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电网领域机载激光雷达应用情况介绍

导读: 伴随着光电测量与电子信息技术的发展,激光雷达作为一种新型光电测量装备应运而生,激光雷达的出现为电力巡线提供了可行的解决方案。

目前,我国常规的电力巡线工作主要还是通过人工检查和光电吊舱航拍等方式来进行,前者巡检人员劳动量大,工作效率与可靠性较低,有些无人区域人员无法到达;后者虽为光电巡检,但数据精度较低,无法准确测量线路本体和线下物体的安全距离,而且数据的再次利用率低。伴随着光电测量与电子信息技术的发展,激光雷达作为一种新型光电测量装备应运而生,激光雷达的出现为电力巡线提供了可行的解决方案。伴随着我国超高压输电线路及智能电网的建设,机载LiDAR将会在电网工程中得到广泛的应用。

机载LiDAR系统在电网工程应用中总体思路

电网是一个跨越大区域的工程,从电网的规划、勘测、设计、施工、到运营、管理、维护、营销、决策分析等,都对区域性空间信息有着强烈的需求。激光LIDAR测量技术由于具有精度高、全三维特性,从而为电网设计和管理的精细化、科学化及高效化提供了空间数据支持。

输电线路是电网的最重要组成部分,而线路走廊的地形、地貌、地物等都对线路的建设和安全运行产生重大的影响,是线路设计和管理最为关注的区域。目前,电力线路走廊空间数据采集手段主要有人工测绘、航测和遥感等,而激光LIDAR测量技术可以快速对线路走廊进行高精度三维测量,从而为输电线路的设计、运行、维护、管理企业和专业人员提供更快速、更高效和更科学的手段。采用激光LIDAR

测量系统,可以直接采集线路走廊高精度激光点云和高分辨率的航空数码影像,进而获得高精度三维线路走廊地形地貌、线路设施设备,以及走廊地物的精确三维空间信息,包括杆塔、挂线点位置、电线弧垂、树木、建筑物等,从而为电力线路规划设计、运行维护提供高精度测量数据成果。下图是激光LIDAR测量技术在电网工程中的应用思路。

电网领域机载激光雷达应用情况介绍

机载LiDAR电网应用总体思路

机载LiDAR在输电线路优化设计中的应用

输电线路在线路设计阶段,需要在初步选定的线路走廊的一定宽度范围内进行高精度的三维测量,以进行线路路径和杆塔定位的优化,尽最大程度地降低建设投资。对于输电线路和部分高压线路在施工图设计阶段采用航空摄影。航空摄影测量相较于工测来说是一个大的突破,但是仍然存在线路平断面精度不高、外业工作量大、数据不直观、软件平台不易用等问题。

激光雷达测量技术高效率采集的线路走廊三维数据精度高、信息丰富、数据使用方便,并能大大减少外业工作量,提高了设计效率和成果质量,而且该技术的应用还可以大大的节约设计、勘测的费用、缩短作业周期,使设计更为合理,而且能将复杂的电力、电网信息快速实现网络化、可视化的管理,可以产生很好的经济效益及社会效益。

电网领域机载激光雷达应用情况介绍

输电线路优化设计

电网领域机载激光雷达应用情况介绍

植被茂密的线路走廊扫描效果

与传统的航空摄影测量优化选线技术相比,机载LIDAR测量技术在输电线路优化选线设计业务中许多方面具有明显的优势,主要表现如下:

1) 激光雷达可穿透植被、快速获取地表的三维信息,通过对机载激光雷达数据及其同时拍摄的影像数据进行一系列处理,可以得到高精度的DEM、DSM、DOM、等高线以及植被分类图等丰富的地表信息,结合DSM和DOM可得到真实的三维场景图,参考三维场景图进行电力选线,可从不同视角观看线路周围的地物、地貌信息,使设计人员在室内即可高效地完成图上选线及线路优化工作。

2) 机载激光LIDAR利用系统所带的GPS数据以及IMU系统的精确空间位置信息,只需要外业的几个GPS基站布控点,进行GPS数据的差分误差解算,基本不需要再有大量的人工外业的相控点,这相对于传统航测方法来说,提高了很大的工作效率,并且节省了很大的工程设计成本。

3) 估算需砍伐树木的面积

用激光雷达点云完成地面滤波后,参考地面点按不同高度对植被进行分类处理,得到全线范围内的植被分布区域。从植被分布区中可直观地判断需砍伐植被的位置,应用面积查询工具可估计需砍伐植被的面积,从而避免了不必要的植被砍伐,减少了建设输电线路对环境的破坏。

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