CN115183746B - 一种应用于配网低压线路全景透明用户报装的天地一体化的影像采集方法 - Google Patents
一种应用于配网低压线路全景透明用户报装的天地一体化的影像采集方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种应用于配网低压线路全景透明用户报装的天地一体化的影像采集方法，本发明结合航空摄影技术、倾斜摄影技术，使用航摄无人机、摄影全站仪、手持相机与定位定姿设备对配电网区域进行数据采集，所采集的数据包括原始航摄像片、地面近景采集像片与其对应的坐标信息，在保证影像清晰的同时提供影像的位置精确信息，对航拍中航摄相机的倾角引起的像片像点位移进行清除，消除地形起伏引起的投影差。将航摄像片经过空三加密、像对定向、DEM生产、微分纠正等处理后，得到大比例高清地图，保证影像在多维度，多角度上的精细程度，以满足配网拓扑透明化要求。
Description
技术领域
本发明涉及配网低压线路技术领域，尤其涉及一种应用于配网低压线路全景透明用户报装的天地一体化的影像采集方法。
背景技术
电力用户对提高配电网的供电可靠性、电能质量、工作效率和优质服务方面都提出了更高的要求，供电部门在电网的规划改造、运行维护、供电营销以及故障情况下的快速反应等方面，都对信息技术和信息工具提出了新的需求。现阶段，由于缺乏配网设备现场信息、可视化信息，在开展各项配网业务工作时，都需要反复现场勘查，且现场勘查掌握的信息无法实现电子化、数字化成果，工作量大、效率低，不利于配网精细化管理要求。
传统的电子地图，如谷歌、百度、高德地图等，由于成本限制，主要使用的是卫星地图，而卫星地图的数据质量无论从影像精度还是纹理质量都无法满足电力管理需求。针对上述问题我们提出一种应用于配网低压线路全景透明用户报装的天地一体化的影像采集方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种应用于配网低压线路全景透明用户报装的天地一体化的影像采集方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种应用于配网低压线路全景透明用户报装的天地一体化的影像采集方法，包括以下方法步骤：
S1：在空中采用无人机进行倾斜射影测量，倾斜射影测量的飞行参数包括高度、速度、拍摄间隔、航向间距、旁向间距，倾斜射影测量前，综合考虑飞控距离、电池消耗、地形地貌、建筑物分布、测量精度因素，使用地面站软件进行航线规划和参数设定，飞行高度、地面分辨率及物理像元尺寸满足三角比例关系，在地面采用设备对关键区域进行倾斜射影测量；
S2：空中测量时通过可见光相机可获得航拍影像数据，倾斜射影测量采集的数据包括各拍摄点的多角度影像信息和对应的pos数据，影像信息由五镜头相机获取，无人机搭载相机以恒定速度对地面进行等距拍照，采集到具有70％重叠率的相片，pos数据由飞控系统在相机拍照时生成，与相片一一对应，赋予相片丰富的信息，包括经纬度、高度、海拔、飞行方向、飞行姿态，通过RTK定位模块获得空拍定位数据，将空拍定位数据和航拍影像数据结合可得到原始影像数据；
S3：地面测量时通过高端定位终端获得地拍定位数据，通过手持移动终端可获得关键区域影像，将地拍定位数据和关键区域影像集合可得到定向影像数据，定向影像数据允许最终用户在2D地图或3D场景中与从任意角度拍摄的影像进行交互并对其进行可视化，包括倾斜、气泡、街道侧位置、检查和360度影像；
S4：将原始影像数据进行三维快速建模处理，得到较为粗糙的原始的快速三维模型，采用ContextCapture等类似软件完成本次航测的后期GIS数据处理，软件建模对象为静态物体，辅以相机传感器属性、照片位置姿态参数、控制点信息，在进行空中三角测量计算、模型重建计算后，输出相应GIS成果，以供浏览或后期加工，将空拍定位数据和定向影像数据融合配准处理，得到融合二三维地图场景，从而实现影像采集。
进一步，所述步骤S1中的倾斜射影测量可以对航拍中航摄相机的倾角引起的像片像点位移进行清除，消除地形起伏引起的投影差。
进一步，所述步骤S1中的设备包括高清摄像机和/或手机高清摄像头。
