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【摘要】研究无人机低空摄影测量在电力工程中的应用，能够更好地推动电力工程的发展。本文首先介绍了影响无人机低空摄影测量精度的主要因素，分析了无人机低空摄影测量在电力工程中的应用，重点探究了测量区的摄影计划以及规划设计与测量区控制网的建立以及调控。
【关键词】无人机；低空；摄影测量；电力工程；应用
中图分类号：F407文献标识码： A
一、前言
无人机作为一种技术含量较高的工具，能够被很好地利用在相关实践中。利用无人机低空摄影测量技术，能够提升对电力工程测量、构建、设计等方面的精确度，同时提升工作效能。本文首先从介绍影响无人机低空摄影测量精度的主要因素着手研究。
二、影响无人机低空摄影测量精度的主要因素
1.微型无人机本身结构对影像质量的影响
由于微型遥控无人机摄影时使用的是小型数码相机，它与传统的专业量测相机相比，其性能和结构有较大的差异。
（一）相机物镜存在较大色差和畸变差
相机物镜是一种光学玻璃，它对不同波长的光线折射率是不同的，因而在焦平面上形成各自的焦点，产生横向色差和纵向色差，色差使得像片上的影像模糊不清晰；相机物镜是采用非球面研磨技术的透镜组，但在加工、安装和调试时难免还有一定的残差，畸变差使得被摄景物与影像不能保持精确的相似性，造成了影像的几何变形。
（二）CCD芯片大小和分辨率
分辨率是指数码相机CCD芯片对被摄物体的解析能力。像素数量是衡量数码相机分辨率的关键因素，在等量面积上，像素越多，单元像素越小，影像的清晰度才越高，细节表现才越好，色彩还原才越逼真。否则，影像质量越低劣。
（三）数码噪音
每一卷传统胶片对应一个感光度值，而同一台数码相机有多种不同的“相当感光度”值，当采用高感光度拍摄时，传感器信号被放大，干扰电流也随之放大，引起更多的噪音。产生数码相机噪音的原因有本身元器件的性能、线路设计采用的降噪技术、拍摄时使用了较高感光度、曝光不足、长时间曝光等因素，数码噪音引起图像上的杂点增多，使得图像质量降低。
2.大气条件对影像质量的影响
对摄影成像来说景物亮度的大小只影响像片上的曝光量，重要的是像片上相邻地物影像之间的密度差，如果地物影像之间没有密度差异，也就是没有影像反差，也就无法从影像上辨别地物，而决定影像反差的因素除了景物本身特征外，主要取决于阳光部分和阴影部分照度之间的差异，如果选择天气条件不好时摄影必然使影像质量变差。
3.飞行控制技术对影像质量的影响
微型无人机体积较小，一般都在三十公斤之内，在摄影时受气流、风力、风向影响较大，无法保持直线平稳飞行，航线倾角、旁向倾角和旋转角都很大，飞行姿态难以控制，飞机在航线前后左右等方向上摆动造成了影像模糊，影像了清晰度。另外，由于遥控无人机采用低空飞行，航高较低，相对地面物体移动速度较快，在曝光过程中，成像面上的地物构像随之产生位移，形成像移，像移的出现同样使影像模糊，影响了成像质量。
4.技术方案对量测精度的影响
外业像控点测量时，对目标点的选取主要取决于影像纹理的丰富程度，影像纹理粗糙、弧形地物、线状地物交角不好，直接影响了外业点位选取精度，同时内业对像控点的转刺同样有较大的误差，较低了成图精度。如果采取先布设地面目标点后摄影，则能较大提高外业选点精度和内业转刺点精度，有助于提高成图质量。
三、无人机低空摄影测量在电力工程中的应用
无人机的测绘系统有很多的优点，其中就包括实时性、成本低、响应快、灵活度高等特点。和普通的航空遥感与卫星遥感相比，更是有很多的优势，它可以在低空取得光学图像、地址地形图像、输电线路图像，这一点上无人机有着其他测绘和监测方式不能取代的作用。不仅如此，无人机的应用在灾害应急处理等方面液起着很重要的作用，对灾难的预警可以起到意想不到的作用。
1.规划输电线路
