摘 要：原來的電力線路工程施工技術(shù)設(shè)計的恰到好處，所得到的成品精度十分小，加上現(xiàn)場工作量十分巨大，設(shè)計周期長，有利于勘測設(shè)計優(yōu)化，對于工程造價的減少十分不利。本文的研究對象是LIDAR在電力線路質(zhì)量上的應(yīng)用，結(jié)合具體實例，證明了LIDAR技術(shù)在電力線設(shè)計中的可行性，使其得到可滿足其設(shè)計需求的精度，可以很方便地對電力工程進行設(shè)計。

關(guān)鍵詞：電力線路；LIDAR技術(shù)；技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號：TM75 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）27-0105-02

前 言

通過LIDAR技術(shù)可以獲得許多表面數(shù)據(jù)。激光可以穿透地面上的植被，并且數(shù)字高程模型可以在地面植被和地面物體的數(shù)據(jù)被去除之后生成。成正射影像需要利用DEM數(shù)據(jù)和差分GPS所獲取的數(shù)字圖像進行正射影像校正而形成。對于地面、道路植被等信息還可以被分類提取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。LIDAR技術(shù)不需要對航測的外部控制點進行測量，只需要少量的野外測繪以及地面的控制點就可以使用LIDAR技術(shù)。LIDAR技術(shù)可以獲取地面目標(biāo)等數(shù)據(jù)，也可以對交叉跨越的道路、房屋、獨立的陸上物體等數(shù)據(jù)進行直接提取。

1 傳統(tǒng)測量技術(shù)應(yīng)用

在原有的電力線路工程的運用中，采用了工程測量和航空攝影測量。地面信息通過工程的方法進行測量可以得到較高的精度，但由于現(xiàn)場工作量大、測量周期長，勘測與優(yōu)化設(shè)計很難進行結(jié)合。然而，電力線路工程勘測的實施不但要有大量的GPS外部控制點，還要在野外進行大模塊的測繪工作。航測在役時間長，勘察設(shè)計成本高，工期長。此外，對植被的隱蔽區(qū)域進行傳統(tǒng)方式的航空攝影測量時，測量的高度精度非常低，這影響了電氣專業(yè)人員精確排列。原有的測量方式都不能對基底進行精確的層析成像。因此，通過原有的航空攝影方式進行電力線路勘測時，所得到的測量產(chǎn)品精度小，內(nèi)外部工作量大，勘察設(shè)計周期長，對于勘測設(shè)計的優(yōu)化性能十分不利，不利于工程投資的減少。

LIDAR技術(shù)具有效率高、精度高等特點。LIDAR技術(shù)的高程點密度很高，可以對高程數(shù)據(jù)進行快速的采集。通過一定的數(shù)據(jù)處理可以自動或者半自動的將點云數(shù)據(jù)與GIS數(shù)據(jù)相轉(zhuǎn)換，所以其工作效率很高。陰影與陽光不會影響激光脈沖，導(dǎo)航高度也不會限制仰角精度，如此一來就會達到很好的精度。不過LIDAR技術(shù)還有很多不完善的地方，航飛的寬度窄的話會造成成本高、效率低。在植被繁茂的情況下，其精度也較低，其處理方式較復(fù)雜，如果想更好地利用該技術(shù)，就必須將此技術(shù)進一步的提高。

2 LIDAR技術(shù)應(yīng)用方法及流程探討

對電力線路工程進行勘測通過LIDAR技術(shù)會方便很多。LIDAR技術(shù)具有勘測設(shè)計施工周期短，勘測設(shè)計成本低的優(yōu)點。再利用LIDAR技術(shù)進行勘測時僅僅需要少量的GPS控制點。LIDAR技術(shù)在獲取數(shù)據(jù)時，可以通過穿透植被，并對隱藏區(qū)域進行測量。通過LIDAR技術(shù)對數(shù)據(jù)的處理，會產(chǎn)生正射影像。然后產(chǎn)生具有電力線路的三維數(shù)字地面模型圖，便于線路路徑選擇。在線路路徑得以保證后，可產(chǎn)生線路平面故障圖，再現(xiàn)基斷故障圖，可進行一次性設(shè)計勘測，大大縮短勘測設(shè)計周期，降低勘測成本。

2.1 LIDAR技術(shù)外業(yè)航飛

首先，應(yīng)該合理地分配基站點，以確保在飛行過程中至少30km內(nèi)有一個基站?；拘枰挥谝粋€開放、容易到達的地方，去除草木、房屋等阻擋衛(wèi)星的信號，在其四周去除電子干擾源。為了未來的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，基站必須要先行做好高程與坐標(biāo)的接觸。在進行現(xiàn)場測量時，應(yīng)注意導(dǎo)航帶應(yīng)具有一定的重疊度，LIDAR技術(shù)應(yīng)選擇以下數(shù)據(jù)，如激光波長、脈沖回波記錄模式等。

