机载激光雷达技术在输电线路测量中的应用

机载激光雷达技术在输电线路测量中的应用

胡启凌

（四川电力设计咨询有限责任公司四川成都610000）

摘要：随着城市化进程的不断加快，电力系统也逐渐成为人们生活必可不少的一部分。基于此，只有不断加强我国电网的建设力度，才能保证电力系统能够在各个领域得以发展和运行。机载激光雷达测量技术的出现有效解决了目前电力系统所面临的问题，此项技术可以实现快速对线路走廊进行测量，并且运用高精度的三维测量技术，有效提高了测量三维空间信息以及三维线路走廊地形地貌的准确率。本文将针对机载激光雷达技术在电力系统勘察中的应用展开研究。

关键词：电力系统；机载激光雷达技术；测量；应用

随着人们生活水平的提高，对于电力的需求随之增高，只有不断加强电网的建设力度、对电网进行改造以及完善才能跟上时代的步伐。目前，电网建设中最关键的内容便是架空输电线路的勘测设计。机载激光雷达测量技术的出现有效提高了勘测结果，随着该技术的不断完善和发展，现如今已经被广泛应用到电力系统输电线的测量工作当中。

1、机载激光雷达（LiDAR）的特点

1.1实现24小时全天候工作状态

机载激光雷达主要采用激光器对所探测的目标进行激光脉冲的发射，在探测目标出现散射或反射现象后激光脉冲再回到激光器中。最后通过返回的激光脉冲数据对探测目标进行研究。机载激光雷达可以实现24小时全天候工作状态，激光雷达的工作内容主要是对光波进行主动探测，并且不会因为光照而影响工作效率，以此实现全天候工作状态。

1.2对非地面点以及地面点高效测量

激光雷达技术可以穿透植物间的缝隙，对非地面点以及地面点进行高效测量，激光具有波长较短等特点，可以有效穿透植物以及叶冠间存在的缝隙，穿透植物后形成多次回波，进而使激光雷达获取更为丰富的数据信息。传感官技术不断发展，机载激光雷达的全波型数字化仪器也逐渐得到完善，目前其获得的点云回波已经高达32次，使获得的单位结构信息更加丰富。

1.3穿透性强，信息精准度高

激光雷达技术以其获取数据精度高、速度快等特点，受到人们的广泛应用，激光技术不但可以将细小的目标或物体全部探测，并且相对于传统的摄影测量技术，在获取数据上也较大程度上提高了速度，与此同时探测结果的精准度也相对较高，相比塔器的航测技术要更胜一筹。激光不但提高了测量的精准度，其具备波长短的特质，因此就算探测目标较小，也不会影响到激光探测的最终结果。因为激光具有穿透植物缝隙的特点，并且激光可以直接投射到地面，所以有效提高了三维地形以及地物垂直结构等信息的测量准确率，取代传统摄影测量技术，弥补其在高密地区无法获取准确信息的弊端。

2、机载激光雷达的优势

相比较人工选线而言，航空摄影测量技术在选线手段上更为细致具体，虽然在输电线路的测量中已经达到技术上的突破，但航空测量技术还存在一定弊端，其有着外业工作量较大、平断面精度低、作业流程相对复杂、软件平台不易使用以及数据不够直观等问题。以上问题直接影响了工程设计的工期以及效率。与传统的航空摄影测量技术相比，机载激光雷达技术满足了选线设计的要求，并且在许多相关业务中具备明显优势，主要体现在以下几个方面：

2.1非接触主动式测量

机载激光雷达技术主要通过非接触主动式的进行测量，有效的将地面三维坐标进行直接获取，并且机载激光测量技术能够获取三维形式的激光点云数据，所获取的数据精准度较高，并且将地形细节展现更为细致。

2.2具有穿透性特质

机载激光雷达技术的穿透力强，能够将因植被影响导致的测量不精准问题予以解决，机载激光雷达的高程精度能够高出平面精度，其中平断面精度的断面点高程一般在0.5m的误差范围内。