在对各种各样类型的输电线路进行走廊规划的时候，对规划的区域要进行详细的信息采集和测绘工作，最好的方式就是采用无人机的测绘系统，这样不仅可以在获得数据的时候实现高效的特性，还可以在多方面降低环境对信息采集与勘测的影响。这样可以有效的对数据进行分析，全面考虑到各方面的因素，再由各方进行相互协调，对有限的资源充分的利用，可以使区域规划与线路的走向更加合理，优化输电线路的路径，同时还可以起到降低成本的作用，有效地保障国家的财产安全。
2.测量地形图
相比而言，在对小比例尺的地形进行测量的时候，最有效的方式就是无人机测绘。因为它可以为站址的选择提供更加详细的基础资料和清晰的影像资料，对测绘的强度可以有效降低，同时也提高了规划的效率，在某中程度上也起到了保护国家财产的作用。
3.常规线路巡查
线路的维护与巡查在电网建设中有着相当重要的作用，这样也就得到了更多电力专家的重视。通过相关的数据和图像资料可以很清楚的看到，在观察设备外观情况的时候，无人机技术可以起到相当关键的作用，对于一些重要的部件是否受到损坏也可以很清楚的进行判断，保证输电线路的安全，保障居民的用电。
4.线路架设
无人机系统配有相应的引线装置，可以在高空执行架线的任务。在2011年三月，中国科学院沈阳研究所和辽宁公司一起研制出了无人机自动架线装置系统，从而很好的完成了相关初级导引绳的任务。这也是该系统第一次运用到实际的操作中，不仅克服了很多技术上的难题，而且还出色的完成了任务，提高了工作的效率。
四、测量区的摄影计划以及规划设计
利用无人机在对火力发电厂进行测量时，首先要将测量的范围以及测量时无人机在地面起降飞行的位置进行设计，这样才能够获得真实准确的的摄影图像和测量数值。
1.测量区范围
在对火力发电厂利用无人机进行测量时，首先就要划分好火力发电厂的测量区域。一般在进行测量时，其测量范围从上空看时呈一个矩形状态，其四个角的坐标差距都不能够很大[3]，便于无人机的飞行操控。在对淮南平圩电厂进行测量时，选择的四个点分别是3号点、4号点、17号点以及18号点。
2.航带规划设计
无人机在空中进行飞行的时间一般是在一个小时左右，因此特别是在较大面积航摄时，航带规划显得尤其重要。这种情况下可以在无人机起降的位置设计两个飞行架次，在测量区域内规划好适当的飞行航带。当一架无人机完成了坐标上的前一部分航带飞行后，返回进行补给；另一架再将剩下的飞行航带完成，这样就可以获得整个火电厂的影像数据。两个架次的飞行时间一般在1.5h内完成。
五、测量区控制网的建立以及调控
1.测量区控制网的建立
当无人机在空中飞行时，需要在测量区内建立控制网。控制网建立时根据测量区域大小，布设适当密度的GPS控制点，点位分布均匀，根据实际需求采用适当的坐标系；在各控制点上获取准确的坐标位置，用于后期像控处理。
2.测量区外控点的现场调控
在电力工程中采用无人机航空摄影测量技术进行拍摄时，其拍摄出来的影像数据和测量精度都是必须具有可靠性，拍摄时一般采用野外布置像控点的方式。对于控制点的选择，必须是要使得影像清晰，能够比较容易判断的立体测量方位。且在进行布置外控点时，要注意均匀性，这样才能够保证拍摄到的影像各处畸变均较小且没有瑕疵。
六、结束语
通过对无人机低空摄影测量在电力工程中的应用研究，我们可以发现，影响低空摄影测量精确度的因素是多方面的，且该项技术能够应用在电力工程中的诸多方面。有关人员应该严格按照客观条件，對测量区的规划及控制网的建立进行重点掌握。
参考文献：
[1] 范承啸，韩俊，熊志军，赵毅.无人机遥感技术现状与应用[J].测绘科学.2011（5）：214-215.
[2] 郑小兵,郑彦春.无人机摄影测量技术用于电力勘测工程的探索和设想[J].电力勘测设计.2012(06):22-24.
[3] 张福民,曲兴华,叶声华.大尺寸测量中多传感器的融合[J].光学精密工程.2010(07):236-240.
[4] 李兵,岳京宪,李和军.无人机摄影测量技术的探索与应用研究[J].北京测绘.2010(01):1-3.
