困难复杂地区输电防雷线塔数据机载lidar三维扫描获取

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1、2011年第12期阮羚，等:困难复杂地区输电防雷线塔数据机载LiDAR三维扫描获取37文章编号:0494-0911(2011)12-0037-03中图分类号:P234文献标识码:B困难复杂地区输电防雷线塔数据机载LiDAR三维扫描获取121阮羚，周平，姚尧(1．湖北省电力公司电力试验研究院，湖北武汉430077;2．武汉科西尔信息技术有限公司，湖北武汉430050)DifficultandComplexRegionalTransmissionLineandTowerLightningProtectionDataAcquisit

2、ionbyAirborneLiDAR3DScanningRUANLing，ZHOUPing，YAOYao摘要:通过分析机载LiDAR的技术特点，论证该技术解决困难复杂地区输电防雷线塔数据采集技术难题的可行性。关键词:LiDAR;输电;防雷;线塔数据LiteMapper系列的LiteMapper5600，徕卡公司的一、引言ALS60，RIEGL公司的CP680等。当前国内已知的截至2008年年底，全国运行线路220kV及以最新LiDAR设备型号为RIEGL公司CP680二代。上线路共364796km，其中，750kV共有536k

3、m，500许多高校和科研单位如首都师范大学、武汉大学、kV共有109642km，330kV共有17906km，220kV中科院、中国测科院等，也对机载LiDAR进行了集共有236712km。雷击、自然灾害和外力破坏成为成和自主研发，并取得一些研究成果。直接干扰国民经济电网正常生产运行的三大诱因。虽然国内从事机载LiDAR商用设备应用的若防雷方案和防雷措施更具有差异化和针对性，到有40余家公司，但对机载LiDAR的工程应用能2020年坚强智能电网建成时，仅防雷设施和雷击跳力参差不齐。国内在无人机载LiDAR的集成与闸事故修复部分

4、，每年将为国家节省大量资金并明应用研究方面也逐渐成形，未来数据采集和数据显减少因非计划停电带来的损失。处理成本也会随之大幅降低，有利于大范围推广传统的航测方法因天气原因易导致测量周期应用。过长，且无法识别垂直层面的线塔设施和克服地表三、机载LiDAR系统结构及其技术优点植被的严重影响，仅适用于新建输电线路方案选线机载LiDAR系统，集成机载GPS/IMU及CCD与比选要求;采用GPS、全站仪或GPS-RTK等人工相机等传感器，以飞机为搭载平台，利用激光测距测量方式，由于地势过于陡峭、人力无法到达杆塔的时间-飞行差原理直接获取地

5、物三维数据。由于及塔间线路现场，无法适应工程需要。因此为降低其主动获取地物高精度三维空间数据和穿透植被因雷电灾害未及时防治而造成的严重影响，架空输的独特优点，在获取高精度输电线路走廊通道数据电线路亟需一种能提高数据获取效率的新方法。［1-7］方面独具优势。机载LiDAR三维扫描工作的原机载LiDAR(lightdetectingandranging)三维扫描则［5］理如图1所示。为困难复杂地区输电防雷线塔数据获取提供了技1)数据密度高。激光点云的地表扫描采样间术可能。距在0．1～1．2m间，甚至更小，数据密度极大，非常二、Li

6、DAR测量的主要设备有利于真实线路走廊线路杆塔识别与模型的仿真模拟，如图2所示。目前国内应用的主流机载LiDAR有加拿大Optech公司ALTM系列的3100EA，德国IGI公司收稿日期:2011-10-19作者简介:阮羚(1961—)，男，湖北武汉人，教授级高级工程师，主要研究方向为高压电器。38测绘通报2011年第12期四、基于机载LiDAR技术的输电防雷线塔数据获取1．高精度线塔数据扫描采集(1)GPS基站的布设机载LiDAR在空中对输电线路进行扫描时，根据GPS基站发出的信号进行实时差分定位。单个GPS基站的覆盖半径通

7、常为30km左右，可根据输电线路走廊扫描范围的长度和带宽设定。(2)航飞任务设计结合架空输电线路走廊的特点，针对地形和数据采集间距要求，确立飞行高度，估算飞行用时和架次。对于高差较大、地势过陡等特殊地貌地区，可以适当重飞，避免采集过程中盲区的产生，获取图1机载LiDAR三维扫描工作原理更丰富、准确的地表和线路杆塔设施数据。2．高精度激光点云预处理与精分类提取野外数据采集完成后，需针对获取的原始激光点云和原始地表影像进行预处理，实现激光脚点大地定向，激光点云过滤及分类、影像还原纠正等一［1-2，4，7］系列处理。3．三维线路杆塔

8、矢量模型逆向构建根据精分类后的激光点云数据，采用专业软件Plext和TowerModeling快速逆向建模的方法。所谓逆向建模就是通过近距离扫描获得高密度激光点云数据和高分辨率影像数据，使用专业软件进行模图2机载LiDAR三维扫描线塔数据型的精细制作和贴图，得到真实准确、细节