機載激光雷達技術(shù)在電力線路設(shè)計中的運用

本文介紹了機載激光雷達的工作原理和系統(tǒng)構(gòu)成,并論述了電力線路工程設(shè)計的特點及發(fā)展趨勢,在此基礎(chǔ)上介紹了機載激光雷達技術(shù)在國內(nèi)電力線路勘測設(shè)計中的成功應(yīng)用,實踐表明,機載激光雷達技術(shù)是目前最先進的電力線路勘測測量方法。

對于同一項任務(wù),利用機載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、更省時省力、更容易實現(xiàn)自動化,本文以筆者參與的某輸電線路設(shè)計工程為項目背景,以lidar技術(shù)在工程中的應(yīng)用為研究對象,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)合自己的實踐經(jīng)驗,給出了三點結(jié)論,全文是筆者工程實踐基礎(chǔ)上的理論升華,相信對同行能有所裨益。

該文以電力線路工程測量為研究對象,以lidar為電力線路測量的工具,首先探討了lidar的技術(shù)特點,進而分析了lidar技術(shù)應(yīng)用的方向,并結(jié)合具體實例,證明了lidar技術(shù)進行電力線路的勘測設(shè)計技術(shù)上是可行的,精度是可以滿足設(shè)計要求的,可方便地進行電力線路工程優(yōu)化選線,效率更高,操作更簡便。

通過無人機電力線巡檢試驗,提出應(yīng)用gps、glonass和bds多源融合的ppp技術(shù)并驗證其生成的pos數(shù)據(jù)和三維點云數(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)生成三維點云,并統(tǒng)計分析與基站差分點云數(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,偏差距離波動較大,不能滿足電力線精細巡檢的要求；多源融合的ppp技術(shù)所生成的點云數(shù)據(jù),與基站差分下的點云數(shù)據(jù)距離偏差在x方向10cm,y方向6cm,z方向為4cm,點云數(shù)據(jù)分布均勻,穩(wěn)定,基本滿足電力線巡檢要求,且點云數(shù)據(jù)也可用于電力線的精細巡檢。

現(xiàn)階段采取傳統(tǒng)的航空攝影測量方式的超高壓電力線路測量,仍存在無法穿透植被覆蓋地區(qū)直接獲得地面高程,也不能準確測量植被高度的問題。激光雷達是20世紀最重要的技術(shù)之一。由于激光雷達能夠穿透植被覆蓋層,而且有的激光系統(tǒng)集成gps、imu等設(shè)備,可以快速獲取地形、地貌數(shù)據(jù),獲取植被高度數(shù)據(jù),是工程測繪的全新手段。中南電力設(shè)計院于2006年5月在羅平至百色二回500kv緊湊型輸電線路勘測設(shè)計工程中,運用激光雷達技術(shù)進行了生產(chǎn)實驗,并且同常規(guī)勘測設(shè)計模式進行比較,實踐結(jié)果表明激光雷達系統(tǒng)的精度基本能夠達到設(shè)計要求,取得了較好的效果。

本研究針對現(xiàn)有傳統(tǒng)電力巡線進行電力線安全檢測工作存在操作復雜、作業(yè)強度大的問題而開展。面對航空遙感影像資料實時獲取能力差以及有人機載雷達成本高的問題，借鑒國內(nèi)外無人機實用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，本文提出了將無人機與三維激光雷達結(jié)合使用的技術(shù)方案。經(jīng)過諸多點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)過預處理的激光點云數(shù)據(jù)首先采用漸進分類法實現(xiàn)電力線鑒別，然后采用聚類采樣法對電力線快速擬合，實現(xiàn)電力線的自動提取。

在論述激光雷達技術(shù)原理的基礎(chǔ)上,針對激光雷達點云數(shù)據(jù)高密度高精度測量的特點,根據(jù)電力巡線的測量技術(shù)需求,利用直升機作為空中搭載平臺,同時結(jié)合gis與三維仿真技術(shù),設(shè)計了一條適應(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,并進行了工程實踐應(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,取得了理想的效果。

介紹了機載激光雷達技術(shù)及傳統(tǒng)電力選線的方法,闡述了機載激光雷達技術(shù)在電力選線工程中的具體應(yīng)用優(yōu)勢,主要體現(xiàn)在線路及立桿點的優(yōu)化設(shè)計、需要砍伐樹木的面積估算、房屋拆遷數(shù)量估算、樹木及房屋高度測量、實時斷面量測等方面。介紹了機載激光雷達技術(shù)在安徽省電力線路設(shè)計項目中的應(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圖系統(tǒng)。野外測量表明,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,同時指出該技術(shù)在未來具有的應(yīng)用前景。

機載激光雷達技術(shù)是目前較為成熟的新型測量技術(shù),與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比,機載激光雷達測量技術(shù)具有以下特點:首先,測量數(shù)據(jù)精度高、速度快、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)自動化處理程度高、作業(yè)成本相對較低;另外,機載激光具有較強的穿透能力,對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,它在山區(qū)輸電線路工程中被廣泛的應(yīng)用.本文概述了機載激光雷達技術(shù)原理,同時對其在輸電線路工程中的應(yīng)用進行研究.

