基于机载激光雷达数据的架空送电线路优化选线方法技术

本发明专利技术公开了一种架空送电线路优化选线方法，它采用机载激光雷达设备获取线路走廊范围的激光点云数据以及航空数码影像数据，通过对激光点云数据进行滤波、分类后，对机载激光雷达数据进行处理，将地表点生成高精度数字高程模型，然后利用高精度数字高程模型数据进行数据处理以及航空数码影像的内外方位元素对航空影像进行正射纠正以生成数字正射影像图，通过将数字高程模型与数字正射影像图进行几何叠加实现线路走廊的三维可视化以进行线路路径优化选线，最后根据平断面图数据，进行预排杆和排杆作业。本发明专利技术选线平台操作简便，三维场景逼真，可方便进行全线漫游以及多视角观察，内业平断面测图作业效率大大提高，与基于航空摄影测量方法的优化选线技术相比，其内业平断面测图作业效率可提高７５％左右。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于架空送电线路优化选线
，即基于机载激光雷达数据的架空送电线路 优化选线方法，它适用于架空高压输电线路工程在勘测设计阶段的优化选线。技术背景目前，国内的架空高压输电线路工程(220kV以上等级)优化选线通常采用航空摄影测 量方法来实现，即根据线路可研推荐路径方案或初步设计路径方案，通过航空摄影获取线路 走廊范围的立体像对影像(如若非数码影像，则需进行像片底片冲洗并进行扫描数字化)， 然后利用航外像控测量成果在全数字摄影测量系统内进行内业空三加密数据处理，以恢复像 对立体模型，通过像对立体模型来再现线路走廊范围内的地形地貌，在此基础上，设计人员 进行优化选线作业。根据优化选线路径成果坐标，航测内业作业人员利用全数字摄影测量系 统逐点进行平断面图采集。根据平断面图数据，由设计人员进行预排杆和排杆。尽管基于航 空摄影测量方法的优化选线技术应用已有近十年的历史，但该技术存在如下缺陷却是不争的事实1. 精度低。尤其是对于植被覆盖茂密地区，由于测标无法准确切准地表，导致内业平 断面图采集作业精度较低；2. 效率低。内业数据处理必须借助野外像控测量成果方可进行；3. 作业环境的适应性较差。对于一些植被覆盖密集以及无人区，由于无法进行航外像 控测量而导致无法实施；4. 航飞作业气象条件适应性较差。航空摄影测量作业对航飞气象条件要求较高，甚至 对太阳高度角等都有要求，主要在于该技术为被动遥感技术；5. 优化选线硬件平台要求高。基于航空摄影测量方法的优化选线技术其软件平台必须 在摄影测量工作站上方可运行，包括要求垂直扫描频率大于100Hz的CRT显示器及其它用 于立体观测的辅助设备(立体眼镜、手轮、脚盘及立体显示屏，或其他替代设备)；6. 在线路走廊三维可视化效果方面，基于航空摄影测量的三维场景系通过恢复像对立 体模型所获得，作业人员必须佩戴立体眼镜方可看到，作业人员的眼睛非常容易疲劳，且立 体效果有发虚的感觉。机载激光雷达技术是一项集激光扫描、全球定位(GPS)以及惯性导航(INS)等高新 技术于一体的高效三维主动航空遥感技术，采用该技术能够实现快速获取高时空分辨率空间 三维地理数据，系目前国际上最为先进的航空遥感技术。与航空摄影测量技术相比，该技术 具有高精度、高效率、作业环境适应性强、航飞作业气象条件适应性好、优化选线硬件平台 配置要求低以及地形地貌三维可视化效果更加逼真等优势。
技术实现思路
本专利技术针对目前基于航空摄影测量方法的架空送电线路优化选线方法存在的缺陷，提出 了一种，实现包括架空高压输电线路优 化选线、平断面测图以及预排杆等。该技术具有测量精度高、野外工作量小、线路走廊三维 可视化效果逼真、航飞作业气象条件以及作业环境适应性好且对优化选线硬件平台配置要求 低等优势，具有显著的社会经济效益。