畢業(yè)論文-攝影測量技術在輸電線路工程中的應用

龍巖學院資源工程學院畢業(yè)論文 題目：攝影測量技術在輸電線路工程中的應用專業(yè)：測繪工程__________班級：2011級測繪1班____學號：_______姓名：______________指導教師：職稱：講師_資源工程學院

資源工程學院測繪工程【摘要】攝影測量photogrammetry指的是通過影像研究信息的獲取、處理、提取和成果表達的一門信息科學。本文簡要描述攝影測量的基本原理，闡述了攝影測量在輸電線路中的應用方法,及在設計選線、前期策劃等方面的應用，同時結合湖南某線路的實際案例分析,以確定攝影測量應用于輸電線路工程中的有效性、準確性及具體范圍。希望未來隨著科技的完善，能越來越多的應用到輸電線路工程的各個階段，減輕工作人員的負擔，提高工程效率和準確性。【關鍵詞】攝影測量;輸電線路；工程目錄1引言 11.1研究背景 11.2研究意義 11.3國內外目前發(fā)展水平 12攝影測量在輸電線路設計選線中的應用 12.1傳統(tǒng)的選線方法 12.2攝影測量選線方式 23攝影測量在線路測量中的應用 33.1線路測量任務 33.2攝影測量與線路測量的結合 33.3攝影測量與線路測量的結合的優(yōu)勢 33.4攝影測量與線路測量的結合的具體步驟 34實例分析--攝影測量在酒湖800kv線路工程中的應用 44.1工程概況 44.2坐標及高程系統(tǒng) 44.3相關數字攝影測量步驟 44.4終勘定位 74.5攝影測量斷面點的精度分析 84.6注意事項 95總結 9致謝 9參考文獻 10.引言1.1研究背景伴隨著我國經濟與科技水平的飛速發(fā)展，用電的需求也在快速的增長中。我國目前的超高壓電網為500kv，輸電能力較差，輸電穩(wěn)定性差，所帶來的經濟效益也不夠理想，已經無法跟上我國飛速發(fā)展的腳步。特高壓電網的建設在我國電力發(fā)展中勢在必行。相對于500kv超高壓電網，特高壓電網在遠距離輸送中具有效率高、損耗率低、輸送電量大、所需成本低等特點，可以滿足我國的經濟發(fā)展建設。1.2研究意義輸電線路工程的建設有著工期緊，路徑長的特征。為了更加深入的了解輸電線路，就需要對其進行拍攝，攝影測量技術是近些年來興起的一種全新的測繪技術，將攝影測量技術應用在輸電線路工程中能夠減少人力，物力，財力的使用，也能保證圖像的客觀真實與準確性。相對于傳統(tǒng)的測量方式，攝影測量技術具有全天候，全天時，成本低等優(yōu)勢，有效提高生產力，降低人員的工作強度。1.3國內外目前發(fā)展水平攝影測量經過了三個階段的發(fā)展，目前已經進入了數字攝影測量階段。數字攝影測量主要通過計算機分析和量測數字影像來獲得所需物體的三位空間信息。現今已成為國際公認的地球空間數據獲取的重要手段[1]。隨著科技的進步，第三次技術革命正悄然改變著世界的發(fā)發(fā)展，對各行各業(yè)產生了深遠的影響。30多年前至今，我國在數字攝影測量的研究有了長足的發(fā)展與進步。攝影測量有關的工程作業(yè)受到了廣泛關注，在城市規(guī)劃，土地變遷中更是得到廣泛應用。2攝影測量在線路設計中的應用在科技與經濟飛速發(fā)展的今天，無論是工業(yè)還是民用都需要大量的電力供應，特高壓電網的建設迫在眉睫。然而許多線路經常會遇到環(huán)境惡劣、地形復雜的山區(qū)，這給線路設計、測量、施工等相關工作人員增加極大負擔。一條優(yōu)秀的輸電線路往往可以帶來事半功倍的效果，而線路的設計在輸電線路工程中是最重要的前提。傳統(tǒng)選線方式已經隨著時代的進步無法滿足現在發(fā)展的需求，攝影測量的出現，為設計、施工、檢修人員提供大量的地理信息，減輕野外踏勘勞動強度，提高勘測設計人員工作效率。