方向預(yù)測(cè)規(guī)則化的機(jī)載激光雷達(dá)建筑物正交輪廓線提取

在論述激光雷達(dá)技術(shù)原理的基礎(chǔ)上,針對(duì)激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)高密度高精度測(cè)量的特點(diǎn),根據(jù)電力巡線的測(cè)量技術(shù)需求,利用直升機(jī)作為空中搭載平臺(tái),同時(shí)結(jié)合gis與三維仿真技術(shù),設(shè)計(jì)了一條適應(yīng)于寧波市寧海地區(qū)的500kv超高壓送電線路安全巡線的合理方案,并進(jìn)行了工程實(shí)踐應(yīng)用,獲取了電力走廊dem和dom,快速搭建三維電力巡線與資產(chǎn)管理平臺(tái),取得了理想的效果。

本研究針對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)電力巡線進(jìn)行電力線安全檢測(cè)工作存在操作復(fù)雜、作業(yè)強(qiáng)度大的問題而開展。面對(duì)航空遙感影像資料實(shí)時(shí)獲取能力差以及有人機(jī)載雷達(dá)成本高的問題，借鑒國(guó)內(nèi)外無人機(jī)實(shí)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本文提出了將無人機(jī)與三維激光雷達(dá)結(jié)合使用的技術(shù)方案。經(jīng)過諸多點(diǎn)云分類以及曲線擬合方法的研究，最終確定在生產(chǎn)單位更為便捷高效的處理流程——將經(jīng)過預(yù)處理的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)首先采用漸進(jìn)分類法實(shí)現(xiàn)電力線鑒別，然后采用聚類采樣法對(duì)電力線快速擬合，實(shí)現(xiàn)電力線的自動(dòng)提取。

針對(duì)地面激光點(diǎn)云包含大量冗余數(shù)據(jù)、特征信息不明顯等缺點(diǎn),提出了一種自動(dòng)提取建筑物點(diǎn)云輪廓線的方法。首先基于主成分分析和熵函數(shù)計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的最佳鄰域,再根據(jù)幾何位置關(guān)系,濾除散亂點(diǎn)和平面中的點(diǎn),保留輪廓線點(diǎn)云。針對(duì)不同地面激光點(diǎn)云數(shù)據(jù),無需反復(fù)調(diào)整閾值。實(shí)驗(yàn)證明,該方法提取的建筑物點(diǎn)云輪廓線清晰完整,與現(xiàn)有方法提取的結(jié)果相比正確率有一定的提高,且冗余點(diǎn)云幾乎全部被濾除,自動(dòng)化程度高,具有良好的適用性。

機(jī)載lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)分布呈現(xiàn)離散化,掃描的目標(biāo)點(diǎn)云沒有明確的輪廓,而建筑物形狀呈現(xiàn)復(fù)雜化和多樣化,這給提取機(jī)載lidar數(shù)據(jù)中建筑物輪廓線帶來了困難。alphashapes算法的優(yōu)點(diǎn)在于無需知道點(diǎn)云中各點(diǎn)處的法向量及其他先驗(yàn)知識(shí)就能進(jìn)行處理,避免了插值算法帶來的誤差影響,對(duì)于少量點(diǎn)云缺失及數(shù)據(jù)冗余的情況,算法仍具有良好的穩(wěn)定性和適應(yīng)性。alphashapes方法可以得到較為精細(xì)的建筑物邊緣,且該算法適用于各種多邊形建筑物輪廓線的提取。

本文采用dgps和ppp兩種方法分別對(duì)不同區(qū)域三個(gè)架次的軌跡進(jìn)行解算并對(duì)比分析軌跡差異,結(jié)果顯示兩種方法解算的軌跡存在系統(tǒng)偏差:平面(ne)方向小于10cm,高程(h)方向ppp解算結(jié)果要大于dgps結(jié)果,差值約15~40cm。

