平原地区谷歌地球辅助短距离输电线路平断面测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种平原地区谷歌地球辅助短距离输电线路平断面测量方法。具体步骤如下：步骤S01，沿输电线路路径截取谷歌地球影像；步骤S02,外业测量与调绘；步骤S03，影像纠正；步骤S04，按一定的规则进行影像数字化；步骤S05，外业数据与数字化矢量数据融合，平断面自动生成；步骤S06塔位测量与平断面修测。本发明针对平原地区短距离输电线路的勘测设计，提供一种将谷歌地球影像信息与外业测量数据融合快速化的转化成道亨SLCAD数据成果的方法，提高了工作效率、减轻了外业劳动强度。
【专利说明】平原地区谷歌地球辅助短距离输电线路平断面测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及输电线路勘测设计领域，具体涉及一种平原地区短距离的输电线路利用谷歌地球进行平断面辅助测量的方法。
【背景技术】
[0002]输电线路勘测设计通常采用航空摄影测量的方法，即根据可研等前期阶段设计人员提供的输电线路路径方案，通过航空摄影获取线路走廊一定重叠度的数字影像，在VirtuoZo等数字摄影测量工作站中利用外业像控测量进行空中三角测量加密，经数据处理获取三维立体模型，在此基础上进行输电线路的勘测设计。但该技术存在一定的局限性。首先，航测影像宽幅较少，一条输电线路通常需要覆盖多条航带影像，这样为满足有关规范的要求，通常要布设大量的像控点。其次，受天气及空中管制等因素的制约，有时航飞无法实施。再次，对于距离较短的输电线路(小于10km)，由于航飞成本的原因通常不采用航空摄影测量。
[0003]利用GPS RTK或C0RS、全站仪等方式进行全野外数字测图是目前短距离输电线路平断面测量的主要方法。但该方法需要较多的人力、物力，且效率低下，在工程比较紧急的情况下无法满足业主的要求。
[0004]近年来，谷歌地球(Goole Earth)已广泛应用输电线路线路前期选线等勘测设计阶段，在部分地区特别是经济发达的省份谷歌地球影像分辨率较高、现势性较好，若能充分利用这部分影像，采用一定的技术则应该能够辅助施工图阶段的平断面测量工作。
[0005]道亨SLCAD架空送电线路平断面处理系统虽广泛应用于输电线路的勘测设计，但其在图形交互操作等方面较差。AutoCAD图形交互性强，且测量人员比较习惯于采用AutoCAD测图，但设计人员需要使用SLCAD架空送电线路平断面处理系统进行设计。
[0006]在地形图数字化成果转换成道亨SLCAD成果方面，内蒙古电力勘测设计院提出了一种将地形图数据格式转换为架空线路格式的方法[专利号CN 102236708 ]，其主要是利用南方CASS的数据文件进行地形图与架空线路格式的转换，这种方式对地物复杂的地区的转换并不方便，也没有涉及到常见平原地区的沟河断面、房屋断面及交叉跨越的转换。
【发明内容】
[0007]针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种适用于平原地区谷歌地球(Goole Earth)辅助短距离输电线路平断面测量的方法，其可以在输电线路无法进行航空摄影测量的情况下代替全野外数字测图，实现输电线路平断面测量内外业的一体化，实现将外业数据与影像数字化成果自动转换成道亨SLCAD架空送电线路平断面成果，极大的提高了平断面测量的效率。本发明技术方案为:
为达到上述目的，本发明采用以下技术与方案:
一种平原地区谷歌地球辅助短距离输电线路平断面测量方法，包括以下步骤:
步骤S01，截取谷歌地球影像:读取谷歌地球选线文件，谷歌地球选线文件一般为KML文件。设定沿线路边界宽度、截图高度和延迟时间，沿输电线路路径截取谷歌地球影像。
[0008]步骤S02，外业测量与调绘:包括像控点测量、交叉跨越调绘测量、房屋调绘测量、定线测量和关键地物测量；外业测量与调绘具体包括:
(1)像控点测量
像控点为特征分明且容易辨别的特征点，包括道路拐角、田埂交叉和房角物点，所述像控点沿输电线路路径两侧均匀布设，如果整条输电线路截取的影像有多张，则在影像接边处布设若干像控点；
(2)交叉跨越调绘测量
地下管线、IOkV及以下等级的电力线和通讯线根据地物的相对位置进行判断调绘平面位置与跨越高度，对输电线路塔位有影响的地物则实测平面位置；35kV及以上的交叉跨越测量平面位置通过GPS实测，跨越高度通过全站仪测量的方式获取。
[0009]( 3 )房屋调绘测量
