ApplanixDSS航空激光相机系统在电力选线工程中的应用

ApplanixDSS航空激光相机系统在电力选线工程中的应用主要内容ƒ电力选线基本原则ƒ传统电力选线过程ƒ传统电力选线缺点ƒ机载激光雷达技术简介主要内容ƒ应用机载激光雷达技术进行电力选线的优势ƒ激光雷达技术在铜陵至黄山电力选线工程项目中的应用ƒ激光雷达在电力行业的其他应用电力选线基本原则ƒ要求线路尽可能地短、直，降低工程成本ƒ线路尽量避开建筑物，减少拆迁成本ƒ线路与其它地物交叉跨越时要考虑走向和跨度，减少架设难度和施工成本电力选线基本原则ƒ杆塔架设要避开重要地物，如输油管道等ƒ塔为架设处的地质条件要符合要求传统电力选线过程1.设计人员在1：5万的旧地形图上粗选2.根据粗选的路径到实地踏勘，如不符合要求，修改设计3.沿粗选的路线进行航空摄影传统电力选线过程4.进行航摄外控测量、内业加密、选线、测量平差5.设计排定杆位6.现场定位、复核，然后转入设计提供施工图的内业阶段传统电力选线缺点ƒ传统地形图是二维的，三维信息只能通过等高线和高程注记获取，数据产品不直观ƒ速度慢、工期长ƒ应用航空摄影测量技术无法获取植被下的地形信息机载激光雷达技术简介机载激光雷达（AirborneLightDetectionandRanging）技术集全球定位技术、惯性测量技术、激光扫描技术及高精度控制体系于一体，通过主动向目标发射激光快速获取目标的三维信息。机载激光雷达技术简介机载激光雷达主要由POS系统、激光扫描仪、控制单元组成，由于激光点云缺少光谱信息，多数机载激光雷达也把数码相机集成到这个系统。机载激光雷达技术简介ƒPOS系统POS系统主要由全球导航系统(GPS)和惯性测量单元(IMU)组成，其中GPS连同地面基站GPS接收机实时动态测量飞行平台的位置，IMU实时测量飞行过程中平台的姿态。目前国际上比较广泛应用的POS系统有加拿大Applanix公司的POSAV系列和德国IGI公司的AEROcontrol系统。机载激光雷达技术简介ƒPOS和POSTRACK系统机载激光雷达技术简介ƒ数码相机天宝DSS439天宝AIC航空相机机载激光雷达技术简介ƒ激光扫描仪机载激光扫描仪一般采用半导体二极管和半导体激光器，具有高性能、高重复频率、大功率、窄脉冲等特点，波长范围一般在800-1600nm，常见的扫描方式有钟摆式、旋转棱镜式和光纤扫描式三种。机载激光雷达技术简介ƒ常见的三种扫描线形状Z字形平行线椭圆形机载激光雷达技术简介线性扫描定位关系激光器激光信号接收器传输时间T目标机载激光雷达简介机载激光雷达获取的数据经预处理得到点云，对点云数据进行处理可得到高精度的数字高程模型（DEM）、数字表面模型DSM，对影像进行正射纠正可得到高几何分辨率的正射影像（DOM）。机载激光雷达简介ƒ激光点云红色的为房屋山地-绿色为植被机载激光雷达技术简介ƒDSM渲染图机载激光雷达技术简介ƒDEM渲染图机载激光雷达技术简介ƒDOM机载激光雷达技术简介ƒ真实三维景观图机载激光雷达技术简介ƒ等高线机载激光雷达技术简介ƒ等高线叠加DEM应用机载LIDAR技术进行电力选线的优势技术优势：ƒ激光能够穿透叶冠达到地面，快速获得高精度和高空间分辨率的森林或山区的真实数字地面模型ƒ能够提供密集的点阵数据（1平米可达十个点）ƒ主动探测，可24小时全天候工作应用机载LIDAR技术进行电力选线的优势技术优势ƒ具有快速获取数据的能力ƒ需很少地面控制点或不需要地面控制点ƒ作业安全，能进行危险地区（如沼泽地等）的测图工作应用机载LIDAR技术进行电力选线的优势ƒ探测植被以下地面首次回波多次回波最后回波回波打到植被不同部位应用机载LIDAR技术进行电力选线的优势ƒ植被覆盖地区DEM剔除植被前剔除植被后应用机载LIDAR技术进行电力选线的优势选线优势：1.应用DSM和DOM可得到真实的三维场景图，在三维图上进行电力选线，更直观，线路周围信息表现更丰富2.估算待砍伐树木面积应用机载LIDAR技术进行电力选线的优势选线优势：3.估算房屋拆迁数量4.快捷的树高、房高测量5.实时获取断面应用机载LIDAR技术进行电力选线的优势ƒ实时的房高、树高测量房高测量树高测量应用机载LIDAR技术进行电力选线的优势ƒ实时获取断面激光雷达技术在铜陵至黄山电力选线工程项目中的应用ƒ航线设计、GPS布站等前期准备工作ƒ数据采集ƒ数据处理ƒ建立选线测图系统ƒ电力选线航线设计、GPS布站等前期准备工作ƒ申请空域ƒ依据小比例尺地形图进行航线的设计ƒ沿线路布设一定数量的基准站ƒ选择检校场航线设计、GPS布站等前期准备工作设计的航线航迹线扫描范围沿线基站图中绿色三角形为布设的基准站数据采集ƒ在测区的数据采集前或采集后采集检校场的数据ƒ按照设计的飞行速度、扫描频率、扫描角等扫描测区，同时用随带的数码相机拍摄影像数据采集ƒ通过POSAV控制数据采集ƒ通过POSAV进行控制数据处理数据处理分数据预先理和后数据处理，其中数据预处理是根据激光测距数据、机载POS数据和地面基站数据解算出LAS格式的激光点云数据；检校侧滚角、俯仰角和航偏角，并将改正值加到LAS点云数据中；检校数码相机，自动空三，得到外方位元素精确的原始影像。