基于激光点云全要素模型库的输电线路杆塔及其实现方法技术

本申请涉及基于激光点云全要素模型库的输电线路杆塔及其实现方法，所述输电线路杆塔实现方法包括以下步骤：采集输电线路杆塔激光点云数据，建立杆塔激光点云组件模型库；根据所述杆塔激光点云组件模型库、待建输电线路杆塔及其位置信息，建立杆塔三维模型；根据所述杆塔三维模型构建输电线路杆塔。上述输电线路杆塔实现方法，适用于任何输电线路，无需专业人士即可完成建模，在保留了传统激光扫描建模方法的高精度的同时，减少了数据重复采集和重复处理的过程，降低了输电线路杆塔建模的成本投入，整体上提高了输电线路杆塔三维建模的效率；杆塔三维模型表现精细，模型精度高，且不会受设备、大气环境等影响产生畸变。

Transmission Line Tower Based on Laser Point Cloud Total Factor Model Library and Its Realization Method

【技术实现步骤摘要】
基于激光点云全要素模型库的输电线路杆塔及其实现方法
本申请涉及输电线路建设领域，特别是涉及基于激光点云全要素模型库的输电线路杆塔及其实现方法。
技术介绍
近年来，随着我国经济迅猛发展，各行各业对电能的需求不断提升，电网规模不断扩大，线路规范化、精益化管理要求也越来越高。一般而言，架空输电线路距离较长，走廊通道环境复杂多样，与地理空间位置密切相关，特别在垂直方向上的层次信息尤为重要。而基于二维视觉效果的运维管理手段在空间表达和分析能力上具有一定的局限性，已无法满足电网运维部门对输电线路规范化、精益化管理的要求。架空输电线路走廊由输电线、杆塔以及周边的地物、地貌等多种要素组成。在电网精细化、智能化管理的趋势下，电力杆塔的设计及建设也需要考虑这些要素。电力杆塔亦称输电线路杆塔，是用来支撑和架空导线、避雷线和其他附件的塔架结构，使得导线与导线、导线与杆塔、导线与避雷线之间、导线对地面或交叉跨越物保持规定的安全距离的高耸式结构。按其形状一般分为：酒杯型、猫头型、上字型、干字型和桶型五种，按用途分有：耐张塔、直线塔、转角塔、换位塔(更换导线相位位置塔)、终端塔和跨越塔等。目前，架空输电线路三维建模的主要方法有：基于二维图纸的建模法、基于激光扫描的建模法、基于航测的建模法。不同建模方法的原理、效率、精细度、成本、数据量大小、地理精度等有所区别。基于二维图纸的建模法是利用现有输电线路设计、施工、竣工阶段二维、符号化的成品图快换为架空输电线路三维模型是目前电网三维信息化较为常见的技术手段。其特征是在二维CAD等平台中设计完成后，利用三维建模软件或者参数驱动程序构建三维电网设备及其场景。这种方法专业性强、工作量大且费时费力，且建立模型难度大，人力成本、时间成本大。激光雷达扫描技术是一种“实景再现”技术，利用无人机搭载激光雷达进行三维激光点云的获取，后期利用相关点云处理技术进行三维建模，这种方法较第一种方法工作量相对减少且获取数据全面，但是由于输电线路杆塔塔形较多，输电线路每种塔形的每一基杆塔都需要利用无人机进行点云数据(pointclouddata)采集，这种重复采集以及后期数据的重复处理过程，也会增加杆塔三维建模的工作量及成本投入，降低工作效率。采用倾斜摄影技术构建线路走廊通道非单体化的三维模型。该技术通过摄影测量原理对获得的倾斜影像数据进行几何处理、多视匹配、三角网构建、自动赋予纹理等步骤，最终得到三维模型。这种方法建立的三维模型，模型表现不够精细，且在实际的生产处理过程中，受无人机等设备、大气环境及软件算法的影响，实际模型会有一定的畸变和错误，引起视觉误差和应用障碍。