[5] 孙朝阳,郑彦春,徐秀云.无人机航空摄影测量技术在风能开发勘测方面的应用[J].无人机航空探秘.2013（08）：58-59.
【关键词】无人机；低空；摄影测量；电力工程；应用
中图分类号：F407文献标识码： A
一、前言
无人机作为一种技术含量较高的工具，能够被很好地利用在相关实践中。利用无人机低空摄影测量技术，能够提升对电力工程测量、构建、设计等方面的精确度，同时提升工作效能。本文首先从介绍影响无人机低空摄影测量精度的主要因素着手研究。
二、影响无人机低空摄影测量精度的主要因素
1.微型无人机本身结构对影像质量的影响
由于微型遥控无人机摄影时使用的是小型数码相机，它与传统的专业量测相机相比，其性能和结构有较大的差异。
（一）相机物镜存在较大色差和畸变差
相机物镜是一种光学玻璃，它对不同波长的光线折射率是不同的，因而在焦平面上形成各自的焦点，产生横向色差和纵向色差，色差使得像片上的影像模糊不清晰；相机物镜是采用非球面研磨技术的透镜组，但在加工、安装和调试时难免还有一定的残差，畸变差使得被摄景物与影像不能保持精确的相似性，造成了影像的几何变形。
（二）CCD芯片大小和分辨率
分辨率是指数码相机CCD芯片对被摄物体的解析能力。像素数量是衡量数码相机分辨率的关键因素，在等量面积上，像素越多，单元像素越小，影像的清晰度才越高，细节表现才越好，色彩还原才越逼真。否则，影像质量越低劣。
（三）数码噪音
每一卷传统胶片对应一个感光度值，而同一台数码相机有多种不同的“相当感光度”值，当采用高感光度拍摄时，传感器信号被放大，干扰电流也随之放大，引起更多的噪音。产生数码相机噪音的原因有本身元器件的性能、线路设计采用的降噪技术、拍摄时使用了较高感光度、曝光不足、长时间曝光等因素，数码噪音引起图像上的杂点增多，使得图像质量降低。
2.大气条件对影像质量的影响
对摄影成像来说景物亮度的大小只影响像片上的曝光量，重要的是像片上相邻地物影像之间的密度差，如果地物影像之间没有密度差异，也就是没有影像反差，也就无法从影像上辨别地物，而决定影像反差的因素除了景物本身特征外，主要取决于阳光部分和阴影部分照度之间的差异，如果选择天气条件不好时摄影必然使影像质量变差。
3.飞行控制技术对影像质量的影响
微型无人机体积较小，一般都在三十公斤之内，在摄影时受气流、风力、风向影响较大，无法保持直线平稳飞行，航线倾角、旁向倾角和旋转角都很大，飞行姿态难以控制，飞机在航线前后左右等方向上摆动造成了影像模糊，影像了清晰度。另外，由于遥控无人机采用低空飞行，航高较低，相对地面物体移动速度较快，在曝光过程中，成像面上的地物构像随之产生位移，形成像移，像移的出现同样使影像模糊，影响了成像质量。
4.技术方案对量测精度的影响
外业像控点测量时，对目标点的选取主要取决于影像纹理的丰富程度，影像纹理粗糙、弧形地物、线状地物交角不好，直接影响了外业点位选取精度，同时内业对像控点的转刺同样有较大的误差，较低了成图精度。如果采取先布设地面目标点后摄影，则能较大提高外业选点精度和内业转刺点精度，有助于提高成图质量。
三、无人机低空摄影测量在电力工程中的应用
无人机的测绘系统有很多的优点，其中就包括实时性、成本低、响应快、灵活度高等特点。和普通的航空遥感与卫星遥感相比，更是有很多的优势，它可以在低空取得光学图像、地址地形图像、输电线路图像，这一点上无人机有着其他测绘和监测方式不能取代的作用。不仅如此，无人机的应用在灾害应急处理等方面液起着很重要的作用，对灾难的预警可以起到意想不到的作用。
1.规划输电线路
在对各种各样类型的输电线路进行走廊规划的时候，对规划的区域要进行详细的信息采集和测绘工作，最好的方式就是采用无人机的测绘系统，这样不仅可以在获得数据的时候实现高效的特性，还可以在多方面降低环境对信息采集与勘测的影响。这样可以有效的对数据进行分析，全面考虑到各方面的因素，再由各方进行相互协调，对有限的资源充分的利用，可以使区域规划与线路的走向更加合理，优化输电线路的路径，同时还可以起到降低成本的作用，有效地保障国家的财产安全。
