[发明专利]基于无人机激光雷达点云杆塔倾斜参数测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于无人机激光雷达点云杆塔倾斜参数测量方法，包括如下步骤：杆塔三维点云滤波，杆塔分割与特征面提取，塔身三维重建及模型数据库建立，对待评估杆塔特征平面进行中心点计算，对待评估杆塔进行倾斜状态评估与倾斜角度计算。本发明实现对杆塔结构关键部位的自动识别及提取以及对线路杆塔的几何参数快速扫描与倾斜参数智能化评估。利用先进的无人机巡线技术，显著提升了线路巡检效率和准确度，降低了巡检费用以及工作人员的工作量和风险，实现具有工程实践意义上的杆塔倾斜地质监测预警和风险防控，提高线路运行可靠性，降低重大电网安全稳定运行风险。

技术领域

本发明涉及激光点云监测预警和风险防控技术领域，具体地指一种基于无人机激光雷达点云杆塔倾斜参数测量方法及系统。

背景技术

输电线路覆盖范围广，输送距离长，沿途经过很多环境条件恶劣、地质地形复杂、气候多变地区，如山西、陕西、四川、新疆等地质条件复杂的省份，地质灾害种类较多、分布面积较大，输电杆塔自身的运行状态已成为线路运维工作关注的焦点。传统的架空输电线路防灾面临着几个方面的问题：防治工作量大、防止要求高、防治成本高等。利用基于SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达)卫星的遥感监测，虽然具有监测范围广、区域大等优势，但对遥感图像的采样周期和图像分辨率有较高要求，数据获取费用巨大，数据处理复杂，全面推广较为困难。由于缺少高效监测手段，难以及时掌握输电线路杆塔倾斜地质灾害的风险状态，运维工作的风险和压力较大，当风险发展累积到一定程度时，对分散的风险点进行大规模治理的难度增加，成本投入巨大。因此，急需一种能对地质不稳定区域内杆塔倾斜状态进行大范围、快速监测和预警的实用技术。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种基于无人机激光雷达点云杆塔倾斜参数测量方法及系统，本发明通过对采集的三维激光雷达数据进行走廊划分、滤波与分类，根据结构特征进行杆塔提取和识别，建立杆塔精准三维模型，并进行杆塔倾斜状态参数自动计算和评估分析，自动计算杆塔倾斜角度，从而实现对线路杆塔倾斜状态智能检测和预警。

为实现此目的，本发明所设计的基于无人机激光雷达点云杆塔倾斜参数测量方法，它包括如下步骤：

步骤1：选取输电杆塔三维激光点云中的单个塔杆点云，剔除单个塔杆点云中的杂点及电线点云，得到滤波后的杆塔点云；

步骤2：将滤波后的杆塔点云划分为塔脚点云、塔身点云和塔头点云，从而得到塔脚三维矢量模型、塔身三维矢量模型和塔头三维矢量模型；

步骤3：将塔脚三维矢量模型、塔身三维矢量模型、塔头三维矢量模型组合成典型塔型三维点云模型；

步骤4：根据所述典型塔型三维点云模型，对待评估杆塔特征平面进行中心点计算，得到待评估杆塔各特征平面中心点坐标；

步骤5：根据待评估杆塔各特征平面中心点坐标计算待评估杆塔的倾斜角度。

本发明的有益效果：

本发明通过对采集的三维激光雷达数据进行走廊划分、滤波与分类，根据结构特征进行杆塔提取和识别，建立杆塔精准三维模型，并进行杆塔倾斜状态参数自动计算和评估分析，自动计算杆塔倾斜角度，从而实现对线路杆塔倾斜状态智能检测和预警。

本发明利用上述方案实现对杆塔结构关键部位的自动识别及提取，实现对线路杆塔的几何参数快速扫描与倾斜参数智能化评估。

本发明采用三维激光雷达遥感技术，将无人机高精度定位定姿技术、遥感遥测技术和三维激光点云智能处理和分析技术进行结合，显著提升对输电线路杆塔几何状态的快速、批量化智能感知水平，实现具有工程实践意义上的杆塔倾斜地质监测预警和风险防控，提高线路运行可靠性，降低重大电网安全稳定运行风险，提升输电线路运行可靠性。在线路检修、公共管理、防灾预警等领域具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；