摘要: 本文結(jié)合500KV姜家營子—承德送電線路工程，闡述了在三維立體設(shè)計(jì)平臺3Dmp上開發(fā)的電力線路選線和測量軟件的使用方法和作業(yè)流程，并對結(jié)果進(jìn)行分析和評述。
　　關(guān)鍵詞:　 立體像對，正射影像， 數(shù)字高程模型， 3Dmp， Pld ， Plm
　　Abstract: combining with 500 KV ginger camp son home-chengde transmission lines engineering, this paper describes the three dimensional design platform 3 Dmp developed on power line route and measuring the use of the software method and work flow, and the results are summarized and analyzed.
　　Keywords: three-dimensional like to, are projective like, digital elevation model, 3 Dmp, Pld, Plm
　　中圖分類號： O343.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
　　0引 言
　　三維立體模型和測量是獲取電力設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的最佳方式之一，但這種方式在很長一段時(shí)間內(nèi)，一直局限于單個(gè)立體模型。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字影像處理技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字?jǐn)z影測量為建立三維可視化立體模型提供了可能，其工作原理:以正射影像和立體像對為基礎(chǔ)，建立三維立體模型，立體像對的生成原理是將DEM轉(zhuǎn)化為視差值，引進(jìn)正射影像，從而產(chǎn)生立體效果。這樣生成的三維立體模型不僅具有正射的特點(diǎn)，還具有立體顯示的功能，更重要的是可以進(jìn)行區(qū)域拼接，建立整個(gè)區(qū)域的立體模型。
　　某公司在基于以上原理的基礎(chǔ)上開發(fā)出了作為三維立體設(shè)計(jì)和測量的新方法和新平臺3DMP，突破了單個(gè)立體模型的局限，以正射影像和立體像對為基礎(chǔ)，拼接整個(gè)區(qū)域的模型形成連續(xù)立體影像，所得影像的投影方式由中心投影轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫型队?，使得物方和像方的投影變化得以消除，?shí)現(xiàn)了真正的“所見即所得”，這對于大型工程的選址和方案優(yōu)化將起到重要的作用。對于電力工程而言，在選取和優(yōu)化架空送電線路時(shí)，特別是山區(qū)線路，需要從整體上進(jìn)行選擇和優(yōu)化。因?yàn)楹綌z得到的是中心投影的影像，山區(qū)地形起伏大，存在較大的投影差，所得影像變形大，利用原始影像制作的鑲嵌圖上選取的路徑與真實(shí)的路徑往往存在較大的差異，這就使得選取的路徑從鑲嵌圖上看已經(jīng)避開房屋和植被，實(shí)際并非如此，結(jié)果常常造成大量森林資源的砍伐和房屋的拆遷，路徑優(yōu)化的目的無法全部實(shí)現(xiàn)，所以在架空送電線路的選線和優(yōu)化中3DMP將會(huì)起到重要的作用。
