摘要：隨著近些年來我國科技的快速發(fā)展，遙感領(lǐng)域也取得革命性成就，其中最為突出的當(dāng)屬機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)，并列入當(dāng)前最為先進(jìn)的三維遙感技術(shù)之列，本文將機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)作為根本切入點(diǎn)對其組成和原理進(jìn)行分析。近幾年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，越來越高的用電需求對國家電網(wǎng)帶來了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，如何保證電網(wǎng)運(yùn)輸穩(wěn)定以及電力運(yùn)輸安全也就成了重中之重。

關(guān)鍵詞：機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)；優(yōu)化選線；電力巡線；數(shù)字電網(wǎng)

1機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)

1.1機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)組成

機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)主要包括以下四個(gè)部分：一是保證平穩(wěn)運(yùn)行作為傳感器載體的的飛行平臺、二是作為不斷發(fā)射脈沖的傳感器激光掃描儀、三是不斷精準(zhǔn)測量的定位與慣性測量單元、四是作為整個(gè)系統(tǒng)大腦層次有些整合數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)控制單元。

其中飛行平臺可以由飛機(jī)來代替；激光掃描儀的工作原理與普通微波雷達(dá)大體上相似，只是激光掃描儀的波長遠(yuǎn)小于普通微波雷達(dá)，其中，激光掃描儀在市場上常見主要有三種，它們?nèi)N的掃描方式也有不同，首先線掃描和光纖掃描是以平行線或“Z”字形為掃描軌跡掃描，其次圓錐掃描則是以橢圓形為掃描軌跡掃描；此外我們所熟悉的慣性測量裝置（IMU）和差分GPS（DGPS）又共同構(gòu)成了我們整個(gè)系統(tǒng)中必不可少的定位與慣性測量單元，它由若干地面基準(zhǔn)站和一個(gè)空間流動站組合而成，由基準(zhǔn)站和空中流動站同步不間斷觀測GPS衛(wèi)星信號，再通過后期處理，便可以準(zhǔn)確獲得飛行平臺的精準(zhǔn)位置；而計(jì)算機(jī)則是整個(gè)機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)各單元分工協(xié)作的中心控制單元，它的主要作用就是用來保證整個(gè)系統(tǒng)每一個(gè)單元互不干擾。

1.2機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)工作原理

在機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)中，我們會憑借著飛機(jī)做為一個(gè)觀測平臺，而傳感器則采用一種實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的激光掃描儀。通過不斷的向地球表面發(fā)射一束束的激光脈沖，再通過激光脈沖來回所經(jīng)歷的時(shí)間來確定激光掃描儀中心距離地球表面激光光斑之間的距離，后根據(jù)GPS來確定激光掃描儀精確的空間三維坐標(biāo)（X，Y，Z），并且利用IMU測出掃描儀實(shí)時(shí)的空間姿態(tài)參數(shù)。根據(jù)幾何參數(shù)和空間幾何關(guān)系，可以把每一個(gè)地面激光點(diǎn)的三維坐標(biāo)計(jì)算出來。相比于傳統(tǒng)的遙感技術(shù)，機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)具有自動化程度高、作業(yè)成本低、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)支持等許多優(yōu)點(diǎn)，對于跟隨國家經(jīng)濟(jì)共同發(fā)展的電網(wǎng)建設(shè)有著很大的技術(shù)優(yōu)勢。

大體的計(jì)算步驟：第一，將激光掃描儀發(fā)射和接受激光脈沖的瞬時(shí)時(shí)刻記錄下來；第二，通過光速恒定原理將發(fā)射和反射時(shí)間轉(zhuǎn)化為斜距進(jìn)行測量；第三，可以通過傳感器實(shí)時(shí)傳輸回來的位置和方向來計(jì)算出地球反射表面任何一點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