2.1傳統(tǒng)選線方式通常傳統(tǒng)的選線方法流程如圖2-1所示，選用的大多為1:5萬或者1:1萬的地形圖，由于這些地形圖成圖時間久遠，更新緩慢，加上我國很多地區(qū)發(fā)展迅速，地物地貌變化很大，室內選好的路徑到現場經常發(fā)現相差甚大，這樣就給設計人員增加了難度，需要對線路沿線進行全方位的踏勘，用來補充老舊地圖的缺陷，而且全線踏勘也有它的局限性，不能看到全部地物，會出現顧此失彼的情況，而無法在全局上統(tǒng)籌優(yōu)化，通常需要進行多次實踐才能得出較優(yōu)的方案，這樣就拖慢了工程進度，降低工作效率。具體步驟1）在地圖上人工進行線路路徑掃描，即線路設計人員在室內根據獲取的研究區(qū)域的地圖進行粗略選線。2）設計測量人員進行現場沿線路實地考察當地地形、地貌情況、房屋分布情況和一些已有電力線或通信線分布。3）設計測量人員室內研究粗略線路可行性，進行線路優(yōu)化，選取更加優(yōu)化的線路。4）結合上述外業(yè)及室內的調查分析，以及考慮相應的成本因素，最后確定線路的最佳設計方案。在地圖上人工進行線路路徑描繪(室內)設計人員現場探勘(室外)在地圖上進行修正(室內)在地圖上人工進行線路路徑描繪(室內)設計人員現場探勘(室外)在地圖上進行修正(室內)選出線路路徑方案2.2攝影測量選線方式利用上述傳統(tǒng)選線方式進行電力線路的設計所需掌握的相關資料十分龐大，精度要求往往難以得到滿足，一條最優(yōu)化線路的產生，對線路沿線經過的區(qū)域地形、地貌、地物以及地質概況需要十分的了解掌握。攝影測量具有空間分辨率高、覆蓋范圍廣、時效性強、信息量大、處理的技術手段先進、具有連續(xù)觀測等特點。對于地面情況具有真實表達且覆蓋區(qū)域較大的攝影測量技術而言在線路設計中則具有良好的輔助效果。對線路設計的質量有了很大程度上的提高及線路設計所需要的成本得到極大的降低。具體步驟eq\o\ac(○,1)在大致設計路徑上進行航空攝影。eq\o\ac(○,2)航測外控測量，采集相關數據。eq\o\ac(○,3)進行相關的內業(yè)加密。eq\o\ac(○,4)對測區(qū)內的交叉跨越和房屋進行統(tǒng)計。eq\o\ac(○,5)設計人員進行選線，確定最佳線路方案。3.攝影測量在線路測量中的應用3.1線路測量任務線路測量的主要任務包括：線路選定線，確定沿線轉角塔和直線塔位置得到三維坐標，進行線路沿線關鍵平斷面點的測量，并測量塔基斷面圖。最后，采用“架空送電線路測量軟件（35-RJ-Y144）”進行線路平斷面圖的繪制、編輯并生成正確的平斷面圖及相關塔位坐標和圖形數據文件，提供設計使用。3.2攝影測量與線路測量的結合在1∶5000的正射影像圖下，進行輸電線路路徑選定優(yōu)化，對選定線路沿線及左右邊線進行斷面數據采集，采集斷面數據時需注意地形、地貌和地物的影響，對采集步長進行適當的調整[2]。對已選定的線路路徑進行平面圖量測，可以得到沿線的斷面數據，線路路徑沿線桿塔位置，轉角角度，交叉跨越點，累距和高程。根據攝影測量所得的數據，測量外業(yè)人員進行外業(yè)測量減少測量工作量，再根據測量外業(yè)人員實地測得的數據進行校核（以實地測量為準）。3．3攝影測量與線路測量結合的優(yōu)勢1)利于路徑優(yōu)化。因為設計人員進行設計選線時是在計算機上高分辨率的情況下進行的，可以直觀的看清線路沿線的地形地貌和對線路存在影響的地物，更容易的對線路路徑進行對比，并進行調整。可以減少森林田地資源的盲目破壞，房屋的拆遷，人口的遷移，還可以進行桿塔位優(yōu)化，減少轉角。故而選出的路徑方案基本就是最佳路徑方案[3]。2)生產效率提高。在設計人員確定線路路徑后，可以在較短的時間內采集完沿線的桿塔位位置等定位數據，并根據平斷面數據制成平斷面圖。測繪外業(yè)人員根據所得數據利用RTK進行放進行外業(yè)一次終堪定位，進行平斷面點數據采集時，只需要對關鍵點進行采集，再進行內業(yè)校核，大大降低測量技術人員的工作強度。3)減少勘測差錯。因為設計人員進行設計選線時是在計算機上高分辨率的情況下進行的，可以避免測繪專業(yè)人員在外業(yè)測量中經常出現漏測少測的缺點，對于邊線，平斷面危險點進行更好的控制，減少勘測帶來的誤差。4)專業(yè)知識的要求較低。