数据处理后数据处理是对点云数据进行滤波处理及植被分类，从而提取精确地DEM和DSM。对同时拍摄的影像参考DEM进行正射纠正，得到几何分辨率高的DOM。数据处理数据预处理利用POSPac软件进行数据预处理，运行界面如下：数据处理ƒ点云检校检校前检校后数据处理ƒ后数据处理点云误差点剔除地面点滤波植被分类数据处理ƒ正射影像制作整段线路分段进行正射纠正及影像的镶嵌。正射纠正正射影像镶嵌数据处理整个测区点云航迹线完成分类的点云数据处理整个测区DEM局部放大图数据处理整个测区DOM局部放大图建立选线测图系统基于ArcGIS开发电力选线测图系统。主要功能为：1.路径设计系统提供多种方法供用户设计路径，如在二维窗口中，用户可以通过文件导入、手工添加、移动直尺等方法添加电塔，并可以通过自动连线和手工连线生成电线。建立选线测图系统2.路径优化系统能实时提供路径的DEM断面、DSM断面，并能实时生成立塔点的塔基地形，为用户提供决策依据，保证路径的安全性和施工的可行性。通过真三维窗口和点云窗口，用户还能更直观地看到立塔点周围的地面实际情况，以作出准确决策。建立选线测图系统3.室内平面测图在传统电力勘察设计中，平面测图是在室外利用工测的方法进行的，费时费力。由于激光雷达测量系统同时获取了高精度的DEM和高分辨的航空影像，这使得室内平面测图成为可能。该系统为用户提供了多种测图工具，并能将成果输出为CAD格式。建立选线测图系统ƒ室内平面测图建立选线测图系统二维窗口点云窗口三维窗口建立选线测图系统ƒ断面量测绿色的为DEM断面，玫红色为DSM断面建立选线测图系统ƒ坡度测量精度评定图中为部分工程测量高程与激光雷达测量高程的差值变化。除个别点差值较大外，其它点都满足精度要求。差值大的主要原因为测区为山区，地形起伏较大。-0.800-0.600-0.400-0.2000.0000.2000.4000.6000.8001.0001471013161922252831343740点数高程差激光雷达在电力行业其他应用ƒ电力巡线激光雷达在电力行业其他应用除了作为高精度数据采集技术进行电力选线，机载激光雷达在电力行业还有其它应用。具体如下：1.电力巡线2.三维电网GIS管理激光雷达在电力行业其他应用1.电力巡线电力巡线就是通过不同手段，检查线路的安全隐患和故障，确保电路的安全运行。传统的电力选线方法有以下两种：第一种：巡线人员沿线路逐步检查。激光雷达在电力行业其他应用第二种：直升机携带陀螺稳定系统、可见光摄像机、红外热像仪、数码相机等先进设备，巡线人员借助仪器进行巡线。激光雷达在电力行业其他应用1.电力巡线人工巡线直升机巡线激光雷达在电力行业其他应用1.电力巡线传统电力巡线缺点:人工方法巡线人员劳动强度大、效率低，在高压线路检查时存在危险，并且对于穿越荒山野岭、深沟峡谷的线路无能为力。激光雷达在电力行业其他应用第二种方法提高了效率，突破了复杂地形对巡线的局限性，但是空间定位精度不高，很难确定线路与走廊地物的空间关系。激光雷达在电力行业其他应用1.电力巡线利用机载激光雷达技术进行电力巡线的优势：(1)空间定位精度高，能精确探测电力线的位置；(2)能清晰看到线路走廊内地物与线路的空间关系激光雷达在电力行业其他应用(3)能够精确测量线路间、线路与地面、线路与邻近植被的距离；(4)数据获取速度快；激光雷达在电力行业其他应用ƒ线路走廊内空间关系激光雷达在电力行业其他应用ƒ测量电力线间的距离激光雷达在电力行业其他应用ƒ测量电力线与地面的距离激光雷达在电力行业其他应用ƒ测量电力线与临近植被的最近距离激光雷达在电力行业其他应用2.三维电网GIS管理传统的二维电网GIS管理已满足不了需求，迫切需要三维电网GIS综合管理线路走廊内的空间关系。激光雷达在电力行业其他应用二维智能巡线管理系统如下所示：二维智能巡线管理系统激光雷达在电力行业其他应用2.三维电网GIS管理利用三维电网GIS，可以设置植被基本生长参数，模拟线路走廊内的植被作生长情况，模拟风险分析。激光雷达在电力行业其他应用利用三维电网GIS，对线路走廊内地物与线路的空间关系把握得更精确，有利于线路磁场干扰分析和安全范围分析，对不同电压等级的电网管理更科学。