[发明专利]基于Cesium三维地球框架的高压输电线路走廊三维重建方法

说明书

本发明提出一种基于Cesium三维地球框架的高压输电线路走廊三维重建方法，该方法首先采用倾斜摄影测量技术获取高压线路走廊区域的实景三维模型及真正射影像，然后搭建Cesium三维地球场景，完成实景三维模型加载；基于杆塔二维模板影像库及对应的三维模型库，在TDOM上采用模板匹配对杆塔进行识别与粗略定位，继而在Cesium三维地球场景中加载相对应的杆塔三维模型并对其进行交互式修正；再提取杆塔上的绝缘子参数信息并基于Cesium框架进行加载和显示，根据绝缘子两端点的同名挂线点坐标并结合架空线悬链线方程在Cesium框架中完成电力线的三维绘制；最后对对实景三维模型进行修正处理。该方提供了具有较高的自动化水平和精度的高压电力塔线走廊三维重建方案。

技术领域

本发明涉及三维重建技术领域，具体涉及一种基于Cesium三维地球框架的高压输电线路走廊三维重建方法。

背景技术

高压电力线路走廊三维重建能够为线路巡检提供重要信息并为智慧电网建设提供重要的数据支撑。目前电力线路走廊的三维重建手段主要有机载激光雷达(Lidar)和摄影测量两种技术手段。激光雷达是一种通过高频次的激光测距高效和高精度地获取地面三维信息的测绘设备，但受限于设备价格和较高的飞行成本，一直以来尚未在输电线路三维重建中得到广泛的应用。近年来已有搭载在小型多旋翼无人机上的激光雷达产品，作业较为便利，然而因续航时间有限，难以开展大范围作业。另一方面，仅基于Lidar的输电线路三维重建应用中，其经常要从海量的三维点云中对地形、杆塔及电力线等附属设施进行识别和提取等繁琐的处理步骤，工作量较大，且由于激光点云扫描分辨率的影响，整个电力线路及其附属设施的点云信息可能并不完整，从而影响了输电线路三维重建的精度和完整性。

近年来，基于倾斜摄影测量的三维重建技术已广泛应用于工程设计、智慧城市、灾害监测等领域。倾斜摄影测量是通过在无人机上搭载不同视角的传感器获取地物的纹理结构信息，该方法快速高效，较之传统的航空摄影测量，能够获取物体侧面丰富的纹理和结构信息，成为实景三维建模的主流方法。利用倾斜摄影技术进行电力线路三维重建亦有较多研究，如廖杰、张攀提出的《倾斜摄影在输电线路走廊三维重建中的应用》，该方案首先获得一组电力走廊的航飞照片，然后要提取影像间的连接点，接着对航拍影像进行GPS辅助空中三角测量获取影像的外方位元素，最后对影像进行密集匹配生成具有三维信息的点云模型。

但是，上述方法的重建精度较低，且对于地表广泛分布的高压电力塔线等细长结构状地物，采用该技术通常难以对其进行精确、有效的三维重建。

发明内容

发明目的：为克服现有技术的缺陷，本发明提出一种基于Cesium三维地球框架的高压输电线路走廊三维重建方法。

发明内容：本发明提出一种基于Cesium三维地球框架的高压输电线路走廊三维重建方法，包括以下步骤：

(1)获取目标区域低空倾斜多视立体影像数据，采用SfM算法对所述低空倾斜多视立体影像数据进行空中三角形解析；基于解析结果生成目标区域的实景三维模型和真正射影像；

(2)搭建Cesium三维地球场景，将实景三维模型加载到三维地球场景中，完成高压输电线路走廊地形场景的重建；

(3)构建杆塔三维模型库和绝缘子三维模型库；再根据每个杆塔三维模型，在所述真正射影像中一一对应地提取杆塔模板影像，形成杆塔模板影像库；

(4)基于所述杆塔三维模型库和所述杆塔模板影像库，在所述真正射影像上通过模板匹配对杆塔进行识别与粗定位，然后在Cesium三维地球场景中加载相应的杆塔三维模型，对加载的杆塔三维模型进行修正，完成杆塔模型的三维重建；

(5)从Cesium三维地球场景中导出杆塔位置信息，将导出的杆塔位置信息叠加在所述真正射影像上；

(6)在所述真正射影像上提取杆塔之间的电力线拓扑关系，并基于电力线拓扑关系，进行基于多视核线几何约束的挂线点识别及挂线点的物空间坐标计算；