进一步，所述步骤S2中的航拍影像数据经过空三加密、像对定向、DEM生产、微分纠正处理后可得到大比例高清地图。
进一步，所述大比例高清地图还可以录入配网系统内的10kV系统出线图纸、10kV线路单线图、电网地理接线图、电测仪器仪表配置统计表。
进一步，所述大比例高清地图可以保证影像在多维度，多角度上的精细程度，以满足配网拓扑透明化要求。
进一步，所述大比例高清地图成图后可进行地图切片，并将切片后的瓦片数据发布在系统平台，这样可保证大比例高清地图加载的流畅性与影响分辨率的可分辨性。
进一步，所述大比例高清地图比例范围为1:1到1:500，所述大比例高清地图的影像最小分辨率为0.02米，大比例高清地图的电子地图最大可到24层。
进一步，所述系统平台通过对包括新增线路杆塔、电表设备在内的设备加装GPS定位模块，自动获取并上传设备位置信息，在电子地图上根据新增点位置及连接关系，自动生成新的拓扑连接图，实现单线图与实际物理连接图实时对应更新。
进一步，所述地拍定位数据可通过实时定位和延时定位完成，实时定位通过在配网设备上集成全系统多核GNSS定位芯片，实时获取设备在安装、迁改过程中的位置信息，将其自动录入到系统平台，并自动更新在高清地图中，实现配网设备实时定位功能，为配网管理提供帮助，延时定位将配网台账中所有设备信息使用载波相位差分技术对设备进行位置信息测绘，获取设备的精确坐标、高程信息，将此信息更新在高清地图中，完成全设备定位图的首次更新。
进一步，步骤S1中对于古建筑、地标性建筑等,为获取建筑细部特征,采用多旋翼单镜头无人机,以环绕飞行方式采集影像数据,获取建筑侧面纹理,同时通过POS系统获取每张影像对应的位置及姿态信息，对于城市级大场景的多尺度影像采用垂直起降长航时固定翼无人机,搭载多镜头倾斜相机系统,对测区进行全覆盖倾斜影像数据获取，对区域内建筑高度较低的区域采用多旋翼无人机进行低空加密飞行,实现更高分辨率的倾斜影像采集,补充拍摄角度和细节。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，结合航空摄影技术、倾斜摄影技术，使用航摄无人机、摄影全站仪、手持相机与定位定姿设备对配电网区域进行数据采集，所采集的数据包括原始航摄像片、地面近景采集像片与其对应的坐标信息，在保证影像清晰的同时提供影像的位置精确信息，对航拍中航摄相机的倾角引起的像片像点位移进行清除，消除地形起伏引起的投影差。将航摄像片经过空三加密、像对定向、DEM生产、微分纠正处理后，得到大比例高清地图，保证影像在多维度，多角度上的精细程度，以满足配网拓扑透明化要求；
2、本发明中，将天地一体化影像采集的原始数据分批处理，对地面近景像片进行定位重分类处理，得到带有位置信息的近景像片；对航摄像片进行三维快速建模处理，得到较为粗糙的快速三维模型，将两者的坐标信息分别提取后进行融合配准处理，得到融合二三维地图场景。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和前述的权利要求书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明提出的一种应用于配网低压线路全景透明用户报装的天地一体化的影像采集方法的流程图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，本发明的一种应用于配网低压线路全景透明用户报装的天地一体化的影像采集方法，包括以下方法步骤：
S1：在空中采用无人机进行倾斜射影测量，倾斜射影测量的飞行参数包括但不限于高度、速度、拍摄间隔、航向间距、旁向间距，倾斜射影测量前，综合考虑飞控距离、电池消耗、地形地貌、建筑物分布、测量精度因素，使用地面站软件进行航线规划和参数设定，飞行高度、地面分辨率及物理像元尺寸满足三角比例关系，在地面采用设备对关键区域进行倾斜射影测量；
S2：空中测量时通过可见光相机可获得航拍影像数据，倾斜射影测量采集的数据包括各拍摄点的多角度影像信息和对应的pos数据，影像信息由五镜头相机获取，无人机搭载相机以恒定速度对地面进行等距拍照，采集到具有70％重叠率的相片，POS数据由飞控系统在相机拍照时生成，与相片一一对应，赋予相片丰富的信息，包括经纬度、高度、海拔、飞行方向、飞行姿态在内的参数，通过RTK定位模块获得空拍定位数据，将空拍定位数据和航拍影像数据结合可得到原始影像数据；
