摘要：随着科技的持续进步，输变电工程领域正积极寻求新技术的应用，以提升工程建设及运维的效率与质量。混合现实（MR）技术，作为一项融合虚拟三维数字模型与真实环境的前沿技术，逐渐在输变电工程中展现出其巨大潜力。通过将航拍获取的真实场景数据与三维数字化模型进行实景合成，为输变电工程的站区选址、规划设计、施工建设以及运维管理提供了更为直观和准确的信息支持。

关键词：无人机航拍，三维数字化模型，实景融合

1.引言

现代输变电设计是一个系统工程，它不仅仅涉及到技术层面的考量，还需要综合考虑包括环境、社会、经济等多方面的影响因素。在线路选线上，传统的现场踏勘方式虽然直观，但工程投入的人力成本较高，面对线路路径长、地理条件复杂的区域时，现场人员的踏勘的工作效率往往会降低，且容易出错。此外，现场踏勘人员的个人安全，也往往受到威胁，特别是在恶劣天气或偏远地区。因此，现代输变电设计需要采用更加高效、安全的技术手段来优化这一过程。

在方案设计时，如何处理好新建工程与既有线路、障碍物及周边地物的关系也是设计的一大挑战。设计团队必须深入分析各种因素，包括地形地貌、生态敏感区域、以及可能的社会影响等，以确保工程的顺利进行，同时最大限度地减少对环境的破坏。

为攻克上述难题，依托于混合现实技术，将输变电设计成果与无人机航拍实景进行融合，实现了二维设计图纸与三维现实空间的无缝对接。这不仅提升了路径选择和设计方案的优化效率，还助力决策者更深入地理解工程对环境的潜在影响，进而作出更加科学和合理的决策。通过这种创新方法，可以有效降低人力成本，提高工作效率，并且在一定程度上保障了现场踏勘人员的安全，特别是在恶劣天气或偏远地区。

2.主要应用技术

（1）无人机航拍技术：这项技术利用无人机搭载的高清摄像设备，从空中对地面进行拍摄，能够捕捉到传统摄影难以达到的视角和景象。无人机航拍技术广泛应用于地理测绘、城市规划、农业监测、灾害评估以及电影和广告制作等领域，为人们提供了全新的视觉体验和数据收集手段。

（2）混合现实技术（MR），这是一种将虚拟世界与现实世界相结合的技术，它通过增强现实（AR）和虚拟现实（VR）的融合，创造出一个既包含真实环境又包含虚拟物体的交互式体验。混合现实技术在教育、医疗、设计、游戏等多个领域展现出巨大的潜力，它能够提供更加丰富和直观的信息展示方式，极大地增强了用户的沉浸感和互动性。

（3）轨迹反求技术：通过计算分析反求出航拍视频中地物轨迹点和摄像机的运动轨迹数据，这项技术能够将现实场景的航拍视频与三维设计成果进行深度整合。通过这种融合，虚实结合的展示方式不仅立体直观，而且能够更加生动地展示设计方案，为决策者和参与者提供了一个全面了解项目设计的平台。

3.主要应用场景

（1）规划设计阶段：在输变电工程规划设计阶段，设计人员需要综合考虑线路路径、地形地貌、周边环境等多种因素。通过混合现实技术，将航拍获取的真实地形影像与三维数字化的输电线路模型进行合成展示。设计人员可以直观地查看不同线路规划方案在实际环境中的效果，包括线路与周边建筑物、道路、自然保护区等的空间关系，提前评估方案的可行性与合理性。例如，山东某设计研究院在高地500 千伏输电线路工程路径评审中，采用该融合技术，将待建工程建筑三维模型与无人机航拍影像信息相融合，展示线路整体走向、杆塔参数以及与实际地理特点的关系，方便专家评审，大大提高了路径规划的科学性，减少了因传统二维图纸信息不直观导致的规划失误。

（2）施工建设阶段：在施工过程中，施工人员可以利用混合现实技术实时查看施工图纸与实际施工现场的对应关系。将三维数字化的施工模型与现场航拍画面相结合，施工人员能够清晰地了解每个施工步骤的具体位置和要求，如杆塔基础的挖掘位置、导线的架设路径等。这有助于施工人员准确施工，减少施工误差，提高施工效率。

（3）运维管理阶段：在输变电工程运维管理中，混合现实技术的应用能够实现更加高效的巡检与故障诊断。运维人员结合航拍获取的场景数据和预先建立的三维数字化模型，能够快速识别杆塔、导线等设施的异常状态，如杆塔倾斜、导线断股、绝缘子污秽等。设备的历史数据和实时监测数据也可以以虚拟信息的形式叠加在现实场景中，为运维人员提供全面的设备状态信息，帮助其准确判断故障原因并制定维修方案。

4.应用成效

（1）提高信息获取的准确性与全面性

传统的输变电工程信息获取方式往往存在信息不完整、不准确的问题。二维图纸难以全面展示复杂的地理环境和设施空间关系，人工巡检容易受到主观因素和视野限制。而混合现实技术通过航拍与三维数字化模型实景合成，能够将真实场景与虚拟模型深度融合，为工程人员提供全方位、多角度、实时准确的信息。无论是在规划设计阶段对线路路径的评估，还是在运维阶段对设备状态的监测，都能获取更加全面和准确的信息，减少因信息误差导致的决策失误和运维漏洞。

（2）提升工程各阶段的沟通协作效率

在输变电工程中，涉及多个专业领域和参与方，如设计单位、施工单位、运维单位以及政府部门等。混合现实技术提供了一个直观、可视化的沟通平台，各方人员可以基于相同的实景合成场景进行交流讨论。在规划设计方案评审时，设计人员能够通过混合现实展示，让非专业人员也能清晰理解设计意图，政府部门可以直观评估工程对环境、周边设施的影响，施工单位可以提前了解施工难点和重点，从而促进各方之间的有效沟通，减少沟通成本，提高工程协作效率。

（3）降低工程成本与风险

从工程成本角度来看，混合现实技术在规划设计阶段可以帮助优化线路路径，减少不必要的拆迁和环境改造费用；在施工阶段能够提高施工准确性，减少施工错误和返工，节约人力、物力成本；在运维阶段能够及时发现设备隐患，避免因设备故障导致的大面积停电损失。从风险角度，通过虚拟演示和培训，施工人员和运维人员能够提前熟悉操作流程和应对突发情况，降低施工和运维过程中的安全风险。例如，高地500 千伏线路工程采用该融合技术后，线路设计人员现场勘察时间减少 50%，路径绘制时间减少 25%，大幅降低了人力成本和时间成本，同时也减少了设计人员外出作业的安全风险。

5.结语

混合现实技术航拍与三维数字化模型实景合成在输变电工程中的应用，为该领域带来了全新的工作模式和发展机遇。通过在规划设计、施工建设和运维管理等阶段的应用，能够显著提高工程效率、降低成本、提升工程质量和安全性。未来，混合现实技术有望与人工智能、大数据等技术进一步融合，实现更加智能化、自动化的输变电工程全生命周期管理。例如，利用人工智能算法对混合现实场景中的设备状态进行自动识别和预警，通过大数据分析优化输变电工程的规划和运维策略。相信在不久的将来，混合现实技术将成为输变电工程领域不可或缺的关键技术，推动行业向数字化、智能化方向持续发展。

参考文献：

[1] 李明， 王伟. 混合现实技术在工程设计中的应用探索[J]. 工程设计学报， 2020， 27（3）： 345-352.

[2] 张华， 赵雷. 无人机航拍技术在地理测绘中的应用[J]. 测绘科学， 2019， 44（5）： 178-184.