件（2.0版）》兩個系統文件[2]。BDS具備了區域導航、定位和授時能力，定位精度優於20m，授時精度優於100ns，實現了繼美國全球衛星定位系統（GPS，GlobalPositioningSystem）和俄羅斯全球衛星導航系統（GLONASS，GlobalNavigationSatelliteSystem）之後，自主知識產權的全球定位技術突破。

RTK（RTK，RealTimeKinematic）是一種基於載波相位動態實時差分方法的實時動態GPS測量技術[3]，該技術能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果，可達到厘米級的精度，因此該技術有效提高了電力工程地形勘測效率和準確度。

（2）遙感系統（RS，RemoteSensingsystem）RS技術是通過人造衛星上的遙測設備實現了遠距、非接觸探測功能，其利用物體自身所特有的電磁波信息（電磁場、地震波等）進行探測，可實施感應遙測和資源管理等探測監控分析。一個完整的遙感系統包括信息源（探測目標自身所反射、吸收、透射及輻射電磁波）、信息感知（利用遙感探測裝置獲取目標電磁波）、信息處理（通過光學理論、計算機技術對遙測數據進行校正處理和解譯呈現）、信息應用（將遙感信息與應用領域相結合形成個性化信息挖掘、信息可視化等）。

RS技術具有觀測面積廣闊、數據時效性強、數據信息量全面、受限因素少等特點，因此經常應用於應急災害監測、農業態勢監測、環境污染監管、電力勘測設計等領域。從地理信息數據獲取方法角度而言，GPS關注地理位置數據，而RS獲得的是地理本身特徵數據。

如圖1所示，採用民用高分辨率立體測繪衛星遙測數據與GoogleEarth、百度等衛星遙測數據相結合以提高圖像分辨率，同時融合GPS技術可實現在電力勘測工程階段的應用設計。

（3）地理信息系統（GIS，GeographicInformationSystem）

GIS技術依託計算機技術（如多維數據存儲、分布式系統架構、數據高速傳輸等）、地理數據處理方法（如空間分析技術、環境數字化與模擬技術、大數據可視化技術等模型算法），實現了地理信息數據的綜合應用，其功能包括數據格式解析處理、數據存儲挖掘、數據展示呈現、數據分析應用等[7]。

GIS技術數據來源包括GPS數據和RS數據，這些數據包括了空間位置屬性（經緯度、相對位置與絕對位置等）、屬性表徵信息（土壤材質、長度寬度等）和時間變化特徵（記錄時間、測量時刻等）。GPS數據和RS數據蘊含着巨大的信息量和分析價值，結合電力勘測設計需求對上述數據信息的充分挖掘和科學融合是GIS技術應用的技術難點和價值點。

3　無人機勘測技術及數據處理方法

無人機（UAV，UnmannedAerialVehicle）是通過無線電遙控裝置或者預先設定巡航程序操縱控制的無人駕駛飛行器。UAV最初用於軍事靶機應用（地面防空或者空戰訓練等），隨着航空技術的發展，逐步在航空材料、續航能力、承載重量、航線控制、遠距通信、抗干擾等方面有了提高，並提升了圖像數據的傳輸速率及傳輸質量。

典型的航測無人機由設備機身、動力引擎、自動駕駛儀、信號天線等構成。動力引擎包括電動模式和油動模式；航行起落包括拋擲模式、彈射模式、直升模式等方式。無人機的發射和回收可根據所處環境，適用於多種承載平台（地面、車輛、艦船、航空器、亞軌道飛行器和衛星）。為了保證航測的準確性，可以實時跟蹤監測航行高度和航行方向並且及時調整其所搭載的航攝裝置、GPS設備等測繪儀器。