1、項目來源

2016年底至2017年初，長江空間公司承擔了安哥拉Lauca 400kv輸變電線路勘測任務，應用無人機航空攝影進行1:1000大比例尺地形測圖，輸出DLG、DEM、DOM等測繪成果，為輸變電線路設計提供測量基礎數據。

測區地形復雜，植被茂密，工期要求緊，給勘測和設計工作帶來了很大的困難，如采用傳統測量技術導致周期長、成本較高；尤其是山區地形，交通不便、的情況下無法滿足工程需要，而采用具備高機動性、低成本、高精度POS等特點的F200無人機進行測繪，則能很好的解決線路工程所面臨的問題。

2、測區概況

測區位于安哥拉中西部的北寬扎省、南寬扎省及萬博省，屬于平原、丘陵地區。此次輸變電項目線路長，國內無類似經驗，線路總長度約為390km，寬度400m，總體南北走向，海拔由700m左右緩慢上升至1700m左右，地勢相對平緩，少部分低山丘陵地帶。地表植物主要是面包樹、芒果樹及雜草和一些灌木，其他樹木較少。 

圖1：測區現狀

圖2：測區范圍

3、精度要求

根據規范中的要求，在確保成圖精度的前提下，本著有利于縮短成圖周期、降低成本、提高測繪綜合效益的原則在表的范圍內選擇。

表1：地面分辨率

本次攝影獲取的影像用于完成比例尺為1：1000的數字產品（DEM、DOM、DLG等），因此要求航空影像的地面分辨率（GSD）小于等于10cm，本次項目中采用GSD =6cm。

4、項目難點

1）非洲安哥拉國外作業

本項目是我公司首次在非洲大地進行無人機航攝作業，此前有過一次在巴基斯坦小面積的航攝作業，畢竟巴基斯坦國情與非洲安哥拉有著截然不同的區別，首先是如何將無人機帶出國外？安全的作業后再安全的帶回國內；其次是在當地能否飛行？是否像國內一樣要求進行無人機空域申請、報批等相關手續；最后就是當地的安全情況如何？有無黃熱、霍亂等熱帶傳染疾病？有無黑人搶劫等不安全情況發生。

2）勘測線路長、精度要求高、工期短

本項目成果最終為輸變電線路設計提供測量數據，并且前期做的控制測量成果也為將來的施工放樣提供測量依據；線路全長390公里，且有20多公里為無人區，最終成果為1：1000精度的4D產品，在這樣的地形地貌環境下達到如此高的精度要求很高；而且工期要求很短。

1、工作流程

安哥拉400kv輸變電線路1:1000地形圖測量項目采用“F200無人機航攝+全數字航測成圖法”的技術路線。由于測區地物特別稀少，所以在進行無人機航攝前布設像控點，并且在航線設計時充分考慮無人機的起降場地。技術工藝流程如圖2.1所示。

2、飛行方案

由于安哥拉處于南半球且測區位于高原地區，受當地氣候的影響，云層比較低，考慮到航飛正是安哥拉的雨季，幾乎每天都有一到兩場大雨，相對高程500米以上長期有云層覆蓋。所以航高設計為467米，這樣既提高了影像分辨率又不受天氣的影響。

沿約390公里輸變電線路寬度0.6公里優于0.06米分辨率帶狀航空攝影，航攝面積約312平方公里；雙航線設計，即：沿中心線兩邊布設航線，航向重疊80％，旁向重疊度55％。

圖2.1：帶狀航線設計

沿390公里長度的輸變電線路附近，每間隔20公里左右選擇一個較大面積平坦地區做為無人機起降場地，共需選擇約20多個起降場。測區中由于過去的戰爭給當地留下有地雷，在選擇無人機起降場地時，盡量找有當地人民耕種過的田地里或比較大的路上，不選擇山地埡口或交通要道等地方，避免發生安全事故。

圖2.2：飛行場地

3、控制點布設方案

每帶狀區塊兩端頭在中線、兩邊線附近布設三個像控點，每2.5公里距離布設三個像控點、航線拐彎處加布三個控制點。

由于當地人煙稀少，測區中有大面積沼澤地，人員很難進入，為了不影響像控精度，對像控點布設進行優化調整，像控點布設在沼澤地的兩頭，這樣可以跨過沼澤地，避免人員進入沼澤地中。由于測區很少有明顯的地物可選像控點，所以采取航拍前在地面上刷標記布控的辦法，很好的解決了無法選刺像控點的問題。

圖2.3：像控點布設

4、像控點測量

測區采用GPS實時動態定位（RTK）的方法進行測量，每個點重復測量兩次取平均值作為測量成果。

圖2.4：像控點測量

5、基站架設

基站架設在航攝區塊半徑20公里范圍內，飛行前30分鐘開機、飛行后30分鐘后關機。

圖2.5 基站架設

此次任務由于我公司是第一次在海外大任務量飛行，又是第一次長距離線路飛行，在國內也無飛行經驗，對航攝飛行線路設計、無人機飛行、以及數據處理等都無成熟的作業模式，所以在國內出發前就對航攝飛行工作中的重點和難點進行研究，制定了合理的無人機飛行方案與周密的工作計劃。