由于系統(tǒng)的高度自動化，整個操作流程所需人工操作較少，所需的專業(yè)知識也相對減少，所以即使是非攝影測量專業(yè)人員經過相關的培訓與鍛煉，也可以獨立完成數字化成圖。3.4具體步驟（1）測繪專業(yè)技術人員在電氣專業(yè)設計人員配合下，在影像圖中定出線路的路徑。在線路路徑中確定轉角塔位置，并提取轉角塔位的位置坐標及高程[4]。（2）使用VirtuoZo全數字攝影測量系統(tǒng)對已得到的輸電線路路徑和路徑的轉角生成轉角文件、平面矢量圖和正射影像路徑圖[5]。（3）使用VirtuoZo全數字攝影測量系統(tǒng)對選定線路沿線進行平斷面數據采集以及邊線的平斷面數據采集。（4）使用VirtuoZo全數字攝影測量系統(tǒng)對選定線路沿線的地物，地貌等進行測量，。（5）利用VirtuoZo全數字攝影測量系統(tǒng)生成的線路沿線及左右邊線的平斷面數據采用“架空送電線路測量軟件（35-RJ-Y144）”進行線路平斷面圖的繪制[5]。（6）利用VirtuoZo全數字攝影測量系統(tǒng)生成的線路沿線的地物，地貌生成平面圖[5]。（7）測繪專業(yè)技術人員依據已得到的輸電線路路徑，轉角坐標，平斷面圖，左右邊線的平斷面圖及其地物地貌平面圖進行現場實地勘測，對一些重要的平斷面點進行校核，對沿線路路徑的交叉跨越進行測量[6]。（8）結合外業(yè)采集數據與攝影測量成果進行成果輸出。4實例分析—攝影測量在酒湖800kv線路工程中的應用4.1工程概況酒泉～湖南±800kV特高壓直流輸電線路工程起點為甘肅酒泉橋灣換流站，終點為湖南湘潭換流站。線路航空距離2062.5km，路徑全長約2369.6km，線路曲折系數1.137。線路途經甘肅、陜西、重慶、湖北、湖南4省1直轄市，沿線海拔在0～3100m之間。本文所取數據取自20標段的勘測設計工作，20標段起于湖南省益陽市桃江縣龍肚灣，止于長沙市寧鄉(xiāng)縣花屋灣，路徑長度約為96.6km，曲折系數1.16，線路按單回雙極架設，途經湖南省益陽市所屬的桃江縣、長沙市所屬的寧鄉(xiāng)縣。線路總體呈北至南走向，海拔高程在0～450m，沿線以平地、丘陵為主，地形比例為：泥沼30.3%、山地26.5%、丘陵43.2%；交通條件一般。4.2坐標及高程系統(tǒng)本工程采用1954年北京坐標系，中央子午線111°，1985年國家高程基準。線路沿線布設的線路主控網點和加密網點，除了采用1954年北京坐標系和1985年國家高程基準下的成果，還需提供WGS84坐標系統(tǒng)下的坐標，以利于本階段RTK放樣和定位。4.3相關數字攝影測量步驟本次航空攝影測量已由北京洛斯達統(tǒng)一完成，外控及調繪已由北京洛斯達統(tǒng)一完成。在本段工程沿線按照E級GPS控制點的要求布設主控網點15個，分別為KT03~KT16，聯測高等級已知GPS點一個G017。在使用前應經專業(yè)人員查驗，查驗合格后，方可使用?？刂泣c坐標如表4-1：表4-1部分控制點坐標點號XYHKT03627129.74003099282.6289118.30KT04628136.36233102337.6700140.17KT05628349.89153105185.8001151.92KT06628602.06103107491.3668103.28KT07628389.65083109488.5759139.57KT08628331.57663112466.2741116.60采用全數字攝影測量工作站在立體模型上完成架空送電線路路徑選線，在全數字攝影測量工作站提取出線路沿線各個轉角塔位置的坐標和高程信息，然后以轉角塔位置為起始點沿線路方向，自定義采集步長，從影像上沿路徑方向提取斷面點坐標高程信息，同時根據設計要求，還需采集左右邊線和部分危險斷面點，生成文本文件，最后用這些提取的坐標和高程信息，用數據轉換軟件，生成架空送電線路測量軟件的斷面圖，并在其上排桿定位，然后用這些數據在現場實地放樣和校測。