本专利技术的架空送电线路优化选线方法的技术方案是这样实现的它包括航飞数据采集、 数据处理、选线和排杆，其特点是(1) 设计路径方案，用机载激光雷达设备采集数据；(2) 将机载激光雷达数据处理生成数字高程模型DEM数据和数字正射影像图DOM数据；(3) 将数字高程模型DEM数据和数字正射影像图DOM以及激光点云数据等导入优化 选线平台，输出影像调绘图，并进行航外调绘作业；(4) 参考野外调绘成果，在优化选线平台中利用数字高程模型DEM数据以及数字正射 影像图DOM几何叠加构建线路走廊三维场景，根据线路设计规范，进行线路优化选线；(5) 根据即时自动提取的断面图进行预排杆，预排杆通过后输出影像路径图；(6) 根据优化选线路径成果进行平断面图数据采集；(7) 优化排杆。 该优化选线方法的具体步骤如下(1)根据可研审查后的推荐路径方案或初步设计路径方案，利用1/1万、1/5万或者其 它具有地理定位的遥感卫星影像进行航飞设计并进行机载激光雷达数据采集。具体如下1. DEM与DOM精度设计。DEM与DOM成果须达到1/2000比例尺精度要求；2. 航高设计。根据DEM与DOM产品精度，确定激光点间隔为2.5米，影像分辨 率不大于0.3米，据此确定航高，与机载激光雷达设备的性能相关；3. 在线路沿线范围内(并不一定必须在所需采集数据的线路走廊范围内)布设不少 于2个地面GPS基站，并确保摄区内任意位置距离最近基站之间的距离不超过50KM，进行地面GPS基站点联测，获取WGS84坐标以及1954北京坐标系坐标。 4.根据初设路径方案以及地形起伏情况，合理布设航线。具体要求包括1) 每条航线直线飞行时间不超过30分钟；2) 每一航带的宽度不小于2km;3) 若一条航带需要几条航线覆盖，必须确保航线间无绝对漏洞；4) 航飞范围应沿线路起点、终点处纵向各向外延伸lkm。(2) 将机载激光雷达数据处理生成数字高程模型和数字正射影像图数据。具体如下1. 激光点云数据解算。利用机载POS数据、地面基站点GPS测量数据以及激光扫 描数据，通过解算以获取用户选定坐标系下的激光点云数据；2. 利用机载激光雷达数据处理软件譬如TerraSolid软件进行激光点云数据的分类、 坐标系统转换以及1/2000比例尺DEM和DOM的生成；3. DEM与DOM数据分块。为了便于数据快速调度与管理，将DEM与DOM数据 按照正南正北分块，分块大小为3kmX3km，各分块间保持至少10米重叠。(3) 将数字高程模型和数字正射影像图以及激光点云数据等导入优化选线平台，输出 影像调绘图，并进行航外调绘作业。具体如下1. 将DEM、DOM以及激光点云数据导入具有如图二所示功能的优化选线平台，以 实现对DEM、 DOM和激光点云数据的快速调度、管理与应用；2. 输出影像调绘图。通过将分块的DOM进行拼接，实现每一航带的DOM拼接输 出，考虑到野外携带以及调绘的需要，通常按照1/10000比例尺输出并打印；3. 航外调绘。沿可研推荐路径或初设路径对路径左右两侧各300米范围进行调绘。 调绘内容包括平面位置以及高度及交叉角等。平面位置包括建筑物、电力线、通 信线以及地下电缆、道路、水系以及经济作物区以及其它影响线路路径的地物。 高度及交叉角调绘包括建筑物高度、交叉跨越点高度、杆塔高度以及一、二级通 信线及地下电缆与线路的交叉角等。(4) 参考野外调绘成果，在优化选线平台中利用数字高程模型以及数字正射影像图几 何叠加构建线路走廊三维场景，根据线路设计规范，进行线路优化选线。具体如下1. 在优化选线平台中，通过对DEM、 DOM数据的快速压縮、索引实现对其快速调 度与管理；2. 将DEM与DOM进行几何叠加，实现线路走廊三维场景的构建(线路走廊地形 的三维建模)；3. 设计人员参考航外调绘成果，在三维场景中进行优化选线。(5) 根据即时自动提取的断面图(包括中线以及左右边线)进行预排杆，预排杆通过 后输出影像路径图，否则返回步骤4。具体如下1. 根据所选路径，按照每5米采样间隔(视地形情况而定，对于地形平坦地区，可 适当加大间隔，相反，对于地形复杂地区，可适当减小采样间隔)从DEM数据 中自动提取断面数据，包括中线以及左右边线；2. 设计人员根据断面数据进行预排杆。