介紹機(jī)載激光雷達(dá)的基本原理、系統(tǒng)特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域,并成功應(yīng)用于長(zhǎng)陽土家族自治縣城鎮(zhèn)土地調(diào)查中。實(shí)踐表明,lidar能夠顯著提高土地調(diào)查的效率,值得推廣。

提出了針對(duì)機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云的建筑物三維模型提取方法。首先通過濾波從點(diǎn)云中提取數(shù)字地形模型(dtm),再從數(shù)字表面模型(dsm)中剔除dtm影響,得到正規(guī)化數(shù)字表面模型(ndsm);然后通過高程濾波和雙邊濾波從ndsm中得到建筑物區(qū)域;在建筑物幾何形狀約定下,將建筑物分"層"處理,通過邊緣探測(cè)與規(guī)格化算法得到每"層"建筑物的邊緣;邊緣點(diǎn)坐標(biāo)構(gòu)成了建筑物三維模型的基礎(chǔ)。該方法借助數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)易于計(jì)算機(jī)處理的優(yōu)點(diǎn),能較為快速、準(zhǔn)確地提取建筑物三維模型,適合大規(guī)模、快速、對(duì)精度要求不高的lidar數(shù)據(jù)提取。最后通過數(shù)據(jù)驗(yàn)證了該方法的可行性及有效性。

對(duì)于同一項(xiàng)任務(wù),利用機(jī)載lidar技術(shù)來完成比用傳統(tǒng)技術(shù)手段完成更方便、更容易、更省時(shí)省力、更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,本文以筆者參與的某輸電線路設(shè)計(jì)工程為項(xiàng)目背景,以lidar技術(shù)在工程中的應(yīng)用為研究對(duì)象,研究探討了lidar在輸電線路優(yōu)化中的應(yīng)用模式,分析了數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)處理的流程,結(jié)合自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),給出了三點(diǎn)結(jié)論,全文是筆者工程實(shí)踐基礎(chǔ)上的理論升華,相信對(duì)同行能有所裨益。

該文以電力線路工程測(cè)量為研究對(duì)象,以lidar為電力線路測(cè)量的工具,首先探討了lidar的技術(shù)特點(diǎn),進(jìn)而分析了lidar技術(shù)應(yīng)用的方向,并結(jié)合具體實(shí)例,證明了lidar技術(shù)進(jìn)行電力線路的勘測(cè)設(shè)計(jì)技術(shù)上是可行的,精度是可以滿足設(shè)計(jì)要求的,可方便地進(jìn)行電力線路工程優(yōu)化選線,效率更高,操作更簡(jiǎn)便。

概述了機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及其工作原理,在此基礎(chǔ)上詳細(xì)描述了機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的特點(diǎn)和數(shù)據(jù)成果。結(jié)合我國(guó)電力建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀詳細(xì)介紹了激光雷達(dá)技術(shù)在電力線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),以中國(guó)渦輪研究院輸變電工程線路設(shè)計(jì)項(xiàng)目的未來介紹了該技術(shù)在實(shí)際工程項(xiàng)目中的應(yīng)用及帶來的效益,最后客觀分析該技術(shù),并對(duì)該技術(shù)在電力線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了展望。

通過無人機(jī)電力線巡檢試驗(yàn),提出應(yīng)用gps、glonass和bds多源融合的ppp技術(shù)并驗(yàn)證其生成的pos數(shù)據(jù)和三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)應(yīng)用于高壓電力線巡檢的可行性。采用不同策略的pos數(shù)據(jù)融合與解算,分析了基站差分pos數(shù)據(jù)與單gps系統(tǒng)下的pos數(shù)據(jù)、gps、glonass和bds多系統(tǒng)融合下的pos數(shù)據(jù)精度；分別用不同策略的pos數(shù)據(jù)生成三維點(diǎn)云,并統(tǒng)計(jì)分析與基站差分點(diǎn)云數(shù)據(jù)的偏差距離和分布情況。研究發(fā)現(xiàn):單gps所生成的點(diǎn)云數(shù)據(jù),距離偏差較大在20～40cm左右,且分布不均勻,偏差距離波動(dòng)較大,不能滿足電力線精細(xì)巡檢的要求；多源融合的ppp技術(shù)所生成的點(diǎn)云數(shù)據(jù),與基站差分下的點(diǎn)云數(shù)據(jù)距離偏差在x方向10cm,y方向6cm,z方向?yàn)?cm,點(diǎn)云數(shù)據(jù)分布均勻,穩(wěn)定,基本滿足電力線巡檢要求,且點(diǎn)云數(shù)據(jù)也可用于電力線的精細(xì)巡檢。