4.3.1確定轉角坐標圖4-1測區(qū)影像圖在影像圖上經過影像判讀分析，測繪專業(yè)技術人員協(xié)助電氣專業(yè)技術人員確定線路，確定轉角，然后提取出線路各個轉角樁位置的坐標和高程信息（X,Y,H）。如圖中的轉角塔位J4與J5。表4-2樁位坐標樁位號XYHJ1578084.1000003161542.95000088.898226J2579918.0600003160518.170000111.883498J3581154.6800003159711.670000128.387433J4582756.8900003159273.510000100.866011J5585060.4500003157908.87000097.694451J6588316.3400003157354.970000137.375282J7590311.4300003156605.17000051.8461164.3.2優(yōu)化選線圖4-2酒湖線部分路徑圖圖中藍色線條為規(guī)劃的輸電線路路徑，紅色為附近及跨越的已有電力線或通訊線。圖中位于下方的藍色線條為初始規(guī)劃路徑。根據航拍圖我們可以看出，此路線跨越房屋太多，由于該線路為800kv特高壓線路，所以根據規(guī)定線路左右30米內房屋需要拆遷。這樣的話此線路跨越需要拆遷房屋面積太大?？紤]到成本，及附近已有特高壓500kv線。所以將已有線路優(yōu)化至上方，避免跨越太多房屋，避開了已有特高壓先路，降低了成本，也節(jié)省了測繪人員外業(yè)測量房屋的工作量。4.3.3采集路徑的斷面點高程數據在1∶5000的正射影像圖下，進行輸電線路路徑選定優(yōu)化，對選定線路沿線及左右邊線進行斷面數據采集，采集斷面數據時需注意地形、地貌和地物的影響，對采集步長進行適當的調整。對已選定的線路路徑進行平面圖量測，可以得到沿線的斷面數據，線路路徑沿線桿塔位置，轉角角度，交叉跨越點，累距和高程。4.3.4導入架空送電線路測量軟件系統(tǒng)生成斷面圖將采集的斷面數據導入到架空送電線路測量軟件，在架空送電線路測量軟件中繪制出路徑平斷面圖供外業(yè)人員使用。圖4-3部分斷面圖4.4終勘定位定線：首先，采用全數字攝影測量工作站在立體模型上完成線路路徑初選工作，得到室內初選路徑的全線轉角塔位坐標，并采用機器自動獲取該路徑的初剖斷面。測量技術人員根據初選路徑坐標，進行現場轉角桿塔位的初測定與重要交叉跨越的測量工作。設計人員根據現場初定路徑、初剖斷面及交叉跨越情況，進行局部路徑的調整，獲得最終優(yōu)化路徑方案。斷面組：測量定位人員根據最終路徑坐標，進行線路關鍵平斷面點檢測、所有交叉跨越測量、有影響排桿的建筑物、樹木的高度測量等外業(yè)工作。定位：最終優(yōu)化路徑方案確定后，現場技術人員將最終全線轉角塔位坐標發(fā)回室內，重新人工切制斷面圖。設計人員利用新的斷面圖重新進行桿塔排位，確定每基桿塔的最終位置。測量定位人員根據最終路徑坐標，進行現場桿塔位的測定、塔基斷面測量等外業(yè)工作。測量內業(yè)人員根據外業(yè)獲取數據，采用“架空送電線路測量軟件”及“塔基斷面繪制軟件”繪制“線路平斷面圖”、“塔基斷面圖”和“塔基地形圖”，以供設計使用。在現場定線與定位過程中，必須對本次航測影像數據的現時性和準確性進行判斷，地形及建筑物有變化的地區(qū)，必須及時更新與補充測量；同時應對重要斷面點和風偏點進行校測，對交叉跨越、跨房平面進行現場詳細測量與記錄。按照設計要求，本工程除了完成線路平斷面圖測量和塔基斷面測量外，還需要測量并提供全線塔位（樁位）坐標。4.5攝影測量斷面點精度分析圖4-4攝影測量斷面圖與工測斷面圖圖中藍色為攝影測量斷面圖，黑色為工測斷面圖。一般來說，在地形起伏較小，地勢波段不大的情況下，攝影測量斷面圖與工測斷面圖上分析時，植被越稀疏，該地區(qū)的地形地勢和實際的越接近，可信度越高，如在圖上的1號點與2號點，地勢起伏不大，相對較為平坦，其實測可信度就較高。