基于倾斜摄影三维重建技术的电力通道走廊巡检方法技术

本发明专利技术公开一种基于倾斜摄影三维重建技术的电力通道走廊巡检方法，包括：A、将激光雷达数据测量技术和倾斜摄影技术相结合，利用激光雷达测量技术快速构建输电线路通道高精度三维底图数据；B、利用倾斜摄影测量技术获取通道走廊的三维实景数据；C、通过三维实景信息和激光雷达通道底图融合分析，实现通道走廊内树木及障碍物的有效识别和提取，进而生成树障评估报告。采用本发明专利技术方法，能够有效地将定性树障分析转化为定量分析，并能够计算出通道内待砍伐树木的位置、统计其砍伐面积，从而保障线路走廊的安全运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及架空输电线路的走廊通道巡检技术，尤其涉及一种基于倾斜摄影三维重建技术的电力通道走廊巡检方法。
技术介绍
架空输电线路的走廊通道巡检，目前主要以人工巡检、有人直升机巡检和无人机巡检为主，主要集中在对线路本身的缺陷和通道外力进行巡检。然而无论是人工巡检、有人直升机巡检还是无人机巡检多是利用可见光、红外相机或摄像机获取图像和视频数据，只能对缺陷和故障进行定性的识别(偏向对杆塔、导线的缺陷进行定性判别)，无法做到定量识别。还有一种架空输电线路缺陷依赖于定量测量，即架空输电线路树障分析。所谓架空输电线路树障主要是指输电线路走廊保护区内树木生长过快，超过《架空输电线路安全运行规程》规定的安全距离，容易造成导线、树木间放电或闪络发生，需要及时对超过安全范围的树木进行砍伐。树木对导线距离的估算主要是依靠巡检人员目测法心算弧垂到树顶距离，需要从多种角度观察，但由于受到距离和角度影响，这种方法存在很大的人为观察角度和错觉影响，不能准确评估其距离。另外，也有一些电网公司引进大型激光雷达系统对输电线路通道走廊缺陷进行定量测量识别，但由于激光雷达系统造价昂贵，巡检成本高，巡检一次时间周期长，往往多年才能巡检一遍，因此时效性较差。目前市场上也出现了小型化的激光雷达系统，其价格虽然由千万级别降到几百万，但其成本相比人工巡检还是很高，此外利用哪种模式在电力巡线中尚缺乏可靠的应用依据。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种基于倾斜摄影三维重建技术的电力通道走廊巡检方法，能够对电力通道走廊内树木及障碍物进行有效识别和提取，进而快速生成树障评估报告，保障线路走廊的安全运行。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于倾斜摄影三维重建技术的电力通道走廊巡检方法，包括：A、将激光雷达数据测量技术和倾斜摄影技术相结合，利用激光雷达测量技术快速构建输电线路通道高精度三维底图数据；B、利用倾斜摄影测量技术获取通道走廊的三维实景数据；以及，C、通过三维实景信息和激光雷达通道底图融合分析，实现通道走廊内树木及障碍物的有效识别和提取，进而生成树障评估报告。其中，步骤A所述利用激光雷达测量技术快速构建输电线路通道高精度三维底图数据，具体为：利用有人直升机搭载激光雷达扫描系统获取该区域高精度激光雷达点云数据，利用点云处理系统对采集的激光点云数据进行滤波、点云分类、提取、三维模型制作等处理后，最终生成输电线路通道高精度三维模型地图数据。步骤A之前进一步包括：获取实验区的施工设计图和本区域的气候、气象资料，以便进行导线应力和风偏、弧垂计算。步骤B所述利用倾斜摄影测量技术获取通道走廊的三维实景数据，具体为：利用有入直升机或无人机搭载倾斜摄影系统，获取试验区域倾斜摄影数据，并利用IMOS-3D模型生成软件，自动生成该区域三维实景数据。步骤C所述进行通道走廊内树木及障碍物的有效识别的过程，包括：利用通道高大树木障碍物分布识别算法，将激光雷达数据提取的底图矢量数据与高精度通道点云数据进行融合分析，判断识别通道内不满足安全规定的障碍物。所述判断识别通道内不满足安全规定的障碍物的过程，具体为：c1、通过激光雷达点云数据的处理可得出杆塔及导线的矢量信息；c2、按照一定的距离取导线上任意一截面，根据导线的悬链线方程，计算获得该截面上由于风偏形成的导线圆弧，圆的半径即该点的弧垂；满足检测条件的通道点云数据向该截面做投影，形成地面点的投影截面；c3、依次计算地面点投影截面上任一点到圆弧的最短距离，如满足安全距离则该点为安全点，否则为不安全点，进行标出。步骤C所述生成树障评估报告的过程为：将导线弧垂计算结果，通过统计分析方法生成专门的树障统计分析报告。本专利技术所提供的基于倾斜摄影三维重建技术的电力通道走廊巡检方法，具有以下优点：1)本专利技术通过将激光雷达数据测量技术和倾斜摄影技术相结合形成基于倾斜摄影三维重建的电力通道走廊巡检技术，利用激光雷达测量技术快速构建输电线路通道高精度三维底图数据，并利用倾斜摄影测量技术获取通道走廊的三维实景信息，然后通过三维实景信息和激光雷达通道底图融合分析，实现通道走廊内树木及障碍物的有效识别和提取，进而快速生成树障评估报告，定量计算通道内待砍伐树木的位置、统计其砍伐面积，从而保障线路走廊的安全运行。2)应用本专利技术方法，能够有效地将定性树障分析转化为定量分析，通过此方法的长期推广应用，可有效提取输电线路巡检树障发生规律，做到故障提前预警。附图说明图1为本专利技术给予倾斜摄影三维重建技术的电力通道走廊巡检方法所采用的两种测量技术示意图。图2为本专利技术基于倾斜摄影三维重建技术的电力通道走廊巡检方法的流程示意图。图3为本专利技术方法中生成输电线路通道高精度三维模型地图数据的过程示意图。图4为本专利技术方法中生成该区域实景三维数据的过程示意图。图5为激光雷达点云数据生成的杆塔及导线矢量信息示意图。图6为满足检测条件的通道点云数据向该截面做投影形成地面点的投影截面示意图。图7为精确计算待砍伐树木的数量及面积必须考虑以下几个因素示意图。具体实施方式下面结合附图及本专利技术的实施例对本专利技术基于倾斜摄影三维重建技术的电力通道走廊巡检方法作进一步详细的说明。近年来倾斜摄影技术逐渐成为国际遥感与测绘领域迅速发展起来的一项高新技术。航空倾斜影像不仅能够真实地反映地物情况，通过采用先进的定位技术，嵌入精确的地理信息、更丰富的影像信息、更高级的用户体验，极大地扩展了遥感影像的应用领域，并使遥感影像的行业应用更加深入。同时还可快速生产重构目标区域三维模型，其已经逐步取代传统手工建模，成为新的目标三维重构的重要方式。我们引入航空测量方法，结合架空输电线路走廊环境的特点，将机载激光测量技术和倾斜摄影测量技术相结合，通过激光点云和倾斜点云的有效融合，实现对输电线路走廊中的树线矛盾进行准确测量和评估，采用激光点云和倾斜点云相结合的方式进行输电线路巡检，比传统激光测量技术成本大大降低，达到电网企业能够承受程度，电力企业采用激光点云和倾斜点云相结合的巡检方式，可以实现季检、月检，甚至可以实现周检。另外，我们还研制了激光点云和倾斜点云融合测量分析平台，可以自动计算树木距离，评估出超过输电线路走廊树线安全距离阈值的树木范围，做到树障准确测量评估。经我们调研将激光点云和倾斜点云两种点云测量技术相结合实现架空输电线路走廊树障分析未见专著、未见相关论文。所述激光点云主要是利用三维激光雷达扫描仪扫描输电线路走廊通道获取，利用激光点云可以提取架空输电线路导线，导线比较细，需要高精度扫描设备才能准确采集，另外导线多为钢制材料，其机械强度大、耐热性高，相对静态，空间位置(包括弧垂)不易产生变化，利用激光雷达扫描一次提取导线，在线路不发生改线情况下，可作为长期有效的参照物。而输电线路走廊保护区内树木的生长速度比较快，特别是南方桉树生长迅速，1天可以长高3～5厘米，一个月可长高1米以上，极易对上方的导线产生影响，这种影响包括机械影响和放电影响，急需廉价的、小型化的、经济的巡检手段对其进行巡检，特别是周检，我们利用倾斜点云来实现对树木生长情况的采集，可准确获取树木的高度信息和空间位置信息，同时倾斜点云采集设备廉价、重量轻、精度高，适合多种类型无人机和有人直升机平台搭载，满足定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于倾斜摄影三维重建技术的电力通道走廊巡检方法，其特征在于，包括：A、将激光雷达数据测量技术和倾斜摄影技术相结合，利用激光雷达测量技术快速构建输电线路通道高精度三维底图数据；B、利用倾斜摄影测量技术获取通道走廊的三维实景数据；以及，C、通过三维实景信息和激光雷达通道底图融合分析，实现通道走廊内树木及障碍物的有效识别和提取，进而生成树障评估报告。