機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)就是一種綜合了全球定位技術(shù)、慣性測(cè)量技術(shù)以及激光掃描技術(shù)以及高精度控制技術(shù)手段的技術(shù)集合,通過主動(dòng)發(fā)射激光的方式獲得目標(biāo)的三維信息.此種技術(shù)是近年來攝影以及遙感領(lǐng)域中具有革命性代表的技術(shù)手段,也是現(xiàn)階段最為先進(jìn)的一種三維航空遙感技術(shù)手段.在電力線路設(shè)計(jì)中應(yīng)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)具有無可比擬的優(yōu)勢(shì),可以在根本上提升施工質(zhì)量.對(duì)此,本文主要對(duì)機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在電力線路上設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探究.

介紹了機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)及傳統(tǒng)電力選線的方法,闡述了機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在電力選線工程中的具體應(yīng)用優(yōu)勢(shì),主要體現(xiàn)在線路及立桿點(diǎn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、需要砍伐樹木的面積估算、房屋拆遷數(shù)量估算、樹木及房屋高度測(cè)量、實(shí)時(shí)斷面量測(cè)等方面。介紹了機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在安徽省電力線路設(shè)計(jì)項(xiàng)目中的應(yīng)用,相關(guān)的數(shù)據(jù)處理,以及基于arcgis用vb語言開發(fā)的真三維電力選線測(cè)圖系統(tǒng)。野外測(cè)量表明,應(yīng)用該系統(tǒng)選線能夠滿足電力選線的精度要求。最后客觀總結(jié)了該技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),同時(shí)指出該技術(shù)在未來具有的應(yīng)用前景。

一、引言近年來,我國(guó)掀起了鐵路建設(shè)高潮,建成了一批時(shí)速250和350km/h的高速鐵路。在今后的一段時(shí)間里,鐵路建設(shè)任務(wù)將十分繁重。鐵路工程勘測(cè)是勘察設(shè)計(jì)流程的首要工序。目前,鐵路勘測(cè)主要采用航空攝影測(cè)量方法測(cè)繪1∶2000地形圖,采用gps技術(shù)、全站儀及水準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行線路測(cè)量。該方法存在的主要問題是工作效率較低,在險(xiǎn)、難勘測(cè)工程環(huán)境下采用gps和全站儀進(jìn)行線路測(cè)量給

隨著我國(guó)全面改革的深化發(fā)展,電力領(lǐng)域的改革也有了進(jìn)一步深化。在電網(wǎng)的建設(shè)過程中,對(duì)電力線路的勘測(cè)就顯得比較重要。機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用就能對(duì)電力線路的勘測(cè)起到積極作用。本文主要就機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的內(nèi)涵以及技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)加以分析,然后對(duì)電力線路勘測(cè)當(dāng)中機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)具體的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)探究。

機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)是目前較為成熟的新型測(cè)量技術(shù),與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)相比,機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)具有以下特點(diǎn):首先,測(cè)量數(shù)據(jù)精度高、速度快、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理程度高、作業(yè)成本相對(duì)較低;另外,機(jī)載激光具有較強(qiáng)的穿透能力,對(duì)于地表植被稀疏的地形,其所獲數(shù)據(jù)的高程精度很高.正是由于以上特點(diǎn),它在山區(qū)輸電線路工程中被廣泛的應(yīng)用.本文概述了機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)原理,同時(shí)對(duì)其在輸電線路工程中的應(yīng)用進(jìn)行研究.

