机载激光雷达在输电线路工程中应用探究

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1、机载激光雷达在输电线路工程中应用探究［摘要］目前，激光雷达技术是国际上最先进的三维航空遥感技术，它是遥感领域与摄影测量领域近年来最具革命性意义的成就，其具有一定的植被穿透能力，而这正是传统技术手段所无法企及的。LiDAR（机载激光雷达）技术处理数据的自动化程度较高，具有数字化、高精度、高密度、不接触性、低作业成本等优点，故在输电线路工程中，LiDAR技术也得到了应用。本文从LiDAR技术的工作原理出发，对其在输电线路中的应用进行了阐述，并对LiDAR技术与传统技术进行了比较分析。［关键词JLiDAR输电线路航空

2、摄影测量巡线［中图分类号1TN958.98［文献码］B［文章编号］1000-405X（2013）-7-318-11前言LiDAR（LightDetectionAndRang,激光雷达）技术是上世纪末遥感领域、摄影测量领域中具有革命性意义的一项技术成就，是迄今为止最先进的一项三维航空遥感技术。LiDAR技术比传统摄影测量技术的精度和自动化处理程度更高，作业成本更低。LiDAR在西方发达国家的应用历史已有10年，它的应用范围十分广泛，包括基础测绘、线路设计、电力巡线、林业、数字城市等领域。2LiDAR技术的工作原理

3、机载激光雷达系统(L1DAR),是集GPS(全球定位系统)、INS(惯性导航系统)、激光扫描等技术于一体的三维遥感系统。其具体组成部分通常包括飞行平台、控制单元、惯性测量与定位单元、激光扫描仪、数据处理系统等。激光扫描仪可对地面采样点到扫描仪中心之间的距离进行测定。飞行平台一般包括直升飞机和固定翼飞机。惯性测量与定位单元包括DGPS(差分全球定位系统)、INS两部分。DGPS与GPS可对激光扫描仪中心位置进行精确测定，INS可对扫描仪的姿态进行测定。控制单元包括控制、同步、记录三部分。LiDAR系统利用扫描仪发

4、射激光脉冲到地面，再根据发射脉冲至脉冲返回扫描仪的时间，来计算出地面激光光斑与定扫描仪中心之间的距离(d)o通过DGPS测定扫描仪中心的三维坐标(XO,YO,Z0),再通过INS确定扫描仪的姿态参数(航偏角K、3旁向倾角3、航向倾角©)。通过获得的空间几何关系及几何参数，就可确定地面测样点的坐标(X,Y,Z),关系式如下：3LiDAR技术与传统航空摄影测量的区别LiDAR技术可视作一种新型的航空摄影测量技术，它与传统的航空摄影测量在一些方面较为相似：二者的载体都是飞行器；二者都配备了数字摄影测量传感器和GPS(

5、INS)；对于原始数据的处理较为相似，比如断裂线探测、数据压缩、粗差过滤等；二者的研究主题都为：传感器的集成、数字信号的处理分析。LiDAR作为最先进的遥感技术，与传统航空摄影测量相比，其优势还是显而易见的：第一，LiDAR技术是主动式测量方法，是天气条件的影响小于传统的航空摄影测量；第二，与传统航空摄影测量比较，LiDAR野外控制测量的工作大大减少，只需要很少的几个GPS点即可；第三，LiDAR是光电计算技术不断发展的产物，它集成了计算机、激光、INS、GPS等先进设备，其集成度随着技术理论的成熟而日益提高，

6、其数据处理速度快，自动化程度高,外业工作量少，且成果精度高；第四，在进行激光雷达扫描的同时，还可以进行数码航空摄影测量，不需做像控，直接可以解算出外方位元素，构建三维模型、生成正射影像DOM,是传统航空摄影测量的扩充；2LiDAR技术在输电线路工程中的应用4.1输电线路的勘测设计4.1.1数据处理LiDAR数据一般包括回波强度图像和距离图像数据(也叫激光点云数据)。对距离图像数据进行分类：非地面激光点云和地面激光点云数据，生成数字高程模型(DEM)数据。根据DGPS和INS获得的航空数码影像内外方位元素、DEM

7、数据，就可纠正航空数码正射影像，获得数字正射图像（DOM）数据。直接利用距离图像数据，可生成数字表面模型（DSM）数据，提取植被、道路房屋等信息。利用DEM或地面激光点云可以直接生成等高线、断面图（剖面图）。4.1.2优化选线在输电线路设计中，选择线路路径是一个重要内容，随着各级地方政府对输电线路通道审批的日益严格，对于有新增工厂或房屋的地段，选择输电线路通道变得更加的困难。在重要避让、重要跨越等紧张地段，以及地方规划范围以内，对线路通道的精度要求非常高，而这些因素对整个路径方案的成败起着决定性作用，传统选线方

8、式工作量特别大，经常需要多次反复，且很难达最佳方案，而运用高精度的LiDAR技术进行优化选线。利用LiDAR系统中的激光点云数据、DOM数据和DEM数据，技术人员判读地形地物，测量、获取空间信息更加地便捷、准确，选线更为精确，平断面测图的精度更高，塔位选择也更加合理。4.2巡线中的LiDAR技术应用利用LiDAR系统巡线，在激光束遇到树木、杆塔或电缆时，信号返回，即可确定扫面对象的位置