基于GPS与单目SLAM紧耦合的输电通道正射影像图实时与事后生成方法

doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.1104

测绘通报 ›› 2025, Vol. 0 ›› Issue (11): 22-26,33.doi: 10.13474/j.cnki.11-2246.2025.1104

基于GPS与单目SLAM紧耦合的输电通道正射影像图实时与事后生成方法

陈静川¹, 包若愚¹, 罗超玮¹, 刘雪丹², 邓百川¹, 雷明²

1. 南方电网通用航空服务有限公司, 广东广州 510700;
2. 成都纵横自动化技术股份有限公司, 四川成都 610213

收稿日期:2025-03-24 发布日期:2025-12-04
作者简介:陈静川(1996—),女,硕士,主要研究方向为电气工程。E-mail:2322582934@qq.com
基金资助:
南方电网公司科技项目(CTJTKJXM2024023)

Real-time and post-production methods of orthophoto maps of power transmission channels based on tight coupling of GPS and monocular SLAM

CHEN Jingchuan¹, BAO Ruoyu¹, LUO Chaowei¹, LIU Xuedan², DENG Baichuan¹, LEI Ming²

1. China Southern Power Grid General Aviation Services Company Limited, Guangzhou 510700, China;
2. Chengdu JOUAV Automation Tech Co., Ltd., Chengdu 610213, China

Received:2025-03-24 Published:2025-12-04

摘要/Abstract

摘要： 在遇到洪水、火灾、泥石流等应急情况时,快速查明输电通道灾情是电网自然灾害应急处置的首要任务。然而,传统的正射影像生成技术无法满足应急的实时性需求,且基于现有技术对于长带状输电通道实时生成正射影像方法的研究相对较少,缺乏系统性的解决方案。本文提出了一种基于GPS与单目SLAM紧耦合的技术方法,通过给SLAM系统增加真实地理信息尺度和位姿,并采用局部和全局优化改进算法,解决了传统拼接算法中的误差累积问题。利用动态Delaunay三角化和正射校正算法,并针对输电线路长带状的特点,采用实时与事后相结合的正射影像生成策略,优化视频拼接流程,确保生成的影像具有实时性和较高的分辨率。消融试验表明,利用本文提出的系统性解决方案生成的模型,有效减少了正射影像图中的边缘尖刺、空洞和影像扭曲等现象,效果优于单一SLAM模型。相较于传统的Pix4D软件,本文方法在相同条件下,事后正射影像生成效率提升了34.64倍,正射影像图完整性提升了70.59个百分点。

关键词: 固定翼无人机, 电网应急, 输电通道, 视频拼接, 正射影像图, 单目SLAM, GPS紧耦合

Abstract: When encountering emergencies such as floods,fires,and mudslides,quickly identifying the disaster situation in the transmission channel is the primary task of the power grid's natural disaster emergency response.However,the traditional orthophoto image generation technology cannot meet the real-time requirements of emergency response.The existing technology has relatively few studies on the real-time generation of orthophoto images for long strip transmission channels,and lacks a systematic solution.This study proposes a monocular SLAM technology based on GPS tight coupling.By adding real geographic information scale and pose to the SLAM system,and using local and global optimization improved algorithms,the cumulative error problem in the traditional stitching algorithm is solved.Using dynamic Delaunay triangulation and orthorectification algorithms,and targeting the long strip characteristics of transmission lines,this paper adopts a real-time and post-event orthophoto generation strategy to optimize the video stitching process and ensure that the generated images have real-time and high resolution.The ablation experiment shows that the model generated by the systematic solution proposed in this paper effectively reduces the edge spikes,holes and image distortion in the orthophoto image,and the effect is better than a single SLAM model.Compared with the traditional Pix4D software,under the same conditions,the efficiency of post-orthophoto generation is increased by 34.64 times,and the integrity of orthophoto is increased by 70.59 percentage points.

Key words: fixed-wing UAV, power grid emergency, power transmission channel, video stitching, orthophoto, monocular SLAM, GPS tight coupling

中图分类号:

P237

陈静川, 包若愚, 罗超玮, 刘雪丹, 邓百川, 雷明. 基于GPS与单目SLAM紧耦合的输电通道正射影像图实时与事后生成方法[J]. 测绘通报, 2025, 0(11): 22-26,33.

CHEN Jingchuan, BAO Ruoyu, LUO Chaowei, LIU Xuedan, DENG Baichuan, LEI Ming. Real-time and post-production methods of orthophoto maps of power transmission channels based on tight coupling of GPS and monocular SLAM[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2025, 0(11): 22-26,33.

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基于GPS与单目SLAM紧耦合的输电通道正射影像图实时与事后生成方法

Real-time and post-production methods of orthophoto maps of power transmission channels based on tight coupling of GPS and monocular SLAM

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