基于机载激光雷达数据的塔基断面提取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于机载激光雷达数据的塔基断面提取方法，包括以下步骤：通过线路优化设计及排杆定位确定杆塔坐标；根据设计要求自动生成指定的塔基范围；自动生成数字高程模型DEM；结合高分辨率正射影像及点云数据进行数字高程模型的编辑；根据塔基范围、塔型、转角角度等确定塔脚方向线和塔脚坐标；批量自动生成塔基断面图。本发明专利技术方法在室内即可完成全线的塔基断面测量工作，代替人工外场作业测量，极大降低了野外工作量，尤其是丘陵和高山地区，大大提高了作业效率，具有显著的经济和社会效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于架空送电线路塔位定位
，具体涉及一种。
技术介绍
目前，国内的220kv以上的电力线终勘设计时，都要求进行塔基断面测量。普遍的做法是使用测量型GPS接收机或全站仪来测量转角点、桩点坐标，手工记录这些点的所属类别以及特征属性数据，内业再将转角点和桩点GPS坐标数据转换为专业电力软件格式(如道亨ORG格式)，进而应用相应软件生成塔基断面。架设铁塔的地方多为丘陵或高山地区，地形条件复杂，上山用全站仪测一个塔基断面特别麻烦，至少需要三个人才能完成一个塔基断面的测量工作，一人用棱镜后视，一人操作全站仪，一人跑断面，耗费大量人力，作业效率低。而应用GPS RTK方法进行塔基断面测量，应用专门的电力之星软件通过确定塔位中心桩、半径即可自动计算四个塔脚坐标，一人上山即可完成塔基断面测量工作，虽然减少了人力，但外业时间还是比较长，没从根本上提高作业效率。随着技术的发展，近年来采用航空摄影测量技术进行塔基断面的测量工作，能够在一定程度上降低人力物力、提高作业效率，但是该技术实施的作业环境适应性差，无法解决植被覆盖的问题，对于植被覆盖区无能为力。
技术实现思路
针对目前塔基断面测量方法中存在的作业效率低、环境适应性差的技术缺陷，本专利技术提出了一种具有高效率、环境适应性好的基于机载激光雷达数据的塔基断面测量方法。本专利技术所述的，包括以下步骤1)利用点云数据、数字高程模型DEM、数字表面模型DSM、数字正射影像图D0M、等高线进行三维架空送电线路优化设计，从而确定杆塔具体位置；2)依据不同高压等级电塔的要求，确定塔基范围，绘制正方形或圆形的塔基范围；3)根据塔基断面精度要求，自动生成数字高程模型DEM ；4)针对塔基位置，结合数字正射影像图D0M，应用专门数据处理软件进行数字高程模型DEM的编辑，去除地表灌木、小型人工建筑物等噪声，得到精确的数字高程模型DEM ;5)根据选定的塔型、转角角度确定四个塔脚的方向线，根据塔基范围确定塔脚位置，从而获取塔脚精确坐标；6)依据塔脚及杆塔的位置、高精度数字高程模型DEM，生成塔基断面。所述的中的步骤I)中的确定杆塔具体位置的步骤如下1)在架空送电线路三维优化选线系统中导入数字高程模型DEM、数字表面模型DSM、数字正射影像图D0M、等高线，依据电力线路设计规范进行线路优化设计；2)确定选线结果后，结合正射影像及平断面图进行排杆定位，完成直线塔位的确定；3)确定所有塔位的中桩位置。所述的中的步骤3)中的数字高程模型DEM为应用数据处理软件自动生成，具体步骤如下1)线路确定后，利用数据处理软件进行点云数据的精确分类；2)应用TerraModeler模块，利用分类后的地面点云、选择合适的格网大小自动创建数字高程模型DEM。所述的中的步骤4)中的数字高程模型DEM的精细编辑为根据植被茂密区、低矮灌木区、沟坎区、地形起伏较大区域情况，应用多种数据处理软件综合影像和点云信息生成。采用本专利技术的塔基断面提取方法，对于全线路的塔基，确定塔基范围后，在室内即可自动生成所有塔位的塔基断面图，减少对人工操作的依赖程度，因此实现了塔基断面成图的高效率作业；应用激光雷达进行塔基断面测图，对于沟壑纵横、陡崖等地形复杂区域，根据数字地形模型实现对真实场景的模拟，适用于多种地形条件，因此该塔基断面测图方法环境适应性强；激光雷达的地面测点密度大，每平方米最大可达20个激光点，比传统测量方法采样密度高，实现了塔基断面的高精度测量。 附图说明图I为本专利技术的技术流程图。具体实施例方式下面将对本专利技术的具体实施方案进行更详细的说明。如图I所示，本专利技术所述的一种的具体实现步骤为 (I)确定杆塔坐标 将数字高程模型DEM、数字表面模型DSM、等高线依据数字正射影像图DOM导入到三维优化选线系统中，结合二维影像及实时断面、三维场景图，依据线路设计规范进行线路优化设计。