2.3不受太阳因素影响

机载激光技术的作业空间大并且时间相对自由，不会受到太阳高度角的影响，如此在一定程度上提高了测量效率。

3、机载激光雷达技术的应用

3.1选线方面

将机载激光点云数据导入相应的处理软件，以建立出三维可视化场景，将有利于选线作业的优化。据可靠数据分析河道以及田地等地区，在选线的操作过程中，应及时对村路、输电线路、风水地貌以及规划区进行勘察，尽可能的对以上地形采取跨越或避让的措施，在达到建设标准的基础上实现线路的直线走向。在对输电线路的路径方案选择上面，应先确定出线路出发的起点位置，其次针对线路的前进方向确定出转角位置，最后完成直线塔的相应排位工作。

3.2定线

工作人员设计排位的基础便是通过平断面图，依照工程设立的规范要求，将平断面图进行分配，其中高成的比例尺应为1:500，而平面的比例尺具体应为1:5000。若选线成果良好那么直线塔位将不会出现转角度数。

3.3定位

目前唯一能够在森林覆盖地区进行地面高程测量的即是激光雷达技术，若想确定出最终方案，仍然要对实地进行勘察测量，例如在线路中，对两段线路的三个塔位进行导航定位系统及其增强型系统的实地测量，然后将机载激光雷达数据选择的塔位与测量的最终结果进行比较。

结论表明，平面位置上的塔位符合程度较大，但在高程上的符合程度相差较大，主要是因为山上带有的矮树木对实际的定位效果造成了影响。综上所述，机载激光雷达数据选择成果以及外业的实测结果，二者相符合，能够满足工程所需要的基本要求。

3.4在外业调绘中的应用

机载激光雷达技术所获取的信息具有全面性以及丰富性特点，能够有效获取激光点云数据以及高精度的区域地貌形态的空间分布数据等，使人们在对空间信息进行测量（坡度、面积、角度、距离等）、对地形地物的判读时，能够得到更为准确的数据，同时也使得测量方式更为便捷。减少选线过程中出现的问题，提前对部分重要地物进行避让，例如：村庄、马路、树植矿区等地界，较大程度上减轻了外业调绘的工作量。机载激光雷达技术无需对其配备专业的观测设备，较传统模式下的航空摄影测量操作较为简单，并且具备携带便捷的特点，设计人员在野外也可以随时进行选线作业。机载激光雷达所需要的外业布控点较小，几十公里范围内仅需要一个布控点便可以运行。

3.5在平断面图的采集的应用

运用机载激光雷达技术，可从DEM数据中对线路断面进行自动提取，而平面数据则需要通过DOM进行人工采集的方式获取。获取过程中，对树木的高度、房屋的高度以及塔层的高度等相关步骤时，需要利用激光点云数据的形式进行自动提取，此类获取方式有效避免了传统航测作业中易出现的问题，减轻了业内人员立体测量中的复杂过程。机载激光雷达技术与传统的航空摄影测量技术相比，在优化选线技术进行平断面的采集作业中，整体提高了50%的工作效率。

结语

在我国电线系统的发展过程中机载激光雷达技术取得了良好的成绩，其具有的特点不但较大程度上减轻了输电线路的测量工作量，并且为相关工作人员提供了准确的平断面数据资料进行参考，进而保证了输电线路方案的可行性和可靠性。机载激光雷达技术的出现弥补了航空摄影测量技术所存在的弊端，与传统测量技术相比，机载激光雷达技术具备明显优势，并且具备较大的发展前景，于此基础上继续发展，未来此类技术将为完善我国电力系统作出杰出贡献。

参考文献

[1]梁兴,李虹,窦延娟.小型机载激光雷达技术在植被覆盖区域输电线路工程中的应用[J].中国新技术新产品,2017(03):12-14.

[2]王云端.机载激光雷达技术在输电线路测量中的应用及体会[J].低碳世界,2016(20):64-65.

[3]黄志远,黄声享.机载激光雷达技术在输电线路工程中的应用[J].测绘地理信息,2016,41(01):51-53.

[4]葛留兵,陆大治,苏宗峰.机载激光雷达技术在山区架空线路测量中的应用[J].低碳世界,2017(28):67.

作者简介

胡启凌（1987—）男，汉族，硕士研究生，工程师，主要从事输电线路、发变电工程及新能源工程勘测工作。