基于RTK实时差分技术的输电航测数据处理技术研究

基于RTK实时差分技术的输电航测数据处理技术研究

刘涛利相霖卢天琪马强刘然李冬雪陈友慧

国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院辽宁沈阳110015

摘要：从无人机低空摄影、空三加密、正射影像图输出、数字线划图的采集等几个方面，结合实例对以RTK无人机低空摄影测量系统，在大比例尺测图中的应用进行了研究，并对其精度进行了分析，有效地解决了无人机数据处理中的关键问题，证明该系统应用于大比例尺地形测绘切实可行。

关键词：实时差分技术；数据处理；定位；测图；精度

0引言

目前，我国输电线路勘测设计中普遍采用传统的工程测量和大型载人飞机航空摄影测量技术。但是，传统工程测量手段在制作线路平断面图时野外工作量大、工作周期长，生成的信息量有限，无法直观详细表达作业地域的地物和地貌，且经常出现因线路改线发生的重测、补测。载人航空摄影测量技术虽然能够对设计区域进行长距离、大面积测量，全面表达测区的地物地貌信息，但需要雇用专业的航测飞机且航线需要在飞机起飞前提前规划，一旦遇到工程变更很难及时进行调整，且费用及技术成本较高。而高精度测绘无人机航测技术具有设备操作简单快速、飞机布置灵活、测量工作周期短、经济成本低等优点，因此对于短线路、小区域、低电压等级、临时性改动路径方面有明显优势。

1具有RTK技术的测绘级无人机工作原理

RTK是GPS实时动态测量的简称。根据GPS的相对定位理论，将一台接收机设置在已知点上同步采集相同卫星的信号。基准站接收GPS信号并进行载波相位测量的同时，通过数据链将其观测值、卫星跟踪状态和测站坐标信息一起传送给移动站：移动站通过数据链接收来自基准站的数据。然后利用GPS控制器内置的随机实时数据处理软件与本机采集的GPS观测数据组成差分观测值进行处理，实时地给出待测点的坐标、高程及实测精度。

具有机载RTK的实时差分、航迹规划调整、地形匹配飞行等功能长航时高精度无人机，利用实时定位、自主姿态控制等关键技术，实现无需像控点也能达到高精度测图要求的能力。飞行路径可通过无线信号传输到无人机，可以在野外实时创建并能在无人机飞行过程中进行调整。在飞行计划制定完成后，可实现手抛起飞、自动巡航、自动回收降落。利用机载RTK实时差分技术，不需要做外业像控测量并在飞行过程中实时进行解析空三计算，在外业工作完成后可直接将数据传输至数据处理软件进行解算，实现高分辨DOM正射影像与DEM数字高程模型一键式集成。

2.输电航测数据处理技术研究

无人机的Postflightterra3D软件对航摄影像的后处理分为三个过程：空三加密、生成点云数据、数字地表模型以及数字正射影像的生成。

（1）Postflightterra3D工程文件的生成

使用RKT无人机进行野外影像数据的采集之后，通过emotion2软件导出JPEG格式的影像。3D工程文件的生成既可以通过eMotion在导出数据时选择生成P4D工程文件直接打开使用，也可以直接在3D软件中新建工程文件。

（2）配置影像参数

在进行空三加密前，需要对影像数据的相关参数进行配置。坐标系统参数：由于RTK航摄时获取的像主点坐标是WGS84坐标系统下的坐标，因此需要将系统默认的WGS84坐标系改为用户需要的西安80或其它自定义坐标系的参数，坐标系统文件由.prj文件控制。地理坐标和相片姿态参数值：如用户使用的地方坐标系，需将xx_geoinfo文本中WGS84相主点坐标数据转换成相应的自定义坐标，姿态参数保持不变，将转换过的自定义坐标数据文件导入，完成配置。

（2）输出坐标系统设置

影像输出时坐标系统的设置，成果输出的坐标系统应与影像参数坐标系统保持一致。用户也可根据需要选择高程系统。

（3）空三加密及成果

Postflightterra3D使用自动空三测量和光束法平差自动提取特征点，计算相片的内外方位元素，从而得出原始影像上各地物点的真实坐标。

自动空中三角测量是后续的一系列的摄影测量处理与应用的基础，如创建数字地面模型、正射影像、立体测图等。光束法直接由每幅影像的光线束出发，以像点坐标为观测值，通过每个光束在三维空间的平移和旋转，使同名光线在物方最佳地交会在一起，并使之纳入规定的坐标系，从而加密出待求点的物方坐标和影像的方位元素。

（4）立体摄影测图

空三结束后，将处理结果，一些参数如外方位元素，像元大小，焦距等信息导入到全数字摄影测量工作站适普或者航天远景（可由用户根据需要选择），进行矢量化数据采集。另外，软件还可自动拼接生成DSM（数字表面模型）和DOM（正射影像图）

3案例分析

利用机载RTK实时差分技术，不需要做外业像控测量并在飞行过程中实时进行解析空三计算，在外业工作完成后可直接将数据传输至数据处理软件进行解算，实现高分辨DOM正射影像与DEM数字高程模型一键式集成。目前，国内部分设计院开发了基于GIS的电网三维设计平台，以遥感影像、数字高程模型为基础数据，集成了输电、变电、勘测等多专业数据信息，能够实现辅助规划设计、平断面图输出、三维展示、信息检索等功能。用户可以完成电网工程勘测数据管理、规划选址、输电线路选线、路径优化等工作，有效提升了电网规划设计水平。“三维可视化电网规划支撑平台”、“全息大场景优化选线平台”、“输电线路设计智能化一体化系统”、“线路三维施工管理平台”、“电网三维数字化及一体化运营平台”等产品通过整合高分辨率遥感影像、数字高程模型、专题数据、电网业务数据能够实现电网建设的规划、可研、设计、运行等多阶段全生命周期的管理，通过数字化移交的方式打通了电网建设的各个阶段数据再利用的壁垒。

4.结束语

RKTGPS应用于输电线路放位时，可取消传统航测放位中那些依靠体力（如上树摇旗呐喊、多次反复奔波）才能完成的串通直线及定线测量、桩间距离与高差测量等数道工序，而直接对每基塔位进行实时动态的放样测量，实现了一步法放样定位。这样，简化了工序，节省了大量人力、物力，总工效提高了2～3倍。

参考文献：

[1]陈玲，潘伯鸣，曹黎云.低空无人机航摄系统在四川地形测绘中的应用[J].城市勘测，2011（5）：75-76

[2]杨瑞奇，孙健，张勇.基于无人机数字航摄系统的快速测绘[J].遥感信息，2010（3）108-110

作者简介：刘涛，1979年，男，高级工程师，电子邮箱：413969856@qq.com，