对于不涉及拆房的输电线路工程，且楼层不高于限定高度，根据截取影像调绘房屋的楼层和房高，如果楼层高于限定高度，实测房屋高度后，进行调绘测量，房屋限高可根据当地楼房的一般高度限定，例如限定高度为13米；
对于不涉及拆房的输电线路工程，实测拆房线范围内的房屋和房高；
(4)定线测量
根据所述谷歌地球选线文件提供的转角WGS84坐标，通过坐标转换成地方坐标实地进行调整与定线测量，获取转角的精确平面坐标和高程，根据转角坐标在每个耐张段之间布设的直线桩位，控制断面高程；
转角定线及桩位测量点、外业调绘测量及校核点、补充碎步点，这些点作为平断面绘制的平面及高程控制点；采用分级控制的原则，转角等级最高、其次是直线桩、再次是碎步点。
[0010](5)关键地物测量
对截取影像无法表达且对输电线路勘测设计有影响的地物地貌进行外业现场测量和校核，主要包括高等级公路及其地面高度、水系的梗高和距离线路中心较近的点状地物。
[0011]步骤S03，影像纠正:根据所述外业测量获取的像控点测量数据，通过影像纠正方法对截取影像进行影像纠正，获取纠正影像；影像纠正方法包括应用ENVI或者ERDAS软件进行影像纠正；所述影像纠正所需像控点的个数与影像纠正的方法有关，平原地区常采用几何纠正。
[0012]步骤S04，影像数字化=AutoCAD环境下插入所述纠正影像并配准影像，将外业测量的散点数据导入至AutoCAD中，生成AutoCAD数字化影像。
[0013]步骤S05，外业数据与数字化数据融合，生成平断面图:将所述AutoCAD数字化影像按照数字化与外业测量数据融合规则转换成道亨SLCAD平断面图。
[0014]步骤S06，塔位测量与平断面修测:根据所述道亨SLCAD平断面图进行杆塔预排位，根据所述杆塔预排位进行外业定塔位测量，并对塔位附近的平断面在SLCAD中进行调整修测。
[0015]较优地，步骤S05数字化与外业测量数据融合规则包括:
(O建立居民地、水系、道路、地类界地物类别的图层，按图层进行数字化；
(2)注记高于I层的房屋，将外业实测的楼高赋值于房屋中； (3)水系绘制包括分单线沟、双线沟和4点断面塘绘制；
(4)墓穴、路灯和井等点状地物，直接绘制成点或者绘制成图块形式的地形图标准比例符号;
(5)外业调绘与测量的高压跨越、380v、10kV、通讯线、地下管线、点状地物导入AutoCAD后分层绘制。
[0016]较优地，步骤S05将AutoCAD数字化影像转换成道亨SLCAD平断面图通过VisualC#、AutoCAD ActiveX技术编程，根据拓扑关系自动生成前后沟断面、塘断面、河断面、房屋断面和交叉跨越断面。
[0017]与现有技术相比，本发明有益效果为:本发明针对因天气、空中管制等原因无法进行航空摄影测量的情况下，改变过去必须进行全野外数字测图的方式，只需外业测量少量的地形点即可实现输电线路平断面的自动生成。本发明方法与全野外数字测图相比工作效率得到了大幅提高、减轻了外业人员的劳动强度，经济效益与社会效益明显，适用于平原地区的较短距离的输电线路的勘测设计领域。
[0018]进一步地，本发明对于输电线路小范围的转角调整的情况，可不用进行外业测量自动生成道亨SLCAD平断面，方便快捷。
[0019]进一步地，本发明对于输电线路一定范围内的转角调整，仍具有重复利用的价值，避免了重复劳动。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明流程示意图；
图2为采用沿线路路径截取的谷歌地球影像；
图3为利用像控点对影像进行几何多项式纠正及其误差；
图4为平断自动化测图系统的设计；
图5为外业数据与地形数据融合，数据初步处理的功能界面；
图6为平原地区四点断面塘的数字化；
图7为四点断面塘数字化后自动转换化道亨SLCAD平面及断面的情况；
图8为四点断面塘SLCAD文本格式数据；
图9为批量生成主要交叉跨越的功能界面；
图10为交叉跨越SLCAD数据文件；
图11为交叉跨越SLCAD平断面图；
图12为房屋批量设置与单一设置界面；
图13为平原地区某输电线路利用影像及外业融合数据全自动生成SLCAD平断面图的效果。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图和实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。
[0022]如图1所示，一种平原地区谷歌地球辅助短距离输电线路平断面测量方法，包括以下步骤:
步骤S01，截取谷歌地球影像:读取谷歌地球选线文件，设定沿线路边界宽度、截图高度和延迟时间，沿输电线路路径截取谷歌地球影像；