　　另外，考慮到在架空送電線路測量時(shí)的特殊作業(yè)方式和專業(yè)要求，選線時(shí)，線路設(shè)計(jì)人員先在地形圖上粗選線，獲得航攝資料后在制作的鑲嵌上進(jìn)一步優(yōu)化，然而由于以上所提到的原因，在鑲嵌圖上畫出的路徑并非真實(shí)路徑，而且，在外控做完后，設(shè)計(jì)人員希望能盡快得到線路平斷面資料和沿線交叉跨越成果、房屋面積統(tǒng)計(jì)量等資料，傳統(tǒng)航測作業(yè)是無法及時(shí)提供的。因此，某公司在推出全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)Virtuozo后，在其原有的三維設(shè)計(jì)量測平臺3Dmp的基礎(chǔ)上，根據(jù)電力部門的架空送電線路測量規(guī)范，結(jié)合電力線路設(shè)計(jì)的實(shí)際作業(yè)流程，開發(fā)了一套電力線路設(shè)計(jì)軟件(pld)和電力線路測量軟件(plm)。實(shí)現(xiàn)了線路測量的主要功能，諸如路徑的選取、優(yōu)化、自動(dòng)采集斷面和手工量測平斷面、房屋面積、交叉跨越等的統(tǒng)計(jì)。
　　1系統(tǒng)主要功能
　　3Dmp主要功能：建立量測區(qū)，使用正射影像和DEM生成測區(qū)的三維立體模型。
　　Pld主要功能：打開測區(qū)的三維立體模型，選取和優(yōu)化路徑，并將轉(zhuǎn)角保存在文本文件中;自動(dòng)采集中心斷面和邊線斷面數(shù)據(jù)。
　　Plm主要功能：與SLCAD(架空送電線路平斷面測量系統(tǒng))聯(lián)機(jī)測圖;或者在本系統(tǒng)內(nèi)直接測量平斷面圖，目前實(shí)現(xiàn)的功能有中心斷面和邊線斷面的采集，房屋、交叉跨越電力線、通信線以及危險(xiǎn)點(diǎn)的量測、平面數(shù)據(jù)的量測，并可對量測結(jié)果進(jìn)行編輯修改、房屋面積和交叉跨越的統(tǒng)計(jì)。另外plm的一大特點(diǎn)是在測量斷面時(shí)，搖動(dòng)x手輪時(shí)，測標(biāo)將自動(dòng)沿該耐張段的直線方向移動(dòng)，這樣就避免了y方向的移動(dòng)，提高了測圖效率。
　　2作業(yè)流程
　　3工程應(yīng)用
　　為了分析3Dmp、pld、plm的作業(yè)精度和效率，我們選取了姜家營子—承德500kv送電線路中第25航與傳統(tǒng)的作業(yè)模式進(jìn)行比較。本次航空攝影比例尺1：10000，攝影焦距為152mm。在形成該測區(qū)的三維立體模型前進(jìn)行以下工作：
　　按25um的分辨率掃描影像;
　　該航線內(nèi)布設(shè)8個(gè)控制點(diǎn)，使用GPS進(jìn)行靜態(tài)控制測量;
　　采用patB算法進(jìn)行加密計(jì)算，控制點(diǎn)中誤差如下：
　　附表1

點(diǎn) 名	Rx（m）	Ry（m）	Rz（m）
2405	-0.049	0.293	0.156
2406	-0.126	0.062	-0.018
2501	-0.277	-0.317	-0.061
2502	0.289	0.002	-0.022
2503	0.220	-0.061	-0.117
2504	0.217	-0.171	-0.084
2505	-0.300	0.091	-0.217
2506	0.025	0.101	0.147

　　創(chuàng)建測區(qū)內(nèi)各個(gè)像對的模型，生成核線影像并進(jìn)行影像匹配;
　　對匹配結(jié)果進(jìn)行編輯，因?yàn)樵摼€路區(qū)域是山區(qū)，植被覆蓋較多，又加上有村鎮(zhèn)和河塘，這些導(dǎo)致匹配的效果差，而直接影響到生成的DEM精度;
　　生成DEM和正射影像;
　　使用3Dmp生成整個(gè)區(qū)域的正射影像和立體像對。
　　打開Pld軟件，將定線時(shí)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)角坐標(biāo)保存為路徑文件，然后打開整個(gè)區(qū)域的正射影像和立體像對，這時(shí)路徑將顯示在立體影像中，可將路徑調(diào)整(包括增減轉(zhuǎn)角和移動(dòng)轉(zhuǎn)角位置)直至達(dá)到最佳效果，保存該路徑自動(dòng)采取斷面，測量交叉跨越和房屋等平面地物，并生成房屋面積、交叉跨越等地物統(tǒng)計(jì)。其中，自動(dòng)采集斷面的時(shí)間與采集間隔大小有關(guān)，在該區(qū)域按3米間隔采集5公里斷面不超過10秒鐘，可見該方法可盡快為設(shè)計(jì)部門提供資料以確定方案的可行性。自動(dòng)采集精度方面，由于采集點(diǎn)的高程直接從DEM獲取，所以整個(gè)測區(qū)的加密精度和影像匹配結(jié)果的好壞就成了采集斷面精度的關(guān)鍵。下面我們將采集高程結(jié)果與外業(yè)測量的塔位高程進(jìn)行比較，其精度情況見附表2。
