北科天绘机载LIDAR在输电线路优化设计中的应用

机载机载 LiDAR 在输电线路优化设计中的应用在输电线路优化设计中的应用 输电线路在线路设计阶段 需要在初步选定的线路走廊的一定宽度范围内 进行高精度的三维测量 以进行线路路径和杆塔定位的优化 尽最大程度地降 低建设投资 对于输电线路和部分高压线路在施工图设计阶段采用航空摄影 航空摄影测量相较于工测来说是一个大的突破 但是仍然存在线路平断面精度 不高 外业工作量大 数据不直观 软件平台不易用等问题 激光雷达测量技术高效率采集的线路走廊三维数据精度高 信息丰富 数 据使用方便 并能大大减少外业工作量 提高了设计效率和成果质量 而且该 技术的应用还可以大大的节约设计 勘测的费用 缩短作业周期 使设计更为 合理 而且能将复杂的电力 电网信息快速实现网络化 可视化的管理 可以 产生很好的经济效益及社会效益 图 1 输电线路优化设计 图 2 植被茂密的线路走廊扫描效果 与传统的航空摄影测量优化选线技术相比 机载 LIDAR 测量技术在输电线 路优化选线设计业务中许多方面具有明显的优势 主要表现如下 1 激光雷达可穿透植被 快速获取地表的三维信息 通过对机载激光雷达数 据及其同时拍摄的影像数据进行一系列处理 可以得到高精度的 DEM DSM DOM 等高线以及植被分类图等丰富的地表信息 结合 DSM 和 DOM 可得到真实的三维场景图 参考三维场景图进行电力选线 可从不同视角观看线路周围的地物 地貌信息 使设计人员在室内即可高 效地完成图上选线及线路优化工作 2 机载激光 LIDAR 利用系统所带的 GPS 数据以及 IMU 系统的精确空间位置 信息 只需要外业的几个 GPS 基站布控点 进行 GPS 数据的差分误差解算 基本不需要再有大量的人工外业的相控点 这相对于传统航测方法来说 提高了很大的工作效率 并且节省了很大的工程设计成本 3 估算需砍伐树木的面积 用激光雷达点云完成地面滤波后 参考地面点按不同高度对植被进行分类 处理 得到全线范围内的植被分布区域 从植被分布区中可直观地判断需 砍伐植被的位置 应用面积查询工具可估计需砍伐植被的面积 从而避免 了不必要的植被砍伐 减少了建设输电线路对环境的破坏 4 估算房屋拆迁数量及赔偿费用 房屋赔偿费用在输电线路建设成本中占有一部分比例 根据高分辨率的三 维真实景观图 可清晰地查看设计线路走廊房屋状况 包括房屋建筑结构 层数及占地面积 根据这些细节可准备地计算需拆迁房屋数量 估算赔偿 费用 使输电线路建设成本预算更科学 5 实时获取断面 利用机载 LIDAR 测量技术 可以快速获取不同方向不同深度的断面图 可 方便地观看设计电力线与周围地物在空间上的关系 如交叉线路在高程上 的差异 设计线路与走廊范围内植被的高差等 一些诸如房高 树高 杆 塔高等信息则利用激光点云数据自动提取 避免了传统航测作业中由内业 人员逐点进行立体量测的繁琐过程 与航空摄影测量优化选线技术相比较 应用机载 LIDAR 优化选线技术进行平断面采集作业效率可以提高 75 左右 至于平断面精度 绝大部分机载 LIDAR 断面点高程误差在 0 5m 以内 因 此 机载激光 LIDAR 平断面精度不仅完全能够满足线路设计的需要而且远 优于传统航测平断面精度 6 机载 LIDAR 测量技术生产的 DOM 和 DEM 生成的三维场景操作更方便 效果更逼真 可以方便进行全线漫游以