【技术特征摘要】
1.一种基于倾斜摄影三维重建技术的电力通道走廊巡检方法，其特征在于，包括：A、将激光雷达数据测量技术和倾斜摄影技术相结合，利用激光雷达测量技术快速构建输电线路通道高精度三维底图数据；B、利用倾斜摄影测量技术获取通道走廊的三维实景数据；以及，C、通过三维实景信息和激光雷达通道底图融合分析，实现通道走廊内树木及障碍物的有效识别和提取，进而生成树障评估报告。2.根据权利要求1所述基于倾斜摄影三维重建技术的电力通道走廊巡检方法，其特征在于，步骤A所述利用激光雷达测量技术快速构建输电线路通道高精度三维底图数据，具体为：利用有人直升机搭载激光雷达扫描系统获取该区域高精度激光雷达点云数据，利用点云处理系统对采集的激光点云数据进行滤波、点云分类、提取、三维模型制作等处理后，最终生成输电线路通道高精度三维模型地图数据。3.根据权利要求1或2所述基于倾斜摄影三维重建技术的电力通道走廊巡检方法，其特征在于，步骤A之前进一步包括：获取实验区的施工设计图和本区域的气候、气象资料，以便进行导线应力和风偏、弧垂计算。4.根据权利要求1所述基于倾斜摄影三维重建技术的电力通道走廊巡检方法，其特征在于，步骤B所述利用倾斜摄影测量技术获取通道走廊的三维实景数据，具体为：利用有人直升机或无人机搭载...

【专利技术属性】
技术研发人员：高小伟，
申请(专利权)人：航天图景北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11