步骤S02，外业测量与调绘:包括像控点测量、交叉跨越调绘测量、房屋调绘测量、定线测量和关键地物测量；
步骤S03，影像纠正:根据所述外业测量获取的像控点测量数据，通过影像纠正方法对截取影像进行影像纠正，获取纠正影像；
步骤S04，影像数字化=AutoCAD环境下插入所述纠正影像并配准影像，将外业测量的散点数据导入至AutoCAD中，生成AutoCAD数字化影像；
步骤S05，外业数据与数字化数据融合，生成平断面图:将所述AutoCAD数字化影像按照数字化与外业测量数据融合规则转换成道亨SLCAD平断面图；
步骤S06，塔位测量与平断面修测:根据所述道亨SLCAD平断面图进行杆塔预排位，根据所述杆塔预排位进行外业定塔位测量，并对塔位附近的平断面在SLCAD中进行调整修测。
[0023]如图2所示，读取线路设计提供的KML文件，该地区谷歌地球影像为高分辨率的Digital Globel影像。确定线路路径的宽度为2km，设置对应的截图高度为350米、延迟时间为300ms ο
[0024]采用二次多项式，共布设和测量了 6个像控点。图3列出像控点与同名像点的均方根误差一RMS均小于0.5个像素，纠正精度良好。
[0025]转角定线及桩位测量、外业调绘测量及校核、补充碎步点测量,这些点作为平断面绘制的平面及高程控制点；采用分级控制的原则，转角等级最高、其次是直线桩、再次是碎步点。
[0026]中心断面、房屋、道路及交跨线的地面高程控制根据上述控制点高程分级控制；对于地物有高程值的按其实际高程绘制，没有高程的根据控制级按照线路里程的远近以控制点的高程为准。
[0027]在AutoCAD中插入纠正影像并根据格网线配准，按照道路、水系、居民地、点状物
建立图层。
[0028]根据外业测量与调绘数据及影像数字化成果自动生成SLCAD的系统设计如图4所
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[0029]如图5所示，导入线路转角坐标、桩位坐标及其他外业碎步点与影像融合，设置测图范围左右各50米，设置起始里程为O。
[0030]对影像中的道路、水系、居民地按规则数字化。图6示出了平原地区典型的四点断面塘(沟、河)的数字化。
[0031]与常见的地形图中水系绘制不同的是输电线路平断面图只关心线路中心两侧50米的水系形状，一般中心位置及附近15米内要求精确超出部分可以草绘，因此将其绘制成一个对象即一条多义线，计算中心断面点的里程后进行排序确定对应断面编码。
[0032]图7示出了，上述水系在SLCAD中对应平断面的自动生成效果。
[0033]除中心断面外，其他点设置点编码与连线编码均为“0”，图8给出了上述水系在SLCAD中对应平断面的文本数据。
[0034]对外业调绘的批量380v、10kV及通讯线在对应图层中按多义线进行数字化。
[0035]根据转角等外业测量坐标计算380v、10kV及通讯线中心跨越处里程及高程，如图9根据自定义的默认跨越高度分别架高Sm、IIm及6m，根据图层分别定义其杆型编码为“10”、“13”及“1”，定义其连线编码为“31”、“32”及“40”，连接点分别为各交跨线的端点，SLCAD文本数据文件见图10所示。
[0036]SLCAD交叉跨越平断面如图11所示。
[0037]房屋数字化以闭合多义线(不闭合的房屋系统会检查并自动闭合)绘制在对应的图层，在闭合多义线内注记楼层数，I层楼不用注记、注记为“2”的房屋将根据默认设置房高批量生成、其他楼层的房屋手工拾取后根据实测高度逐一生成，图12批量与手工绘制5点断面房示意。
[0038]墓穴、路灯点状符号地物，以地形图形式的比例尺符号分层进行数字化，计算中心点的里程与偏距，设置对应点编码为“317”、“256”。
[0039]图13示平原地区典型线路全自动生成SLCAD平断面图的情况。
[0040]设计人员根据绘制的SLCAD，进行杆塔排位，确定直线塔位里程。
[0041]测绘人员根据塔位里程，外业GPS实地定塔与测量，获取精确塔位高程。
[0042]根据精确的塔位高程，对直线塔位附近的断面及塔位附近可能遗漏的地物进行调整和补测，完成平断面图的修测工作。
[0043]本发明针对平原地区短距离输电线路的勘测设计，提供一种将谷歌地球影像信息与外业测量数据融合快速化的转化成道亨SLCAD数据成果的方法，提高了工作效率、减轻了外业劳动强度。