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

機載lidar測量技術(shù)將是未來測量發(fā)展方向之一，具有很多獨特的優(yōu)勢，完全能滿足輸電線路、鐵路、公路勘察設(shè)計的精度要求，也能有效提高勘察設(shè)計的效率。但其也有一定的局限性：與硬件的發(fā)展相比，激光雷達數(shù)據(jù)的后期處理軟件發(fā)展相對滯后，數(shù)量較少，且算法還很不成熟，數(shù)據(jù)處理還需要大量人工干預。鑒于此，對機載激光雷達技術(shù)及其在電力工程中的應(yīng)用進行了分析探討，僅供參考。

隨著近些年來我國科技的快速發(fā)展,遙感領(lǐng)域也取得革命性成就,其中最為突出的當屬機載激光雷達技術(shù),并列入當前最為先進的三維遙感技術(shù)之列,本文將機載激光雷達技術(shù)作為根本切入點對其組成和原理進行分析。近幾年來,隨著國民經(jīng)濟不斷發(fā)展,越來越高的用電需求對國家電網(wǎng)帶來了嚴峻的考驗,如何保證電網(wǎng)運輸穩(wěn)定以及電力運輸安全也就成了重中之重。

機載lidar集gps、慣性導航系統(tǒng)以及激光技術(shù)于一身,能夠快速、精確地獲取所需目標的海量三維空間數(shù)據(jù)。lidar技術(shù)在測繪領(lǐng)域是居全球?qū)Ш郊夹g(shù)之后的又一項技術(shù)革新。目前,機載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)用進行了系統(tǒng)分析及總結(jié),對該技術(shù)的應(yīng)用前景進行了展望。lidar技術(shù)作為遙感測量技術(shù)最新的研究熱點,未來在電力工程方面具有很大的發(fā)展空間。

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

本文基于筆者參與的某電力線路工程測量經(jīng)驗,以lidar技術(shù)在該工程測量中的應(yīng)用為研究對象,分析了機載激光雷達線路工程測量的模式,結(jié)合工程實例探討了具體的實施思路,詳細探討了數(shù)據(jù)處理的方式,相信對同行有所裨益。

從機載激光雷達系統(tǒng)的組成、工作原理兩方面,詳細介紹了機載激光雷達技術(shù),對機載激光雷達技術(shù)在電力優(yōu)化選線和電力巡線中的應(yīng)用進行了探討,并對機載激光雷達技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用前景進行了簡單介紹。

本文采用dgps和ppp兩種方法分別對不同區(qū)域三個架次的軌跡進行解算并對比分析軌跡差異,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。

近些年,國家加大了電網(wǎng)建設(shè)投資力度,國家電網(wǎng)公司及政府部門等都投入大量資金,解決電網(wǎng)卡口問題,電網(wǎng)建設(shè)遇到了一些新的問題,輸電線路勘測設(shè)計是一項綜合性的技術(shù)工作,它包括測量、地質(zhì)、水文、電氣、結(jié)構(gòu)等專業(yè),而其中測量是這項工作的主要內(nèi)容,本文闡述了輸電線路設(shè)計過程中,為施工方便、減低成本,利于維護等方面進行了探討。

工業(yè)與民用35千伏及以下架空電力線路設(shè)計規(guī)范 試行日期：1984年6月1日 ??工業(yè)與民用35千伏及以下架空電力線路設(shè)計規(guī)范 中華人民共和國國家標準gbj61一83（試行） 主編部門：中華人民共和國水利電力部 批準部門：中華人民共和國國家計劃委員會 試行日期：1984年6月1日 目錄 第一章總則 第二章路徑選擇 第三章氣象條件 第四章導線、絕緣子和金具 第五章導線排列 第六章桿塔與基礎(chǔ) 第七章對地距離及交叉跨越 附錄一典型氣象區(qū) 附錄二本規(guī)范用詞說明 第一章總則 第1．0．1條架空電力線路設(shè)計，必須認真執(zhí)行國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，并應(yīng)做到保障人身安全、供電可靠、 技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。 第1．0．2條架空電力線路設(shè)計，應(yīng)根據(jù)工程特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)和遠期發(fā)展的關(guān) 系，做到遠、近期結(jié)合，以近期為主。 第1．0．3條架空

當前階段我國電力線路設(shè)計方面的重要環(huán)節(jié)之一,就是形成了桿塔定位以及相關(guān)路徑選取.電力線路的設(shè)計屬于十分重要的項目內(nèi)容,且具有較強的實踐、政策以及技術(shù)性特征.針對其進行設(shè)計需要準確把握不同環(huán)節(jié)中的問題,也應(yīng)當從電力線路的角度出發(fā)確定桿塔位置以及基礎(chǔ)設(shè)計的問題.希望通過本文研究能夠?qū)ξ磥戆l(fā)展起到重要幫助.

文章簡要分析了機載激光雷達技術(shù)的特點和優(yōu)勢,并對其應(yīng)用在水利工程項目中的具體路徑展開討論。

為了滿足人們?nèi)粘Ｓ秒?我們就要把電力線路設(shè)計中的路徑選擇作為核心.基于此,本文結(jié)合多年來的電力工作經(jīng)驗,對線路路徑的選擇展開了探討.