[发明专利]基于激光点云的输电线路导地线建模提取方法

说明书

本发明提出了一种基于激光点云的输电线路导地线建模提取方法，其步骤为：首先，利用机载激光扫描技术获得输电线路的点云数据；其次，对输电线路的点云数据进行预处理，获得导地线的点云数据；最后，对导地线的点云数据进行分割完成单根电力线的目标提取。本发明利用数字高程模型对机载激光点云自动滤波方法进行改进，能够自适应地根据地形的起伏特征调整滤波参数，滤除地面点；又根据激光点的维数特征及与水平面的关系对激光点进行预处理，可以充分保留电力线点，最大化地去除地面点、植被点、建筑物点以及杆塔点。本发明结合图像技术能够替代人工巡线操作，实现输电线路巡检的自动化、智能化，大大降低了设备风险和人员作业风险。

技术领域

本发明涉及输电线路监控技术领域，特别是指一种基于激光点云的输电线路导地线建模提取方法。

背景技术

随着经济的快速发展，超高压大容量输电线路的建设数量急剧增加，线路走廊穿越的地理环境日趋复杂，给线路维护带来了更多困难。输电线路智能化、精细化管理离不开输电线路通道信息化建设的发展，利用现代科技技术实现真实三维输电线路通道数字化建设，为巡检过程提供数字化分析管理和辅助决策的实施，从而快速发现线路隐患及故障进行有效的分类统计分析，为运维决策者提供精细化管理基础，对输电线路季节性、阶段性的重点工作进行科学有效的工作安排。

因此，电力部门急需一种快速生成输电线路数字化模型的工具，能真实反映输电线路的环境，方便及时进行安全距离分析、三跨数据测量、安全隐患排查。同时希望实现降低人力、物力成本，提高企业经济效益和社会效益，进而全面提升电网信息化管理水平。机载激光扫描技术作为近年来快速发展的一项新技术，可以弥补传统航空摄影测量无法进行电力线测量的缺憾，快速获取高精度的数据信息，提高电力巡线效率，减少成本投入，并具有全天候工作等优点。因此，研究激光雷达点云数据中的电力线自动提取技术对电力巡线工作有着非常重要的意义，为实现输电线路巡检的自动化、智能化，提供了有力的数据支撑。

基于机载激光雷达点云数据的电力线自动提取技术会产生大量的点云数据，快速、高效的实现电力线走廊内的地面、植被、建筑物、杆塔、电力线及相关附件的点云数据的快速分割提取直接关系到该项技术的时效性和工程应用价值。现有电力线提取方法在算法方面将目标点云划分为多个栅格，滤波在每一个栅格内进行，而滤波栅格大小，需要用户手动调整，电力线提取精度仍有待提高。

发明内容

针对上述背景技术中存在的不足，本发明提出了一种基于激光点云的输电线路导地线建模提取方法，解决了现有电力线路巡检方法中的成本高、效率低、风险大的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

基于激光点云的输电线路导地线建模提取方法，其步骤如下：

S1、利用机载激光扫描仪器获得输电线路的点云数据；

S2、对输电线路的点云数据进行预处理，获得导地线的点云数据；

S3、对导地线的点云数据进行分割完成单根电力线的目标提取。

所述步骤S1中输电线路的点云数据包括地面点、植被点、建筑物点、杆塔点和导地线点。

所述步骤S2中对输电线路的点云数据进行预处理的方法为：

S21、将输电线路的点云数据划分为多个栅格，在每个栅格内进行滤波处理，并根据栅格大小与面高程变异系数之间的函数关系调整滤波参数，滤除地面点；

S22、根据输电线路的点云数据的维数特征剔除植被点和建筑物点，根据导地线与水平面的关系剔除杆塔点，获得导地线的点云数据。

所述步骤S22中输电线路的点云数据的维数特征的计算方法为：根据邻域大小自适应方法计算每个激光点的最佳邻域半径及其对应的特征值和特征向量，然后根据特征值、和定义维数特征：，其中，，、、均为特征向量，且。