架空送电线路设计需求数据信息丰富，数据量大，应用支持海量空间数据管理的三维优化选线系统可以方便快捷的进行上百G数据的放大、缩小、漫游等管理及应用，在该系统中导入DEM、DSM、等高线、DOM等数据，为选线提供丰富的可参考信息。结合高分辨率二维正射影像图(可分辨出不同等级电力线、道路、水系、建筑物等)、等高线、任意方向的断面图，根据线路设计规范进行线路初步确定；通过DEM与DOM的几何叠加得到三维真实场景图，将架空输电线路按设计高程及弧垂得到三维图，进行三维浏览，查看线路与周围地物间的空间关系，进行线路优化。线路确定后，结合断面图及二维正射影像进行线路预排杆，从影像图及三维浏览中可查看是否有塔位，及时在室内进行调整，完成排杆确定工作。至此，完成转角塔及直线塔的定位工作，确定了所有铁塔的位置信息。(2)自动绘制塔基范围 依据不同高压等级电塔的要求，确定以杆塔中桩(及塔位中心)为中心，一定距离范围的塔基范围，如46m X 46m，5m X 5m等，形状可为圆形或方形，并将其用隐形矢量线描述。(3)自动生成数字高程模型DEM利用数据处理软件，如TerraSolid软件，该软件基于MicroStation平台运行，包括TerraScan、TerraModeIer、TerraPhoto、TerraMatch 等模块，应用 TerraScan 模块进行点云数据的精确分类。利用分类后的地面点云自动创建数字高程模型DEM，在创建过程中，选择合适的格网大小，如0. 5mXO. 5m, 0. 4X0. 4m等。(4)对数字高程模型进行精细编辑 综合应用TerraScan、TerraModeIer> TerraPhoto模块进行数字高程模型的编辑,主要参考数字高程模型、数字正射影像图对模型进行精细编辑。单独应用点云数据进行分类，缺乏地物间的空间几何关系，借助于正射影像、点云和数字地面模型可以很好的判断地物类型，查看局部的分类错误，并进行纠正。在进行DEM编辑的时候，尤其要注意植被茂密区、低矮灌木区、沟坎区、地形起伏 较大区域，对塔位周围50m范围的区域都要进行精细编辑处理。(5)根据选定的塔型、转角角度确定四个塔脚的方向线，其与塔基范围相交即可得到四个塔脚的坐标信息。(6)根据塔位中桩及四个塔脚的坐标、高精度数字高程模型批量自动生成塔基断面图。设计人员选定所有的塔位信息，即可一键完成所有铁塔的塔基断面的绘制工作，极大地提高了塔基断面测量工作效率。采用本专利技术的塔基断面提取方法，对于全线路的塔基，确定塔基范围后，在室内即可自动生成所有塔位的塔基断面图，减少对人工操作的依赖程度，因此实现了塔基断面成图的高效率作业；应用激光雷达进行塔基断面测图，对于沟壑纵横、陡崖等地形复杂区域，根据数字地形模型实现对真实场景的模拟，适用于多种地形条件，因此该塔基断面测图方法环境适应性强；激光雷达的地面测点密度大，每平方米最大可达20个激光点，比传统测量方法采样密度高，实现了塔基断面的高精度测量。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于机载激光雷达数据的塔基断面提取方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 .1)利用点云数据、数字高程模型DEM、数字表面模型DSM、数字正射影像图DOM、等高线进行三维架空送电线路优化设计，从而确定杆塔具体位置； .2)依据不同高压等级电塔的要求，确定塔基范围，绘制正方形或圆形的塔基范围； .3)根据塔基断面精度要求，自动生成数字高程模型DEM； .4)针对塔基位置，结合数字正射影像图DOM，应用点云数据处理软件进行数字高程模型DEM的编辑，去除地表灌木、小型人工建筑物噪声，得到精确的数字高程模型DEM ； . 5)根据选定的塔型、转角角度确定四个塔脚的方向线，根据塔基范围确定塔脚位置，从而获取塔脚精确坐标； . 6)依据塔脚及杆塔的位置、高精度数字高程模型DEM，批量生成塔基断面。2.根据权利要求I所述的基于机载激光雷达数据的塔基断面提取方法，其特征在于，所述步骤I)中的确定杆塔具体位置的步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦延娟，范应全，董文武，
申请(专利权)人：四川省科学城久利科技实业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：