S3：地面测量时通过高端定位终端获得地拍定位数据，通过手持移动终端可获得关键区域影像，将地拍定位数据和关键区域影像集合可得到定向影像数据，定向影像数据允许最终用户在2D地图或3D场景中与从任意角度拍摄的影像进行交互并对其进行可视化，包括倾斜、气泡、街道侧位置、检查和360度影像；
S4：将原始影像数据进行三维快速建模处理，得到较为粗糙的原始的快速三维模型，本实施例采用ContextCapture完成本次航测的后期GIS数据处理，软件建模对象为静态物体，辅以相机传感器属性、照片位置姿态参数、控制点信息，在进行空中三角测量计算、模型重建计算后，输出相应GIS成果，以供浏览或后期加工，将空拍定位数据和定向影像数据融合配准处理，得到融合二三维地图场景，从而实现影像采集。
步骤S1中的倾斜射影测量可以对航拍中航摄相机的倾角引起的像片像点位移进行清除，消除地形起伏引起的投影差。
步骤S1中的设备包括高清摄像机或者手机高清摄像头，当然还可以是其他设备。
步骤S2中的航拍影像数据经过空三加密、像对定向、DEM生产、微分纠正处理后可得到大比例高清地图。
大比例高清地图还可以录入配网系统内的10kV系统出线图纸、10kV线路单线图、电网地理接线图、电测仪器仪表配置统计表。
大比例高清地图可以保证影像在多维度，多角度上的精细程度，以满足配网拓扑透明化要求。
大比例高清地图成图后可进行地图切片，并将切片后的瓦片数据发布在系统平台，这样可保证大比例高清地图加载的流畅性与影响分辨率的可分辨性。
大比例高清地图比例范围为1:1到1:500，大比例高清地图的影像最小分辨率为0.02米，大比例高清地图的电子地图最大可到24层。
系统平台通过对新增线路杆塔、电表等设备加装GPS定位模块，自动获取并上传设备位置信息，在电子地图上根据新增点位置及连接关系，自动生成新的拓扑连接图，实现单线图与实际物理连接图实时对应更新。
地拍定位数据可通过实时定位和延时定位完成，实时定位通过在配网设备上集成全系统多核GNSS定位芯片，实时获取设备在安装、迁改过程中的位置信息，将其自动录入到系统平台，并自动更新在高清地图中，实现配网设备实时定位功能，为配网管理提供帮助，延时定位将配网台账中所有设备信息通过传统国土测绘的方式，使用载波相位差分技术对设备进行位置信息测绘，获取设备的精确坐标、高程信息。将此信息更新在高清地图中，完成全设备定位图的首次更新。
步骤S1中，对于古建筑、地标性建筑等一些建筑设施,为获取建筑细部特征,采用多旋翼单镜头无人机,以环绕飞行方式采集影像数据,获取建筑侧面纹理,同时通过POS系统获取每张影像对应的位置及姿态信息，对于城市级大场景的多尺度影像采用垂直起降长航时固定翼无人机,搭载五镜头倾斜相机系统,对测区进行全覆盖倾斜影像数据获取，对区域内建筑高度较低的区域采用多旋翼无人机进行低空加密飞行,实现更高分辨率的倾斜影像采集,补充拍摄角度和细节。
本发明的工作原理如下：本发明结合航空摄影技术、倾斜摄影技术，使用航摄无人机、摄影全站仪、手持相机与定位定姿设备对配电网区域进行数据采集，所采集的数据包括原始航摄像片、地面近景采集像片与其对应的坐标信息，在保证影像清晰的同时提供影像的位置精确信息，对航拍中航摄相机的倾角引起的像片像点位移进行清除，消除地形起伏引起的投影差。将航摄像片经过空三加密、像对定向、DEM生产、微分纠正等处理后，得到大比例高清地图，保证影像在多维度，多角度上的精细程度，以满足配网拓扑透明化要求，将天地一体化影像采集的原始数据分批处理，对地面近景像片进行定位重分类处理，得到带有位置信息的近景像片；对航摄像片进行三维快速建模处理，得到较为粗糙的原始的快速三维模型，将两者的坐标信息分别提取后进行融合配准处理，得到融合二三维地图场景。
其中相机的校验模型采用：
其中，dx，dy为摄像头相点修正值，x,y是像坐标系下的像点坐标，x0，y0为像主点，k1，k2，k3为纵向畸变参数，p1，p2为横向畸变参数，引入相对误差，将公式1.2带入公式1.1可得畸变后方程：