2號點與3號點之間，高程點較差均大于2m，地形起伏變化較大，林木茂盛，部分高大樹木高程較差達到10m，而4號點前進方向處提取的高程數據誤差較大，這可能與攝影測量的DEM數據有關系，需要應用相關的數學函數擬合處理高程點，消除系統(tǒng)誤差。攝影測量生成的斷面圖可以滿足現場工作，能夠減少工作強度，提高工作效率。4.6注意事項在正射影像圖下，對已選定的線路路徑進行斷面數據采集時，需要考慮沿線地物，地形和地貌的影響[7]。假如采集的步長設置為2m，則2km線路路徑將采集1000個斷面點數據，則當一些地物寬度小于2m如墻體，管道等，斷面數據采集時有可能就無法采集。建議對軟件進行改進，使軟件可以判斷地形的變化進行自我調整（本工程依靠測量外業(yè)人員補充測量進行解決），如在遇到比較復雜的地形時采集步長變小，比較平坦的地形采集步長變大。在正射影像圖下，對已選定線路路徑進行斷面數據采集，同時會采集線路路徑左右邊線斷面數據采集，但是由于線路的特殊性，左右邊線存在風偏點。左右風偏點范圍無法在地形變化的情況下進行調整（本工程依靠測量外業(yè)人員補充測量進行解決）[8]。5.總結數字攝影測量應用在輸電線路工程中可以在正射影像圖中進行路徑的選擇，并進行路徑的優(yōu)化設計。從而得出轉角的地方坐標（X,Y,H），根據轉角坐標可以計算得出轉角角度、累距[4]。并得到輸電線路的沿線斷面數據，滿足1:5000輸電線路工程標準的平斷面圖。數字攝影測量的應用可以直觀的看清線路沿線的地形地貌和對線路存在影響的地物，更容易的對線路路徑進行對比，并進行調整?？梢詼p少森林田地資源的盲目破壞，房屋的拆遷，人口的遷移，還可以進行桿塔位優(yōu)化，減少轉角，合理利用各類土地，降低造價，控制成本，取得更好的效益。既減少了線路測量的外業(yè)測量強度，也提高了線路設計的水平。在外業(yè)勘測中配合實地勘測，不僅保證了工程的順利實施，也讓工程在規(guī)定的時間內得意圓滿的完成，取得良好的經濟效益。6.致謝詞本文是在賈秀麗老師的耐心指導和熱情幫助下完成的，賈秀麗老師在本文的寫作過程中，始終仔仔細細的幫助我找出行文中存在的缺陷，督促我盡力改正，幫助我開拓思路，可以說本文的形成凝聚著賈秀麗老師辛勤的汗水，在此，我謹表達我對賈秀麗老師衷心的感謝和敬意。

接著，我還要感謝我的母校和資源工程學院的各位老師，感謝母校對我四年的栽培與灌溉，感謝各位老師對我的教育和鼓勵，在此祝老師們身體健康，工作順利，合家歡樂！愿母校越辦越好，人才輩出！

然后，我要感謝我的同學們，謝謝一路以來有你們的陪伴，大學才如此美妙，愿我們都能早日實現自己的夢想，擁抱美好的未來！

由于本人的知識和能力有限，且實踐不夠，因此所寫的內容難免有一些不足之處，忠心地希望各位老師和同學能夠多多指正。參考文獻[1]袁軍.航空攝影信息系統(tǒng)管理[D].攝影測量與遙感.2002,12(2):20-25.[2]孔令劍.數字攝影測量在道路選線中的應用[J].民營科技.2011,09(5):16-18.[3]景欽剛,王文學.全數字攝影測量系統(tǒng)在330kv源~烏~格送電線路工程中的應用[J].青海電力.2007,11(6):20-22.[4]朱亞光.VirtuoZo全數字攝影測量在架空送電線路工程中的應用[J].電力勘測設計.2000,13(8):09-13.[5]柴秀偉.全數字攝影測量系統(tǒng)VirtuoZo在架空送電線路中的應用[J].三晉測繪.2003,11(9):10-16.[6]常增亮,杜祖?zhèn)?利用山東省第二次土地調查數據進行送電工程勘測設計[J].山東國土資源.2010,17(11):15-20.[7]歐志堅,江卉.數字攝影測量在道路選線中的應用[J].重慶交通大學學報：自然科學版.2007,15(5):95-98.[8]段祝庚,王喚良.全數字攝影測量系統(tǒng)VirtuoZo在公路勘測設計中的應用[J].株洲工學院院報.2003,17(5):104-106.ApplicationofPhotogrammetryintransmissionlineengineeringResourceEngineeringinstituteG