[发明专利]基于三维激光雷达技术的输电线路杆塔参数确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及输电线路雷电防治应用领域，具体是一种基于三维激光雷达技术的输电线路杆塔参数确定方法。

背景技术

现有研究表明，不同时间段、不同地域，由于雷电活动特征存在较大差异，雷击对输电线路造成的冲击也是不同的。如何有效地评估输电线路的防雷性能已受到电网运行人员的高度重视，为了提高应用研究水平，为差异化防雷方案的制定提供可靠数据，必须校核已有线路地理参数，摸清沿线地形、地貌特征等。

但是，鄂西三峡地区地表条件复杂、气候多变，高山峡谷众多，切割地形严重，为输电线路雷电防护带来很大困难。由于地形复杂、陡峭，难以逐级杆塔进行经纬度测量，而且使用现有技术对逐级杆塔进行经纬度测量的数据资料也不准确，作为研究对象的最基础线路杆塔本体资料不准确，直接会误导整个线路走廊雷电防治方案的有效性和防治措施的技术经济性。

因此，三峡地区输电线路雷电机理和防治措施研究时，非常紧迫地需要开展此项研究工作，以获取更精确的输电线路全线逐级杆塔的塔形、结构，典型输电线路的地理坐标、高度、密度及地形地貌参数，用于三峡地区雷击风险统计和进行仿真输电线路雷击风险评估。

发明内容

本发明提供一种基于三维激光雷达技术的输电线路杆塔参数确定方法，可以借助三维激光雷达技术在复杂地区获取地形精确的输电线路参数，为输电线路防雷差异化分析研究和评估防雷措施的有效性提供准确的基础数据支持。

一种基于三维激光雷达技术的输电线路杆塔参数确定方法，包括

步骤10：通过飞行器携带三维激光雷达测量系统，对输电线路走廊沿线杆塔进行扫描，获取包括实施差异化防雷指定输电线路杆塔段的原始激光数据和GPS/IMU数据；

步骤20：对步骤10获得的所述原始激光数据和GPS/IMU数据进行联合精细预处理，生成大地定向后的原始激光点云数据；

步骤30：对生成的原始激光点云数据进行精细分类，生成包括地表层、植被层、线路层和杆塔层的LAS格式激光点云数据；

步骤40：运用雷电专业线塔参数分析软件，输入步骤30获得的LAS格式激光点云数据，分析输出精确到逐级杆塔的地形地貌参数、线路参数、杆塔参数。

本发明采用三维激光雷达技术对选定研究线路进行扫描、内业数据精细处理分析的方式，得出试点线路精确分析输出到逐级杆塔的地形地貌参数、线路参数、杆塔参数，为输电线路防雷差异化分析研究和评估防雷措施的有效性提供准确的基础数据支持。

附图说明

图1是本发明基于三维激光雷达技术的输电线路杆塔参数确定方法的流程图；

图2是本发明在杆塔横截面左右各100m内，每隔25m取一个相对杆塔的地表层激光点计算地面倾角θi的示意图；

图3为地面倾角θ符号的定义示意图；

图4是杆塔左右各50m处获得的地面倾角θ(θ3、θ6)来定义地貌的示意图；

图5是单回杆塔中各个杆塔参数的示意图；

图6是同塔双回杆塔中各个杆塔参数的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1所示为本发明基于三维激光雷达技术的输电线路杆塔参数确定方法的结构示意图，所述方法包括如下步骤：

步骤10：通过飞行器携带三维激光雷达测量系统，对输电线路走廊沿线杆塔进行扫描，获取包括实施差异化防雷指定输电线路杆塔段的原始激光数据和GPS/IMU(即位置姿态)数据。

所述三维激光雷达测量系统包括激光扫描仪、GPS定位系统和惯性测量装置(inertial measurement unit，IMU)，所述激光扫描仪用于测定激光雷达信号发射参考点到地面激光脚点的距离，获得所述包括差异化防雷指定线路杆塔段的原始激光数据；所述GPS定位系统和惯性测量装置用于测量激光扫描仪在运动过程中的经纬度空间位置信息和PHR(俯角、仰角和横滚角)三个瞬时姿态角，获取包括差异化防雷指定输电线路杆塔段的GPS/IMU数据。

步骤20：对步骤10获得的所述原始激光数据和GPS/IMU数据进行联合精细预处理，生成大地定向后的原始激光点云数据。

具体的，可利用三维激光雷达测量系统自带软件，对步骤10获得的所述GPS/IMU数据进行联合差分解算，获得激光扫描仪每个扫描时刻的空间位置和姿态数据；然后，利用三维激光雷达测量系统自带软件，对步骤10获得的所述原始激光数据自动进行空间位置和姿态数据的赋值运算，生成大地定向后的原始激光点云数据。