本文介紹了機(jī)載激光雷達(dá)的工作原理和系統(tǒng)構(gòu)成,并論述了電力線路工程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì),在此基礎(chǔ)上介紹了機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在國(guó)內(nèi)電力線路勘測(cè)設(shè)計(jì)中的成功應(yīng)用,實(shí)踐表明,機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)是目前最先進(jìn)的電力線路勘測(cè)測(cè)量方法。

隨著近些年來我國(guó)科技的快速發(fā)展,遙感領(lǐng)域也取得革命性成就,其中最為突出的當(dāng)屬機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù),并列入當(dāng)前最為先進(jìn)的三維遙感技術(shù)之列,本文將機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)作為根本切入點(diǎn)對(duì)其組成和原理進(jìn)行分析。近幾年來,隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展,越來越高的用電需求對(duì)國(guó)家電網(wǎng)帶來了嚴(yán)峻的考驗(yàn),如何保證電網(wǎng)運(yùn)輸穩(wěn)定以及電力運(yùn)輸安全也就成了重中之重。

機(jī)載lidar集gps、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)以及激光技術(shù)于一身,能夠快速、精確地獲取所需目標(biāo)的海量三維空間數(shù)據(jù)。lidar技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域是居全球?qū)Ш郊夹g(shù)之后的又一項(xiàng)技術(shù)革新。目前,機(jī)載lidar技術(shù)已廣泛應(yīng)用于眾多行業(yè),電力行業(yè)是其應(yīng)用發(fā)展的重要領(lǐng)域之一。就機(jī)載lidar技術(shù)在電力選址(線)、電力巡線方面的研究與應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)分析及總結(jié),對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。lidar技術(shù)作為遙感測(cè)量技術(shù)最新的研究熱點(diǎn),未來在電力工程方面具有很大的發(fā)展空間。

文章介紹了機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù),包括機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)組成、原理以及機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)等,隨后論述了機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用,最后展望了機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在我國(guó)電力行業(yè)中的應(yīng)用前景。

機(jī)載激光掃描系統(tǒng)是集成了gps、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(ins)和掃描激光測(cè)距系統(tǒng)并利用飛機(jī)作為運(yùn)行平臺(tái),來獲取地面的三維位置,進(jìn)而快速生成數(shù)字表面模型(dsm).隨著機(jī)載掃描激光測(cè)距系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展,獲取城市dsm數(shù)據(jù)也變得越來越快速,而且方便和經(jīng)濟(jì)可靠,地面激光點(diǎn)的密度也大大提高.目前國(guó)外激光掃描系統(tǒng)的激光點(diǎn)密度一般都達(dá)到了1～20點(diǎn)/m2,因此利用機(jī)載激光掃描系統(tǒng)獲取的城市dsm提取建筑物也漸漸受到重視.利用激光掃描數(shù)據(jù)提取建筑物可以分為兩大類,第一類是單純以獲取的機(jī)載激光測(cè)距數(shù)據(jù)來提取建筑物,第二類是融合激光測(cè)距數(shù)據(jù)和其他相關(guān)信息的建筑物提取,如融合航空影像、融合ikonos高分辨率衛(wèi)星影像來提取建筑物.本文對(duì)國(guó)際上利用機(jī)載激光掃描測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行建筑物提取的最新研究進(jìn)展進(jìn)行了一些分析,同時(shí)也給出了應(yīng)用我國(guó)研制的機(jī)載激光掃描數(shù)據(jù)提取建筑物的試驗(yàn)研究和初步結(jié)果.

從機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)的組成、工作原理兩方面,詳細(xì)介紹了機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù),對(duì)機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在電力優(yōu)化選線和電力巡線中的應(yīng)用進(jìn)行了探討,并對(duì)機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用前景進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。