在设计实现中，基于二维图纸的CAD建模法由于需要利用计算说明书，所以仅适用于新建的线路，同时因为模型精细度非常高，产生的数据量也较大，大批量数据在GIS平台中运行较卡，且模型建立专业性强，需要大量的人力和时间投入。基于激光扫描的建模法需对不同杆塔进行重复的激光点云数据采集和数据后处理，耗费成本大，工作量繁重。倾斜摄影法建立的三维模型表现不够精细，且在实际的生产处理过程中，受无人机等设备、大气环境及软件算法的影响，实际模型会有一定的畸变和错误，引起视觉误差和应用障碍。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种基于激光点云全要素模型库的输电线路杆塔及其实现方法。一种基于激光点云全要素模型库的输电线路杆塔实现方法，其包括以下步骤：采集输电线路杆塔激光点云数据，建立杆塔激光点云组件模型库；根据所述杆塔激光点云组件模型库、待建输电线路杆塔及其位置信息，建立杆塔三维模型；根据所述杆塔三维模型构建输电线路杆塔。上述输电线路杆塔实现方法，适用于任何输电线路，无需专业人士即可完成建模，在保留了传统激光扫描建模方法的高精度的同时，减少了数据重复采集和重复处理的过程，降低了输电线路杆塔建模的成本投入，整体上提高了输电线路杆塔三维建模的效率；杆塔三维模型表现精细，模型精度高，且不会受设备、大气环境等影响产生畸变。进一步地，在其中一个实施例中，所述杆塔激光点云数据覆盖所有可用的塔头类型和塔脚类型。进一步地，在其中一个实施例中，根据输电走廊环境要素确定待建输电线路杆塔及其位置信息，根据所述杆塔激光点云组件模型库、待建输电线路杆塔及其位置信息，建立杆塔三维模型。在其中一个实施例中，采集输电线路杆塔激光点云数据，包括：采用无人机搭载机载激光雷达采集输电线路杆塔激光点云数据。在其中一个实施例中，采集杆塔激光点云数据之后，所述输电线路杆塔实现方法还包括步骤：对所述杆塔激光点云数据进行预处理。在其中一个实施例中，建立杆塔激光点云组件模型库之后，所述输电线路杆塔实现方法还包括步骤：增补或修改所述杆塔激光点云组件模型库。在其中一个实施例中，根据所述杆塔三维模型构建输电线路杆塔之前，所述输电线路杆塔实现方法还包括步骤：根据环境要素验证所述杆塔三维模型。在其中一个实施例中，根据环境要素验证所述杆塔三维模型之后，所述输电线路杆塔实现方法还包括步骤：根据验证结果调整所述杆塔三维模型。在其中一个实施例中，采集输电线路杆塔激光点云数据，建立杆塔激光点云组件模型库，具体包括以下步骤：采用无人机搭载机载激光雷达采集输电线路杆塔激光点云数据；对所述杆塔激光点云数据进行预处理；对所述杆塔激光点云数据进行分割，得到各种塔形杆塔的塔头组件及塔脚组件；基于所述杆塔激光点云数据，分别建立塔头激光点云模型库及塔脚激光点云模型库；调整所述塔头激光点云模型库中的各所述塔头组件及所述塔脚激光点云模型库中的各所述塔脚组件，用于使各所述塔头组件与各所述塔脚组件匹配连接。进一步地，在其中一个实施例中，所述塔头激光点云模型库及所述塔脚激光点云模型库覆盖所有可用的塔头类型和塔脚类型。进一步地，在其中一个实施例中，对不同组件即各所述塔头组件与各所述塔脚组件进行连接点设置并记录其相对空间位置，以使建模时各所述塔头组件与各所述塔脚组件相互无缝拼接。在其中一个实施例中，根据所述杆塔激光点云组件模型库、待建输电线路杆塔及其位置信息，建立杆塔三维模型，具体包括以下步骤：根据所述待建输电线路杆塔，选择杆塔类型；根据所选择的杆塔类型，从所述杆塔激光点云组件模型库选择塔头组件，且设定杆塔参数；根据所述杆塔参数，从所述杆塔激光点云组件模型库选择塔脚组件；拼接所述塔头组件与所述塔脚组件，形成所述杆塔三维模型；根据所述待建输电线路杆塔的位置信息，调整所述杆塔三维模型。