一种电力线路防风数字化模型构建方法技术

本发明专利技术提供一种电力线路防风数字化模型构建方法，包括以下步骤：S1：点云数据采集；S2：点云数据预处理：S3：获取LAS格式激光点云；S4：影像数据同步处理；S5：渲染三维场景；S6：构建架空电网基础建模平台；S7：开发不同条件下基础建模平台；S8：搭建线路三维场景；S9：建模对比分析。本发明专利技术，通过机载激光雷达对区域内的电网线路进行云数据采集，接着使用软件CoPre进行数据处理，POS数据处理模型数据处理后得到LAS格式激光点云，对采集的影像数据进行处理来获取三维模型数据信息，三维模型数据信息经批量加载激光点云数据渲染成为三维场景，获取的三维数据信息及渲染的三维场景构建架空电网基础建模平台，并结合不同气象条件开发基础建模平台。础建模平台。础建模平台。

【技术实现步骤摘要】
一种电力线路防风数字化模型构建方法


[0001]本专利技术属于电力数字化建模领域，具体地说是一种电力线路防风数字化模型构建方法。

技术介绍

[0002]沿海地区是国网公司台风灾害最为频发的网省公司，每年台风袭击造成电网输电线路风偏跳闸，杆塔损坏等问题，特别是线路风偏，据统计约占输电线路灾害的60％以上，是最典型的电网台风灾害。本项目利用架空输电线路高精度的激光点云数据，通过三维数字化建模技术进行特征提取、模式匹配，快速建立物体的可量测三维模型，实现输电网三维空间数据的快速建模，同时根据复杂气象环境条件下的数据进行建模运算，从而来获取台风、飑线风和下击暴流等气象条件下的输电线路电气距离精准变化情况，以此为输电线路工程验收、风偏隐患排查和治理提供重要技术手段；
[0003]综上，因此本专利技术提供了一种电力线路防风数字化模型构建方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种电力线路防风数字化模型构建方法，以解决现有技术中问题。
[0005]一种电力线路防风数字化模型构建方法，包括以下步骤：
[0006]S1：点云数据采集，通过机载激光雷达对区域内的电网线路进行云数据采集，并对数据采集区域的影像进行采集；
[0007]S2：点云数据预处理，基于差分模型处理以及精密单点定位处理的基础上使用软件CoPre进行数据处理；
[0008]S3：获取LAS格式激光点云，根据POS数据处理模型生成的高精度线路轨迹数据，并自动批量处理生成激光点云，对支持点云进行实时解算及点云后差分解算后得到LAS格式激光点云；
[0009]S4：影像数据同步处理，通过对采集的影像数据进行同步处理来获取三维模型数据信息；
[0010]S5：渲染三维场景，三维模型数据信息经过批量加载激光点云数据可以分层显示并渲染成为三维场景；
[0011]S6：构建架空电网基础建模平台，通过获取的三维数据信息以及渲染的三维场景构建架空电网基础建模平台；
[0012]S7：开发不同条件下基础建模平台，结合不同风向风速以及不同气温的气象条件，通过架空电网基础建模平台开发基础建模平台；
[0013]S8：搭建线路三维场景，基于基础建模平台，采用数字高程模型和数字正射影像模型搭建线路三维场景模型；
[0014]S9：建模对比分析，基于搭建的线路三维场景模型，分别进行风偏摆动、电气间隙等安全校验，以及带电体对边坡、树障等的安全距离校验，从而实现建模与历史风偏数据的对比分析。
[0015]优选的，所述S1中机载激光雷达扫描系统平台是一套完整系统，由激光雷达测量(采集)系统、旋翼无人机平台和数据处理软件系统三部分组成，系统稳定，性能良好；机载激光雷达技术与传统航空摄影测量技术相比，机载激光雷达技术具有直接快速获取三维空间数据、数据处理自动化程度高、高精度(尤其是高程精度)等特点；机载激光雷达技术的出现使三维数据获取方式向连续、海量的自动化方向转变，海量点云影像数据为三维建模提供基础数据，拓宽了测绘技术的应用领域，其重要应用方面是三维建模，为架空线路走廊建模提供了技术支撑。
[0016]优选的，所述S2中差分处理方法又称为有限差分方法或网格法，是求偏微分方程定解问题的数值解中应用最广泛的方法之一，它的基本思想是：先对求解区域作网格剖分，将自变量的连续变化区域用有限离散点(网格点)集代替；将问题中出现的连续变量的函数用定义在网格点上离散变量的函数代替；通过用网格点上函数的差商代替导数，将含连续变量的偏微分方程定解问题化成只含有限个未知数的代数方程组(称为差分格式)，如果差分格式有解，且当网格无限变小时其解收敛于原微分方程定解问题的解，则差分格式的解就作为原问题的近似解(数值解)；精密单点定位(PPP)处理数据是指利用全球若干地面跟踪站的GPS观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差，对单台GPS接收机所采集的相位和伪距观测值进行定位解算。
[0017]优选的，所述S2中使用的软件CoPre可获取高精度、高质量的点云原始数据，为客户行业应用提供原始点云数据支持，点云数据综合处理软件CoProcess，用于自动化和半自动化激光点云数据的编辑、处理、绘图，可实现多种扫描仪数据的处理。
[0018]优选的，所述S3高精度POS与外业采集的原始数据经S2中软件CoPre融合处理，输出带有绝对坐标的激光点云，可进行照片整理，生成真彩色点云，依据POS生成的高精度轨迹数据，自动生成激光点云，自动过滤POS轨迹，通过不同的颜色对轨迹质量进行分类，设置GPS信号值大小和持续时间即会自动剔除信号差的路段，导出对应路段的kml文件，方便后期外业补采或者采集控制点做纠正，解算后保存一个有效数据区域的kml文件。