2.2 LIDAR數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理

首先，去除異常點。LIDAR數(shù)據(jù)中的一些數(shù)據(jù)顯然是不合理的。例如，多次反射后返回的數(shù)據(jù)、飛行物體反射的數(shù)據(jù)等。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，GPS接收并計算WGS84的坐標(biāo)。為了將坐標(biāo)進行轉(zhuǎn)換，通常需要聯(lián)合測量三個以上的54控制點并進行坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。高程系統(tǒng)通常與平面坐標(biāo)相結(jié)合，將地球高度轉(zhuǎn)換為正常高度。此外，還有多個飛行帶，這些飛行帶必須具有重疊度（10～20%）。按照一定的順序?qū)⒉煌w行帶的LIDAR原始數(shù)據(jù)整合成一個整體。

對LIDAR數(shù)據(jù)進行濾波是對目前來說關(guān)于內(nèi)部處理中最重要的步驟。目前，芬蘭公司的Terra固體商業(yè)軟件可以用來過濾LIDAR數(shù)據(jù)。Terra Stand在微站平臺上運行，并通過對瑞典Axelson等人所提出的提取算法分類的使用，包括諸如Terra Scan、Terra Modeler和Terra Photo（用于過程）的模塊。這個軟件的處理系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)算是比較成熟的，但對于雜亂的建筑物，需要進行人工處理。該軟件對于機載激光的掃描數(shù)據(jù)進行濾波，分層地面數(shù)據(jù)和地面目標(biāo)數(shù)據(jù)，然后對于機載激光掃描數(shù)據(jù)進行無縫拼接（在這種情況下，消除系統(tǒng)誤差和導(dǎo)航帶之間的隨機誤差），從而產(chǎn)生DEM數(shù)據(jù)，并分層，結(jié)合DEM數(shù)據(jù)進行輸出。然后，生成正射影像數(shù)據(jù)，并將現(xiàn)有的協(xié)商區(qū)域、與電力線路徑相關(guān)的構(gòu)造等其他相關(guān)數(shù)據(jù)輸入相結(jié)合。

2.3 電力線路路徑優(yōu)化

電氣專業(yè)人員通過在結(jié)構(gòu)、測量等方面的配合下主要負責(zé)對電力線路的選線和優(yōu)化。在由LIDAR技術(shù)數(shù)據(jù)生成的正射影像中，設(shè)計者可以在圖形上看到整個世界的真實情況，并且可以對于很多不利因素可以很簡單的就會避免，并從而得到較為合理的路線。由于LIDAR技術(shù)可以更精確地測量隱藏區(qū)以及塔位的高度，所以設(shè)計者需要通過對塔位的具體情況進行具體的分析才可以選擇合適的路徑。在設(shè)計中，可以實現(xiàn)線和線位的組合。

2.4 確定線路桿塔位置

在基本確定線路的路徑之后，可以產(chǎn)生相應(yīng)的平面故障圖。Helava以及中國的系統(tǒng)都可以很完美地完成這些功能。又因為LIDAR技術(shù)可以對植被起到穿透作用，所以對于地面和地面目標(biāo)的高程模型準(zhǔn)確率相對較高，生成的平面斷層圖相對準(zhǔn)確，因此線路設(shè)計者可以更加正確的確定下桿塔的地理位置。

2.5 生成塔基斷面圖及三維立體模型

在桿塔位置確定后，可以產(chǎn)生更精確的基礎(chǔ)故障圖。設(shè)計者可以檢查每個塔的地理條件，如果桿塔的位置不合理還要盡快的進行調(diào)整。要是實在找不到桿塔的位置，也可以對路線進行調(diào)整。然后，可以建立具有塔架位置的路線路徑的三維模型。等在桿塔位置與路線確定后就可以進行外業(yè)定位放樣，在此階段不論出現(xiàn)任何問題都需要及時反饋給工作人員。

3 LIDAR技術(shù)的誤差分析

在LIDAR系統(tǒng)的改進和校正之后，GPS定位精度、激光測距等可以共同決定LIDAR技術(shù)的定位精度。系統(tǒng)中任何傳感器精度的降低都會導(dǎo)致系統(tǒng)定位精度的降低。

當(dāng)飛行高度小于600m，地面斜率小于30°時，GPS的定位精度對測距誤差的貢獻要高于LIDAR的姿態(tài)測量精度。飛行的高度與地面坡度越高，姿態(tài)測量精度對測距誤差的貢獻也越來越大。因此，需要提高GPS的定位精度才能實現(xiàn)低空飛行，若想實現(xiàn)高空飛行就需要有很高的姿態(tài)測量裝置。

在高壓線工程中，利用4臺GPS 5700進行航飛試驗，通過Terra固體商用軟件可以對LIDAR的數(shù)據(jù)進行處理。并通過對測量結(jié)果進行精確的分析，分析結(jié)果如表1所示。

4 結(jié)束語

電力工程選線優(yōu)化，效率高，操作方便。LIDAR技術(shù)所產(chǎn)生的三維場景可以漫游，并從多個角度進行觀察。設(shè)計者可以更好地優(yōu)化設(shè)計，更準(zhǔn)確、方便地判斷地面目標(biāo)和空間位置，更好地避開重要地面目標(biāo)，對航路以及桿塔進行更加合理地選擇。在電力線路工程中利用LIDAR技術(shù)可以更好的對其進行勘測設(shè)計，不僅大大縮減了工作周期，還對高程測量的精度大大提高。

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收稿日期：2018-8-14