公式1.3中，(Xs，Ys，Zs)是拍摄点的空间坐标，(X，Y，Z)是目标点的空间坐标。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种应用于配网低压线路全景透明用户报装的天地一体化的影像采集方法，其特征在于：包括以下方法步骤：
S1：在空中采用无人机进行倾斜射影测量，倾斜射影测量的飞行参数包括高度、速度、拍摄间隔、航向间距和旁向间距，使用地面站软件进行航线规划和参数设定，飞行高度、地面分辨率及物理像元尺寸满足三角比例关系，在地面采用设备对关键区域进行倾斜射影测量；所述步骤S1中的倾斜射影测量可以对航拍中航摄相机的倾角引起的像片像点位移进行清除，消除地形起伏引起的投影差；
S2：空中测量时通过可见光相机可获得航拍影像数据，倾斜射影测量采集的数据包括各拍摄点的多角度影像信息和对应的POS数据，影像信息由五镜头相机获取，无人机搭载相机以恒定速度对地面进行等距拍照，采集到具有70%重叠率的相片，POS数据由飞控系统在相机拍照时生成，与相片一一对应，通过RTK定位模块获得空拍定位数据，将空拍定位数据和航拍影像数据结合可得到原始影像数据；所述步骤S2中的航拍影像数据经过空三加密、像对定向、DEM生产、微分纠正处理后可得到大比例高清地图；所述大比例高清地图还录入配网系统内的10kV系统出线图纸、10kV线路单线图、电网地理接线图和电测仪器仪表配置统计表；所述大比例高清地图成图后可进行地图切片，并将切片后的瓦片数据发布在系统平台，用于保证大比例高清地图加载的流畅性与影响分辨率的可分辨性；所述系统平台通过对包括但不限于新增线路杆塔、电表设备加装GPS定位模块，自动获取并上传设备位置信息，在电子地图上根据新增点位置及连接关系，自动生成新的拓扑连接图，实现单线图与实际物理连接图实时对应更新；
S3：地面测量时通过高端定位终端获得地拍定位数据，通过手持移动终端可获得关键区域影像，将地拍定位数据和关键区域影像集合可得到定向影像数据，定向影像数据允许最终用户在 2D 地图或 3D 场景中与从任意角度拍摄的影像进行交互并对其进行可视化，包括倾斜、气泡、街道侧位置、检查和 360 度影像；所述地拍定位数据通过实时定位和延时定位完成，实时定位通过在配网设备上集成定位芯片，实时获取设备在安装、迁改过程中的位置信息，将其自动录入到系统平台，并自动更新在高清地图中，实现配网设备实时定位功能，延时定位将配网台账中所有设备信息使用载波相位差分技术对设备进行位置信息测绘，获取设备的精确坐标、高程信息，将此信息更新在高清地图中，完成全设备定位图的首次更新；
S4：将原始影像数据进行三维快速建模处理，得到原始的快速三维模型，采用专业软件完成本次航测的后期GIS数据处理，软件建模对象为静态物体，辅以相机传感器属性、照片位置姿态参数和控制点信息，在进行空中三角测量计算、模型重建计算后，输出相应GIS成果，以供浏览或后期加工，将空拍定位数据和定向影像数据融合配准处理，得到融合二三维地图场景，从而实现影像采集。
2.根据权利要求1所述的一种应用于配网低压线路全景透明用户报装的天地一体化的影像采集方法，其特征在于：所述步骤S1中的设备包括高清摄像机和/或手机高清摄像头。
3.根据权利要求1所述的一种应用于配网低压线路全景透明用户报装的天地一体化的影像采集方法，其特征在于：所述大比例高清地图用于保证影像在多维度和多角度上的精细程度，满足配网拓扑透明化要求。
4.根据权利要求1所述的一种应用于配网低压线路全景透明用户报装的天地一体化的影像采集方法，其特征在于：所述步骤S1中，为获取建筑细部特征,采用多旋翼单镜头无人机,以环绕飞行方式采集影像数据,获取建筑侧面纹理,同时通过POS系统获取每张影像对应的位置及姿态信息，对于城市级大场景的多尺度影像采用垂直起降长航时固定翼无人机,搭载多镜头倾斜相机系统,对测区进行全覆盖倾斜影像数据获取，对区域内建筑高度较低的区域采用多旋翼无人机进行低空加密飞行,实现更高分辨率的倾斜影像采集,补充拍摄角度和细节。
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 电网规划中三维全景智能电网技术运用;肖建;《电子元器件与信息技术》;第4卷(第12期);122-123 * |
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