预排杆通过，则输出影像路径图并进入下一 步骤，否则返回步骤四。(6) 根据优化选线路径成果进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种架空送电线路优化选线方法，它包括航飞数据采集、数据处理、选线和排杆，其特征在于：其步骤如下：　１）航飞设计，并进行机载激光雷达航飞数据采集；　２）将机载激光雷达数据处理生成数字高程模型ＤＥＭ数据和数字正射影像图ＤＯＭ数据；　３）将数字高程模型ＤＥＭ数据和数字正射影像图ＤＯＭ以及激光点云数据等导入优化选线平台，输出影像调绘图，并进行航外调绘作业；　４）参考野外调绘成果，在优化选线平台中利用数字高程模型ＤＥＭ数据以及数字正射影像图ＤＯＭ几何叠加构建线路走廊三维场景，根据线路设计规范，进行线路优化选线；　５）根据即时自动提取的断面图进行预排杆，预排杆通过后输出影像路径图；　６）根据优化选线路径成果进行平断面图数据采集；　７）优化排杆。

【技术特征摘要】
1、一种架空送电线路优化选线方法，它包括航飞数据采集、数据处理、选线和排杆，其特征在于其步骤如下1)航飞设计，并进行机载激光雷达航飞数据采集；2)将机载激光雷达数据处理生成数字高程模型DEM数据和数字正射影像图DOM数据；3)将数字高程模型DEM数据和数字正射影像图DOM以及激光点云数据等导入优化选线平台，输出影像调绘图，并进行航外调绘作业；4)参考野外调绘成果，在优化选线平台中利用数字高程模型DEM数据以及数字正射影像图DOM几何叠加构建线路走廊三维场景，根据线路设计规范，进行线路优化选线；5)根据即时自动提取的断面图进行预排杆，预排杆通过后输出影像路径图；6)根据优化选线路径成果进行平断面图数据采集；7)优化排杆。2、 根据权利要求1所述的架空送电线路优化选线方法，其特征在于航飞设计，利用 机载激光雷达以及航空数码影像设备采集数据的步骤是根据可研审查后的推荐路径方案或 初步设计路径方案，利用1/1万、1/5万或者其它具有地理定位的遥感卫星影像进行航飞设计 并进行机载激光雷达数据采集，具体如下① DEM与DOM精度设计，DEM与DOM成果须达到1/2000比例尺精度要求；② 航高设计，根据DEM与DOM产品精度，确定激光点间隔为2.5米，影像分辨率 不大于0.3米，据此确定航高，与机载激光雷达设备的性能相关；③ 在线路沿线范围内布设不少于2个地面GPS基站，并确保摄区内任意位置距离最 近基站之间的距离不超过50KM，进行地面GPS基站点联测，获取WGS84坐标以及 1954北京坐标系坐标；④ 根据初设路径方案以及地形起伏情况，合理布设航线，具体要求包括1) 每条航线直线飞行时间不超过30分钟；2) 每一航带的宽度不小于2km;3) 若一条航带需要几条航线覆盖，必须确保航线间无绝对漏洞；4) 航飞范围应沿线路起点、终点处纵向各向外延伸lkm。3、 根据权利要求1所述的架空送电线路优化选线方法，其特征在于将机载激光雷达 数据处理生成数字高程模型DEM数据和数字正射影像图DOM数据的过程具体如下① 激光点云数据解算，对激光点云数据进行滤波、分类后，利用机载POS数据、地 面基站点GPS测量数据以及激光扫描数据，通过解算以获取用户选定坐标系下的激 光点云数据；② 利用机载激光雷达数据处理软件譬如TerraSolid软件，该软件系基于MicroStation 平台运行，包括TerraScan、 TerraModeler以及TerraPhoto三个模块，进行激光点云 数据的分类、坐标系统转换以及1/2000比例尺DEM和DOM的生成；③ DEM与DOM数据分块...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新科，黄文京，吕健春，王滋政，阳锋，曾陈，黄伟，张正均，彭坚，徐祖舰，何勇波，刘改进，
申请(专利权)人：广西电力工业勘察设计研究院，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]