在其中一个实施例中，所述输电线路杆塔实现方法具体包括以下步骤：采用无人机搭载机载激光雷达采集输电线路杆塔激光点云数据；对所述杆塔激光点云数据进行预处理；对所述杆塔激光点云数据进行分割，得到各种塔形杆塔的塔头组件及塔脚组件；基于所述杆塔激光点云数据，分别建立塔头激光点云模型库及塔脚激光点云模型库，所述塔头激光点云模型库及所述塔脚激光点云模型库覆盖所有可用的塔头类型和塔脚类型；其中，分别对各所述塔头组件与各所述塔脚组件进行连接点设置并记录其相对空间位置，以使建模时各所述塔头组件与各所述塔脚组件相互无缝拼接；调整所述塔头激光点云模型库中的各所述塔头组件及所述塔脚激光点云模型库中的各所述塔脚组件，用于使各所述塔头组件与各所述塔脚组件匹配连接；根据所述待建输电线路杆塔，选择杆塔类型；根据所选择的杆塔类型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光点云全要素模型库的输电线路杆塔实现方法，其特征在于，包括以下步骤：采集输电线路杆塔激光点云数据，建立杆塔激光点云组件模型库；根据所述杆塔激光点云组件模型库、待建输电线路杆塔及其位置信息，建立杆塔三维模型；根据所述杆塔三维模型构建输电线路杆塔。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光点云全要素模型库的输电线路杆塔实现方法，其特征在于，包括以下步骤：采集输电线路杆塔激光点云数据，建立杆塔激光点云组件模型库；根据所述杆塔激光点云组件模型库、待建输电线路杆塔及其位置信息，建立杆塔三维模型；根据所述杆塔三维模型构建输电线路杆塔。2.根据权利要求1所述输电线路杆塔实现方法，其特征在于，采集输电线路杆塔激光点云数据，包括：采用无人机搭载机载激光雷达采集输电线路杆塔激光点云数据。3.根据权利要求1所述输电线路杆塔实现方法，其特征在于，采集杆塔激光点云数据之后，所述输电线路杆塔实现方法还包括步骤：对所述杆塔激光点云数据进行预处理。4.根据权利要求1所述输电线路杆塔实现方法，其特征在于，建立杆塔激光点云组件模型库之后，所述输电线路杆塔实现方法还包括步骤：增补或修改所述杆塔激光点云组件模型库。5.根据权利要求1所述输电线路杆塔实现方法，其特征在于，根据所述杆塔三维模型构建输电线路杆塔之前，所述输电线路杆塔实现方法还包括步骤：根据环境要素验证所述杆塔三维模型。6.根据权利要求5所述输电线路杆塔实现方法，其特征在于，根据环境要素验证所述杆塔三维模型之后，所述输电线路杆塔实现方法还包括步骤：根据验证结果调整所述杆塔三维模型。7.根据权利要求1至6中任一项所述输电线路杆塔实现方法，其特征在于，采集输电线路杆塔激光点云数据，建立杆塔激光点云组件模型库，具体包括以下步骤：采用无人机搭载机载激光雷达采集输电线路杆塔激光点云数据；对所述杆塔激光点云数据进行预处理；对所述杆塔激光点云数据进行分割，得到各种塔形杆塔的塔头组件及塔脚组件；基于所述杆塔激光点云数据，分别建立塔头激光点云模型库及塔脚激光点云模型库；调整所述塔头激光点云模型库中的各所述塔头组件及所述塔脚激光点云模型库中的各所述塔脚组件，用于使各所述塔头组件与各所述塔脚组件匹配连接。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘智勇，祁宏昌，李艳飞，张雷，潘屹峰，李贞祺，
申请(专利权)人：广州供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44