　　附表2

莊號	H1	H2	△H	備注	樁號	H1	H2	△H	備注
Z449	82．92	82．00	0.92	山地	Z473	32．01	32．1	-0.09
Z450	56．46	59．20	-2.74	山地	Z474	31．55	31．4	0.15
Z451	61．68	64．50	-2.82	山地	Z475	32．53	32．1	0.43
Z452A	50．0	50．6	-0.60	山地	Z476	33．16	33．2	-0.04
Z453	43．82	43．1	0.72	河堤	Z477	33．68	33．2	0.48
Z454	41．73	42．1	-0.37	山地	Z478	33．32	32．8	0.52
Z455	63．32	60．6	2.72	山地	Z479	32．64	32．6	0.04
Z456	48．86	48．5	0.36	山地	Z480	32．79	32．7	0.09
Z457	47．8	47．0	0.80		Z481	33．55	33．1	0.45
Z458A	46．14	46．2	-0.06		Z482	33．39	32．6	0.79
Z458	46．78	46．5	0.28		Z483	33．12	32．7	0.42
Z459	43．16	43．1	0．06		Z484	33．10	32．7	0.4
Z460	43．07	42．90	0．17		Z485	33．71	33．1	0.61
Z461	41．65	41．50	0．15		Z486	34．77	34．0	0.77
Z462	42．16	41．7	0．46		Z487	35．28	34．7	0.58
Z463	42．36	41．6	0．76		Z488	39．53	37．5	2.03	河堤
Z464	36．00	35．8	0．2		Z489	39．31	37．3	2.01	河堤
Z465	34．55	34．5	0．05		Z490	34．3	34．4	-0.1
Z466	37．08	36．8	0．28		Z491	31．62	31．8	-0.18
Z467	38．10	37．5	0．6		Z492	32．12	31．5	0.62
Z468	35．38	35．2	0．18		Z493	32．09	31．5	0.49
Z469	35．61	35．3	0．31		Z494	32．09	31．5	0.59
Z470	36．96	36．7	0．26		Z495	31．04	30．8	0.24
Z471	38．07	37．2	0．87	河堤	Z496	32．67	32．2	0.47
Z472	35．16	34．1	1．06	陡坎	Z497	32．38	32．3	0.08

　　注：H1表示定位樁高程;
　　H2表示pld軟件自動(dòng)采集相應(yīng)累距的高程;
　　△H=H1-H2
　　上表共比較50個(gè)塔位，其中小于0.5m的有30個(gè)，占60%，0.5m~1.0m的有14個(gè)，占28%，1.0m以上的有6個(gè)，占12%。這6個(gè)1.0m以上的點(diǎn)為山區(qū)、陡坎和河堤，這些地方的匹配編輯復(fù)雜，且山區(qū)多為植被覆蓋，精度難以達(dá)到最佳。
　　4結(jié)論
　　通過以上數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，使用3Dmp生成整個(gè)區(qū)域的正射影像和立體像對，然后在立體影像中使用Pld選擇路徑并進(jìn)行優(yōu)化比傳統(tǒng)的方式更直觀、方便，自動(dòng)采集斷面的精度也完全滿足路線設(shè)計(jì)要求，而且使用自動(dòng)采集斷面功能和手工采集平面數(shù)據(jù)能及時(shí)提供線路平斷面資料和沿線交叉跨越成果、房屋面積統(tǒng)計(jì)量等資料，線路設(shè)計(jì)人員得以盡快確定路徑，提高工作效率。但是，該系統(tǒng)還有不完善的地方，特別是在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)格式、以及圖紙格式方面與電力勘測的專業(yè)要求還不盡相同，這些都應(yīng)在發(fā)展中不斷改進(jìn)和完善。