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作者：许家玉
来源：《科技视界》 2013年第25期
许家玉
（国网宁波供电公司，浙江 宁波 315000）
【摘 要】输电线路的运行和维护过程中，为了满足社会整体需求，应提高输电线路运行和维护的安全性。而人工操作方式无法进一步提高输电线路的安全性。随着科学技术的快速发展，三维激光雷达测量技术得到很好的发展。在输电线路中利用三维激光雷达测量技术，能够有效检测输电线路的走廊危险地物，精确测量电力线间的距离，合理管理输电线路，并可以实现三维可视化目的。另外输电线路走廊地形地貌在发生变化后，利用三维激光雷达测量技术可以有效全面检测出来，能够大幅提高输电线路运行和维护的安全性。因此，本文主要研究三维激光雷达测量技术在输电线路中的应用，促进输电线路运行水平。
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【关键词】输电线路；三维激光雷达测量技术；应用研究
三维激光雷达测量技术能够有效进行空间定位，并进行精确测量。在我国输电线路的定位和测量中普遍都存在着一些问题。在输电线路空间定位中，采用的是多光谱和热红外技术，无法进行高度的空间定位和测量，在判断线路走廊地物到输电线路的距离时，也无法进行精确测量。在测量时采用工程测量方法、航测方法以及工程测量和航测结合方法等技术，无法进行精确的测量，影响了输电线路的安装、运行和维护等工作。而在输电线路中三维激光雷达测量技术应用，能够有效提高输电线路的安装、运行和维护等工作的准确性和安全性。 1 三维激光雷达测量技术的工作流程
1）有效获取原始飞行数据。三维雷达测距系统沿着线路走廊进行飞行，将输电线路空间的位置数据进行实时记录。原始飞行数据主要包括激光扫描数据、惯性导航系统数据、激光反射强度信息、回波数据以及原始数码影像。
2）航线重构。航线重构主要是拼接后期的航带，并提供有效的数据支持作用。同时利用GPS联合差分解算，可以将飞机飞行轨迹进行有效确定，并保证着精确性。
3）消除激光数据系统中的误差和异常。在获取激光原始数据后进行处理时，必须将激光数据系统中的误差和异常进行有效消除。
4）将激光点三维空间坐标进行有效计算。可以运用软件算法，联合处理飞机GPS轨迹数据、激光测距数据等方面，然后可以计算出各个测点的三维坐标数据。
5）航带拼接。实施航带拼接，可以增强线路重叠区域数据的精确性，提高接边地物的连贯性。
6）识别和拟合线路。在识别和拟合线路过程中，需要提取部分线路，这时可以利用软件滤波和分类算法方法，并可以有效连接空间线路上存在的缺失部分。
7）人工交互编辑。采用人工交互编辑，主要是为了消除自动算法中失效的激光点，同时也将没有正确分类的激光点以及没有正确滤掉的激光点进行消除。
8）测量线路和地面的距离。在测量线路和地面距离时，可以使用人工交互编辑和自动算法，也可以将预警结果显示出来。
2 三维激光雷达测量技术在输电线路中的应用
1）有效检测线路走廊危险物。在巡检线路时，必须要严格检查导线到线路走廊各种地物的距离，确保两者之间的距离符合安全距离。在测量线路走廊危险物距离时，首先要将激光点进行分类，主要是将地面、树木、房屋、交叉跨域等进行分类。分类出激光点，能够将导线和绝缘子之间的挂线点准确出，在拟合导线弧垂时，可以采用悬链线方程，而每根悬链线需要对应一个导线。利用悬链线方医用脚轮
法可以将线路到所有地物点非常容易量测和计算出来。当计算出距离没有符合安全要求时，就会自动发出报警，将图表输出，主要是危险点平断面图等，为工作人员的检修和维护工作提供科学依据。其次在检测线路到物点距离时，要按照最高气温情况等天气，而获得最大弧垂。在建立线路模式时，需要将外界的温度、风速、温度、气压、日照强度以及线路的电流量等条件进行采用激光数据采集，以构建良好的线路弧垂模型，并将弧垂状态进行有效计算。
2）精确测量电力线间。在恶劣天气情况下，电线会出现舞动现象，而使导线交叉和分裂，导线的距离在发生改变后，很容易导致线路短路引发放电现象。利用激光雷达进行线路之间的距离时，即使线路带电，激光雷达也不会接触线路，从而各线路之间的距离精确测量出来。
3）输电线路三维可视化管理。在测量和恢复线路三维走廊的地形、地物以及线路弧垂等内容时，可以利用记载三维激光雷达测量系统。
在线路各条件利用激光雷达进行测量后，并得到一些数据，这时可以利用相关软件对数据进行处理，以此形成数字高程模型DEM和数字正射影像DOM，同时它们还具备着高精度的特点。在高精度的数字高程模型DEM和数字正射影像DOM下，可以将线路走廊的地形和地貌等进行三维模型生成。同时线路下的地物也可以进行有效的三维建模，比如杆塔和到校，并且用激光点云将房屋、树木等物体进行描述，提高了测量数据的精确程度，降低了数据处理的复杂性。
4）有效检测线路走廊地形地貌的变化。在输电线路的走廊范围内经常会出现塌陷、位移等现象，这些危害现象的出现主要是由于走廊处的地质发生改变，或是由于风化、工程施工等因素的影响，对输电线路造成严重的影响。三维激光雷达技术具备着高分辨率影像以及激光点云，线路走廊地形在出现变化后，利用三维激光雷达技术可以准确、直观的将地形地貌的变化显示出来。这时相关维修部门和管理部门就可以及时了解和掌握情况，制定科学有效的解决方案，保证输电线路的安全运行。
5）全面分析输电线路的增容。利用三维激光雷达技术，能够将线路走廊的地形地物三维空间进行有效扫描和恢复，同时可以选用计算机，将线路荷载后的弧垂进行有效的模拟，并合理检测线路弧垂和地面的安全距离，这在很大程度上为线路载流容量提供科学依据，提高了线路载流容量的安全性。
6）评估和管理树木砍伐。在建设电力线路时，穿过林地中，就需要将线路穿过林地的面积、高度、体积进行有效的管理和评估，同时也要将建设成本进行评估。电力线路在建设完成后，要对线路通过的树木空间信息进行分析和计算，空间信息主要包括林地树种的年自然生长率，这时就可以将树木的最佳剪伐量进行有效计算。利用三维激光雷达技术，通过激光点云，可以将树林空间的结构信息进行全面获取，将树木的高度和树冠等几何特征计算出来。另外为了获得树林的覆盖率，利用三维激光雷达技术可以将突变线信息和光谱信息将覆盖率计计算出来。并且也可以有效的将树木高度、面积、体积以及规格进行识别和计算，为线路的勘测进行自动化估算，保证了输电线路的安全运行。
３ 总结
在输电线路建设中，为了保证线路的安全运行，满足电力需求。必须要加强影响输电线路运行和维护因素的测量和管理水平，使用三维激光雷达技术，可以有效提高测量和管理水平，提高了输电线路运行的安全性。
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［责任编辑：杨扬］