1、飛行參數

采用飛馬智能航測系統F200進行航攝。具體參數如下：

表3：F200航攝參數

2、飛行操作

由于是帶狀航線，所以起降場地盡量選擇在兩架次接頭處，這樣一個飛行場地可以飛行兩個架次，避免飛行完一架次進行趕路前往一下場地浪費時間，同時也節約了無人機航程，保證無人機電池有足夠的電量，同時飛行前一天晚上充足電量保證第二天飛行滿電。

數據在無人機管家2.0中進行處理，采用基于差分GPS 的“PPK+控制點”解算模式，極大減少了控制點，流程如下。

圖4.0：質檢流程

在數據檢查完之后，通過質檢報告，可見測區拼圖是否存在漏洞，重疊度正常與否；通過智理圖中高精度差分解算生成POS數據；將POS數據通過參數轉換為當地坐標系統；最后進行空三工程建立，量測控制點后平差生成空三成果，檢查精度是否合格，如精度合格則進行后續測圖及成果輸出。

圖4.1：空三及成果輸出流程

圖4.2：像控點航攝影像

經過空三平差得到如下精度：

可見結果滿足GB/T 23236-2009 《數字攝影測量空中三角測量規范》規定的1：1000空三精度。

圖5.1：規范限差

1、數據采集

通過空三后導出Inpho結果轉為ZI成果，在航天遠景攝影測量工作站中導入ZI空三結果進行立體采集，如下圖所示：

圖6.1：航天遠景立體采集

圖6.1：航天遠景采集數據

2、精度檢測

通過外業散點與立體模型觀測對比，應用檢查程序統計精度如下：

通過以上分析檢查平面中誤差為±0.311，高程中誤差為±0.176都能滿足規范要求。

本次項目生產的數據有：（1）1：1000地形圖（2）線路縱橫斷面（3）數字高程模型（4）正射影像圖。

在電力選線軟件平臺上，將DEM和DOM疊加顯示，構成線路路徑走廊的三維場景，在場景中，利用各種工具進行三維選線，實時量測各種危險地物距離線路中心的距離，對線路路徑進行各種修改，設計人員從不同的視角查看線路周圍的地物、地貌特征，量測各種有影響的地物距離線路的距離，通過放大、縮小、漫游看到全路徑的地形條件，綜合考慮沿線的交通運輸、施工和運行維護的難易程度、對地物的影響及受地形的影響等，并可進行桿塔位置和高度的精細調整，使整條線路得到進一步優化，從而使線路走徑更合理更經濟，對附近環境和居民的影響降低到最小，完成線路路徑的初選。

圖7.1：路徑圖

圖7.2：平斷面圖

以上數據為項目線路規劃、設計方案調整提供現時可靠的資料；并為輸變電線路勘測節約了大量時間，加快了工程設計，為設計人員提供更全面的測繪資料。無人機航測新手段比傳統外業測繪在國外作業條件困難的情況下顯示出較大優勢，節約大量的人力、物力、成本，且提高測繪成果質量。

1、無人機航測

1）本項目成功應用無人機航測在國外輸變電線路勘測提供先進的技術手段，精度完全能滿足項目要求；與傳統方法相比節約了大量的人力物力財力。此方法在以后類似項目上都可采納。

2）由于輸變電線路是帶狀測區所以在無人機飛行航線設計時采用往返航線的飛行線路，并且在飛行架次設計時充分考慮每架次線路的長度，盡量架次之間接頭處選在轉彎處，這樣既有利于飛行也有利于數據處理。

3）線路上大多數是安哥拉高原，植被茂密，地物稀少，所以像控點用提前布標的方式進行，并且選擇帶差分GPS的無人機，這樣既提高了空三精度又減少了像控點個數。

4）安哥拉位于南半球，這也是F200首次在南半球航飛，遇到了無人機無法正確定位。經我們反饋，與飛馬技術人員共同找到問題原因，現場反復驗證，及時更新了無人機管家，保證了F200無人機能在南半球的正常飛行。

2、無人機國外作業相關工作

1）無人機在運輸出國時應在國內做足準備工作，盡量多了解當地有關規定，與當地業主聯系好出關相關手續，攜帶好無人機的購買發票、無人機參數、無線電頻率等資料。當時我單位沒有攜帶無人機出國經驗，所以在出關時遇到很多的麻煩，耽誤了大量的作業時間和花費了許多金錢。在攜帶飛馬電池登機時也遇到了不少麻煩，因為國外的航空公司與國內的很多規定不一樣，所以在出國前一定多了解一些情況。

2）本項目屬于我國對安哥拉援建項目，也是第一次在安哥拉使用中國的無人機，他們也是感到很新奇，在報請空域及地面治安警察都是一路綠燈（當然我們是送了禮物的），唯一要求就是我們飛行時要帶他們觀看，所以我們飛行時都要給空管、警察、掃雷部隊帶上面包飲用水等，他們都很高興，怎么飛都可以。

3）這次用無人機航測，業主、設計人員都高度評價了這種方法效率高，不僅有數據，還有高清影像圖，對輸變電線路的調整更加直觀科學。當地類似的工程采用傳統方法進行需要20人半年的時間，而我們分兩次每次2人兩個月就完成了。

4）工作區域還有十年前內戰遺留大量的地雷，用無人機測量最大的減少了地面人員，避免了人員被炸危險，期間在線路上的一個中國水電項目就有工作人員踩雷事故發生，所以在國外作業時一定要注意安全。

安哥拉航空管理局檢查無人機