[0019]优选的，所述S3中融合后的数据以LAS格式自动分段输出，LAS用于定义反射激光雷达脉冲的对象的类型，可将激光雷达点分成很多个类别，包括地面、裸露地表、冠层顶部和水域，使用LAS文件中数字整数代码可定义不同的类，使用LAS版本1.0时，激光雷达点无法同时维持两个分配的分类属性，在后续版本(LAS1.1及更高版本)中，可使用类标记来解决此问题，LAS标准增加了分类标记，其使用传统分类的附加信息对点进行标记，可以为各激光雷达点设置合成、关键点、保留和重叠标记，可以同时设置这些标记和分类代码。
[0020]优选的，所述S5中渲染是将场景的模型、材质和光照绘制为像素的过程，Adobe Substance 3D Stager通过交互式和离线方法，将各种实时与光线追踪技术结合在一起，场景渲染是将三维场景中的模型，按照设定好的环境、灯光、材质及渲染参数，二维投影成数字图像的过程，作品需要进行3D模型建立、优化，效果图和场景渲染，根据模型并配合渲染要求，自主搭建或修改模型。
[0021]优选的，所述S8中数字高程模型是描述地表起伏形态特征的空间数据模型，由地
面规则格网点的高程值构成的矩阵，形成栅格结构数据集。
[0022]优选的，所述S8中数字正射影像是利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空相片，经逐个像元进行投影差改正，再按影像镶嵌，根据图幅范围剪裁生成的影像数据。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0024]建模时首先通过机载激光雷达对区域内的电网线路进行云数据采集，并对数据采集区域的影像进行采集，接着基于差分模型处理以及精密单点定位处理的基础上使用软件CoPre进行数据处理，然后根据POS数据处理模型生成的高精度线路轨迹数据，并自动批量处理生成激光点云，对支持点云进行实时解算及点云后差分解算后得到LAS格式激光点云，同时对采集的影像数据进行同步处理来获取三维模型数据信息，三维模型数据信息经过批量加载激光点云数据可以分层显示并渲染成为三维场景，通过获取的三维数据信息以及渲染的三维场景构建架空电网基础建模平台，结合不同风向风速以及不同气温的气象条件，通过架空电网基础建模平台开发基础建模平台，基于基础本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力线路防风数字化模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：点云数据采集，通过机载激光雷达对区域内的电网线路进行云数据采集，并对数据采集区域的影像进行采集；S2：点云数据预处理，基于差分模型处理以及精密单点定位处理的基础上使用软件CoPre进行数据处理；S3：获取LAS格式激光点云，根据POS数据处理模型生成的高精度线路轨迹数据，并自动批量处理生成激光点云，对支持点云进行实时解算及点云后差分解算后得到LAS格式激光点云；S4：影像数据同步处理，通过对采集的影像数据进行同步处理来获取三维模型数据信息；S5：渲染三维场景，三维模型数据信息经过批量加载激光点云数据可以分层显示并渲染成为三维场景；S6：构建架空电网基础建模平台，通过获取的三维数据信息以及渲染的三维场景构建架空电网基础建模平台；S7：开发不同条件下基础建模平台，结合不同风向风速以及不同气温的气象条件，通过架空电网基础建模平台开发基础建模平台；S8：搭建线路三维场景，基于基础建模平台，采用数字高程模型和数字正射影像模型搭建线路三维场景模型；S9：建模对比分析，基于搭建的线路三维场景模型，分别进行风偏摆动、电气间隙等安全校验，以及带电体对边坡、树障等的安全距离校验，从而实现建模与历史风偏数据的对比分析。2.如权利要求1所述电力线路防风数字化模型构建方法，其特征在于：所述S1中机载激光雷达扫描系统平台是一套完整系统，由激光雷达测量(采集)系统、旋翼无人机平台和数据处理软件系统三部分组成，系统稳定，性能良好；机载激光雷达技术与传统航空摄影测量技术相比，机载激光雷达技术具有直接快速获取三维空间数据、数据处理自动化程度高、高精度(尤其是高程精度)等特点；机载激光雷达技术的出现使三维数据获取方式向连续、海量的自动化方向转变，海量点云影像数据为三维建模提供基础数据，拓宽了测绘技术的应用领域，其重要应用方面是三维建模，为架空线路走廊建模提供了技术支撑。3.如权利要求1所述电力线路防风数字化模型构建方法，其特征在于：所述S2中差分处理方法又称为有限差分方法或网格法，是求偏微分方程定解问题的数值解中应用最广泛的方法之一，它的基本思想是：先对求解区域作网格剖分，将自变量的连续变化区域用有限离散点(网格点)集代替；将问题中出现的连续变量的函数用定义在网格点上离散变量的函数代替；通过用网格点上函数的差商代替导数，将含连续变量的偏微分方程定解问题化成只含有限个未知数的代数方程组(称为差分格式)，如果差分格式有解，且当网格无限变小时其解收敛于原微分方程定解问题的解，则差分格式的解就作为原问题的近似解(数值解)；精密单点定位(PPP)处理数据是指利用全球若干地面...

【专利技术属性】
技术研发人员：方超颖，谢文炳，王晓杰，陈少康，黄友聪，郑钟楠，张莹，王琼，林梓圻，程韵初，许军，康合敏，胡钦俊，周懋熹，张金国，方善琨，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：