2.测量地形图
相比而言，在对小比例尺的地形进行测量的时候，最有效的方式就是无人机测绘。因为它可以为站址的选择提供更加详细的基础资料和清晰的影像资料，对测绘的强度可以有效降低，同时也提高了规划的效率，在某中程度上也起到了保护国家财产的作用。
3.常规线路巡查
线路的维护与巡查在电网建设中有着相当重要的作用，这样也就得到了更多电力专家的重视。通过相关的数据和图像资料可以很清楚的看到，在观察设备外观情况的时候，无人机技术可以起到相当关键的作用，对于一些重要的部件是否受到损坏也可以很清楚的进行判断，保证输电线路的安全，保障居民的用电。
4.线路架设
无人机系统配有相应的引线装置，可以在高空执行架线的任务。在2011年三月，中国科学院沈阳研究所和辽宁公司一起研制出了无人机自动架线装置系统，从而很好的完成了相关初级导引绳的任务。这也是该系统第一次运用到实际的操作中，不仅克服了很多技术上的难题，而且还出色的完成了任务，提高了工作的效率。
四、测量区的摄影计划以及规划设计
利用无人机在对火力发电厂进行测量时，首先要将测量的范围以及测量时无人机在地面起降飞行的位置进行设计，这样才能够获得真实准确的的摄影图像和测量数值。
1.测量区范围
在对火力发电厂利用无人机进行测量时，首先就要划分好火力发电厂的测量区域。一般在进行测量时，其测量范围从上空看时呈一个矩形状态，其四个角的坐标差距都不能够很大[3]，便于无人机的飞行操控。在对淮南平圩电厂进行测量时，选择的四个点分别是3号点、4号点、17号点以及18号点。
2.航带规划设计
无人机在空中进行飞行的时间一般是在一个小时左右，因此特别是在较大面积航摄时，航带规划显得尤其重要。这种情况下可以在无人机起降的位置设计两个飞行架次，在测量区域内规划好适当的飞行航带。当一架无人机完成了坐标上的前一部分航带飞行后，返回进行补给；另一架再将剩下的飞行航带完成，这样就可以获得整个火电厂的影像数据。两个架次的飞行时间一般在1.5h内完成。
五、测量区控制网的建立以及调控
1.测量区控制网的建立
当无人机在空中飞行时，需要在测量区内建立控制网。控制网建立时根据测量区域大小，布设适当密度的GPS控制点，点位分布均匀，根据实际需求采用适当的坐标系；在各控制点上获取准确的坐标位置，用于后期像控处理。
2.测量区外控点的现场调控
在电力工程中采用无人机航空摄影测量技术进行拍摄时，其拍摄出来的影像数据和测量精度都是必须具有可靠性，拍摄时一般采用野外布置像控点的方式。对于控制点的选择，必须是要使得影像清晰，能够比较容易判断的立体测量方位。且在进行布置外控点时，要注意均匀性，这样才能够保证拍摄到的影像各处畸变均较小且没有瑕疵。
六、结束语
通过对无人机低空摄影测量在电力工程中的应用研究，我们可以发现，影响低空摄影测量精确度的因素是多方面的，且该项技术能够应用在电力工程中的诸多方面。有关人员应该严格按照客观条件，對测量区的规划及控制网的建立进行重点掌握。
参考文献：
[1] 范承啸，韩俊，熊志军，赵毅.无人机遥感技术现状与应用[J].测绘科学.2011（5）：214-215.
[2] 郑小兵,郑彦春.无人机摄影测量技术用于电力勘测工程的探索和设想[J].电力勘测设计.2012(06):22-24.
[3] 张福民,曲兴华,叶声华.大尺寸测量中多传感器的融合[J].光学精密工程.2010(07):236-240.
[4] 李兵,岳京宪,李和军.无人机摄影测量技术的探索与应用研究[J].北京测绘.2010(01):1-3.
[5] 孙朝阳,郑彦春,徐秀云.无人机航空摄影测量技术在风能开发勘测方面的应用[J].无人机航空探秘.2013（08）：58-59.