[0044]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种平原地区谷歌地球辅助短距离输电线路平断面测量方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤S01，截取谷歌地球影像:读取谷歌地球选线文件，设定沿线路边界宽度、截图高度和延迟时间，沿输电线路路径截取谷歌地球影像； 步骤S02，外业测量与调绘:包括像控点测量、交叉跨越调绘测量、房屋调绘测量、定线测量和关键地物测量； 步骤S03，影像纠正:根据所述外业测量获取的像控点测量数据，通过影像纠正方法对截取影像进行影像纠正，获取纠正影像； 步骤S04，影像数字化=AutoCAD环境下插入所述纠正影像并配准影像，将外业测量的散点数据导入至AutoCAD中，生成AutoCAD数字化影像； 步骤S05，外业数据与数字化数据融合，生成平断面图:将所述AutoCAD数字化影像按照数字化与外业测量数据融合规则转换成道亨SLCAD平断面图； 步骤S06，塔位测量与平断面修测:根据所述道亨SLCAD平断面图进行杆塔预排位，根据所述杆塔预排位进行外业定塔位测量，并对塔位附近的平断面在SLCAD中进行调整修测。
2.根据权利要求1所述的平原地区谷歌地球辅助短距离输电线路平断面测量方法，其特征在于:所述步骤S02外业测量与调绘具体包括以下步骤: (1)像控点测量 像控点为特征分明且容易辨别的特征点，包括道路拐角、田埂交叉和房角物点，所述像控点沿输电线路路径两侧均匀布设，如果整条输电线路截取的影像有多张，则在影像接边处布设若干像控点； (2)交叉跨越调绘测量 地下管线、10kV及以下等级的电力线和通讯线根据地物的相对位置进行判断调绘平面位置与跨越高度，对输电线路塔位有影响的地物则实测平面位置；35kV及以上的交叉跨越测量平面位置通过GPS实测，跨越高度通过全站仪采用极坐标法测量的方式获取； (3)房屋调绘测量 对于不涉及拆房的输电线路工程，楼层不高于限定高度的房屋，根据截取影像调绘房屋的楼层和房高，如果楼层高于限定高度，实测房屋高度后，进行调绘测量； 对于涉及拆房的输电线路工程，应实测拆房线范围内的房屋和房高； (4)定线测量 根据所述谷歌地球选线文件提供的转角WGS84坐标，通过坐标转换成地方坐标实地进行调整与定线测量，获取转角的精确平面坐标和高程控制点，根据转角坐标在每个耐张段之间布设的直线桩位，控制断面高程； (5)关键地物测量 对截取影像无法表达且对输电线路勘测设计有影响的地物地貌进行外业现场测量和校核，主要包括高等级公路及其地面高度、水系的梗高和距离线路中心较近的点状地物。
3.根据权利要求2所述的平原地区谷歌地球辅助短距离输电线路测量方法，其特征在于:所述(4)定线测量中平面坐标和高程控制点为转角定线及桩位测量点、外业调绘测量及校核点、补充碎步点。
4.根据权利要求2所述的平原地区谷歌地球辅助短距离输电线路测量方法，其特征在于:所述(4)定线测量中控制断面高程的原则为采用分级控制的原则，具体分级包括转角等级为等级最闻，其次是直线粧，碎步点为最低等级。
5.根据权利要求1所述的平原地区谷歌地球辅助短距离输电线路测量方法，其特征在于:所述步骤S05数字化与外业测量数据融合规则包括: 建立居民地、水系、道路、地类界地物类别的图层，按图层进行数字化； 注记高于I层的房屋，将外业实测的楼高赋值于房屋中； 水系绘制包括分单线沟、双线沟和4点断面塘绘制； 点状地物直接绘制成点或者绘制成图块形式的地形图标准比例符号； 外业调绘与测量的380v、IOkV低压电力线、通讯线、地下管线及点状地物导入AutoCAD后分层绘制。
6.根据权利要求1所述的平原地区谷歌地球辅助短距离输电线路测量方法，所述步骤S03影像纠正方法包括应用ENVI或者ERDAS软件进行影像纠正；所述影像纠正所需像控点的个数与影像纠正的方法有关，平原地区常采用几何纠正。
7.根据权利要求1所述的平原地区谷歌地球辅助短距离输电线路测量方法，其特征在于:所述步骤S05将AutoCAD数字化影像转换成道亨SLCAD平断面图通过Visual C#、AutoCAD ActiveX技术编程，根据拓扑关系自动生成前后沟断面、塘断面、河断面、房屋断面和交叉跨越断面。
8.根据权利要求1所述的平原地区谷歌地球辅助短距离输电线路测量方法，其特征在于:所述谷歌地球选线文件为KML文件。
【文档编号】G01C7/00GK103791886SQ201410016974
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日
【发明者】陈正宇, 李欣, 徐君民, 王骢 申请人:江苏省电力设计院