2機(jī)載激光技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用

2.1電力優(yōu)化選線

隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國內(nèi)的330kv以上的架空送電線路也越來越多，以往在建造前的大量工程勘測設(shè)計(jì)中，往往是采用了較為傳統(tǒng)的航空攝影測量技術(shù)，而如果采用先進(jìn)的機(jī)載激光技術(shù)則會有著測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)；避免了航空測量，作業(yè)周期短；野外調(diào)繪工作量降低；建設(shè)成本大大減少等許多優(yōu)點(diǎn)。

首先我們可以很方便的將激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)和航空影像轉(zhuǎn)化處理為DEM和DOM數(shù)據(jù)，然后通過利用這些把通電線路走廊三維場景宏觀的構(gòu)建出來，從而輕易的在其三維場景進(jìn)行優(yōu)化選線作業(yè)，對于平斷面圖，風(fēng)向偏轉(zhuǎn)和危險(xiǎn)點(diǎn)的采集可以在三維空間中實(shí)現(xiàn)，而那些不容易測量地方的信息便可以借助激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)來提取，而斷面數(shù)據(jù)則可以從DEM中提取。

與此同時(shí)，由于在國內(nèi)還沒有一個(gè)相對成熟的機(jī)載激光雷達(dá)電力優(yōu)化選線平臺，我國的機(jī)載激光雷達(dá)應(yīng)用市場也沒有一個(gè)相對健全的規(guī)則制度，處于萌芽階段，因此我們有理由相信隨著該技術(shù)逐漸成熟和市場不斷的擴(kuò)大需求，該技術(shù)在我國乃至世界也會有一個(gè)很好的發(fā)展前景。

2.2電力巡線

隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷提升，對遠(yuǎn)距離高壓的電力輸送需求越來越大，要求也越來越高，安全、穩(wěn)定也逐漸受到了我們的關(guān)注。因此對于電力線路的維修也變得越來越重要，為了確保輸電線路的運(yùn)營安全，電網(wǎng)維修管理部門一項(xiàng)非常重要的工作便是電力巡線，往往會投入大量的維修人員定時(shí)巡檢，從而發(fā)現(xiàn)并排除那些隱藏的不穩(wěn)定因素，避免出現(xiàn)事故。對于傳統(tǒng)巡查方式，需要投入大量人力和物力，不僅浪費(fèi)著很多人力資源，而且作業(yè)周期也長，受環(huán)境影響較大，當(dāng)遇到復(fù)雜地形時(shí)，該情況更為明顯，因此我們需要更先進(jìn)的巡檢方式來滿足巡檢要求。

2.3數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)

在我國的數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)中三維建模已經(jīng)成為了一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容，利用機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)可以清楚的獲得輸電線路走廊地形以及輸電線路的三維建模，其次作業(yè)人員可以通過將機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)把線路走廊地形處理為DOM和DEM來實(shí)現(xiàn)展現(xiàn)，而對于線路的三維建模的提取則通過高密度激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)來獲得。隨著國家對數(shù)字電網(wǎng)不斷建設(shè)，可以預(yù)知機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)將在未來成為必不可少的存在。

3結(jié)語

機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)隨著全球科技的發(fā)展成為了一種頂尖的三維航空遙感技術(shù)，不僅可以方便的獲取全球高分辨率信息，也大大提高了觀測的精度和整合數(shù)據(jù)的速度，并讓數(shù)據(jù)的獲取和處理逐漸向著自動化方向靠攏。隨著該技術(shù)不斷的進(jìn)步和成熟完美，市場需求的量不斷增加，我們有理由相信機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)將會在國家電網(wǎng)建設(shè)和維護(hù)過程中發(fā)揮著越來越重要的作用，從而成為遙感領(lǐng)域最為先進(jìn)的三維遙感技術(shù)。

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作者簡介：楊宜禥（1997），男，山東榮成人，漢族，現(xiàn)為空軍工程大學(xué)防空反導(dǎo)學(xué)院測控工程專業(yè)學(xué)生，研究方向：電子測試技術(shù)、雷達(dá)信號處理。