（中国能源建设集团黑龙江省电力设计院有限公司 黑龙江哈尔滨 224002）
摘要: 近年来，在超高压架空送电线路设计的路径优化阶段越来越多的应用高精度的地理数据进行线路的优化选线，机载激光雷达数据是其中之一。现阶段采取传统的航空摄影测量方式的超高压电力线路测量，仍存在无法穿透植被覆盖地区直接获取地面高程信息，也不能准确的测量植被、森林高度的问题。激光雷达是20世纪初最重要的测量技术之一。由于激光雷达能够穿透植被覆盖层，而且有的激光系统集成了GPS、MU等设备，能够快速的获取测区的地形、地貌数据，获得植被的高度数据，是目前工程测量最新的手段。
关键词: 机载激光雷;达送电线;线路优化;电力勘测
1引言
机载激光雷达系统是由激光扫描系统、全球定位系统和惯性导航系统三种系统组成的高效的遥感测量系统。通过机载激光雷达系统能够在空间上对地物进行三维信息的快速获取，达到快速测量的目的。机载激光雷达系统在我国是在20世纪末期才逐渐发展起来的。最开始是起源与摄影测量技术，通过摄影测量技术的不断发展逐渐的形成了目前应用广泛的激光雷达测量系统。机载激光雷达测量系统与传统的摄影测量技术相比，具有很多的优势。随着该技术的不断发展，已经从科学研究逐渐的应用到实际的行业领域中。并且在不同行业领域中发挥重要作用。
2激光雷达工作原理
激光雷达测量技术是全球近年来发展最快的第三代测绘前沿技术，该系统通过激光扫描仪向地面发射激光脉冲信号，然后根据激光脉冲从发射到返回激光扫描仪所经历的时间来确定扫描仪中心到地面地物激光光斑之间的距离D，而由DGPS确定扫描仪中心坐标（X0，Y0，Z0），在利用高精度的惯性测量系统（inertial measure unit，IMU）则可以确定激光扫描仪扫描瞬间的空间姿态参数，括航向倾角Φ、旁向倾角ω和航偏角κ[2]。根据这些几何参数和空间几何关系，即可确定地面激光点的三维坐标[3]:
3激光雷达在输电线路设计中的应用
传统电网建设流程，包括规划、线路设计、杆塔排位、外业施工等。其中所需要的数据是采用人工测绘或者数字摄影测绘方式，数据不仅不直观、精度较差、再利用程度不高，仅能满足各环节生产的需要，不能有效的为电网建设完成后的管理提供支撑。随着激光雷达测量系统的发展逐渐的应用到实际的生产中。其中重庆超高压电力局通过采用激光雷达技术开发超、特高压输电线路走廊三维可视化管理检测系统，在一些项目中得到了成功的运用，并且已经取得了一些成绩。
3.1电力优化选线
优化选线是电网建设中的一个非常重要的环节，对于220千伏及以上电压等级的架空高压输电线路更是这样。此前国内通常采用基于航空摄影测量技术的优化选线方法来实现优化选线。通过采用光学或者数码航摄相机来获取沿初设或可研推荐的路径并在2-3km宽度范围的线路走廊获取航空影像立体像对。利用数字摄影测量工作站进行空中三角加密测量，恢复立体像对模型，通过在航测内业对恢复的立体像对进行人工观测，从而构建起线路走廊的三维场景 。
依托于激光雷达数据的高精度正射影像和激光点云，设计人员在软件中可以很好的判读地物，减少对环境的影响，包括减少线路建设造成的森林砍伐、农田占用、建筑物和障碍物拆迁、填挖土石方量等。减少对环境影响的原则包括:
(1)减少森林砍伐和占用农田
工程通过林区长度较长，选线中应尽量避开林木密集区、经济作物区，难以避让的，原则按高跨处理，尽量减少林木砍伐，对于集中林场和较密集的林地应釆用高跨处理，树木自然生长高度按15米确定。高跨时要对跨越的树高、树种予以测量和记录，不允许穿越自然保护区的核心区及试验区，若无法避免通过缓冲区，必须取得相关部门的批准文件。工程在经过西林县马畔、古障、普合、那劳附近的国家级公益林区、省级猫街雉类自然保护区时要尤其注意。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
(2)减少建筑物和障碍物拆迁
在输电线路的选择和设计中肯定会涉及到很多建筑物和障碍物的影响，通过对不同地物对输电线路的影响程度以及设计成本等一系列的要求，需要针对不同的地物进行躲避。随着电网技术的不断发展，架空输电线路对环境的影响和威胁逐渐的减少，但是在输电线路的选择过程中一定尽量躲避重要的人口稠密区、工况设施和矿藏。对自然保护区、生态补偿区、风景名胜区、机场等重要设施等有可能输电线路会对其造成影响的区域要及时的躲避。以保证输电线路的架设对其造成影响，并降低对环境的破坏。
(3)减少填挖土石方量
由于线路经过的大部分都是山区，通过在系统中的三维场景，可以对线路杆塔的选址进行很好的判断，将杆塔放置在开挖方量相对较小的区域，同时通过对坡度等的测量，判断施工进场的大致路线，避免今后的施工闲难。
3.2平断面图制作
平断面图是送电线路设计人员进行杆塔排位的基础。根据送电线路工程的设计规范要求，500千伏输电线路工程的平断面图的平面比例尺为1:5000，高程比例尺为1：500。根据对线路进行优化后的路径成果，利用One PLD软件设计平台从获取到的DEM数据中自动提取线路路径沿线断面数据，其中包括线路的中心线和左右边线及范围线。DEM叠加DOM所生成的三维场景中对可能对线路造成影响的各种条件因素进行采集，其中包括线路中存在的风偏点、危险点数据等。对于一些地貌和地物进行数字化采集。其中包括：房屋、树木的高度、和路径范围内的送电线路杆塔高度等。这些地物的信息从激光点云数据中进行自动提取。
3.3优化排塔
在输电线路的路径优化后，就需要在平断面图上进行杆塔排位，需要对线路沿线架设杆塔，这时杆塔位置的选择会影响到线路的工程造价和安全性。一般来说在采用激光雷达获取的点云数据中根据软件可以实现自动分类。在分类结果基础上辅助人工干预进行详细分类。这样既能保证DEM数据的整体精度也能保证在塔位架设的局部位置的高程和实地位置相对接近，最大限度的保证数据的可靠。
虽然能满足线路平断面要求，但塔基断面和实际情况相比还是会存在一些差别。为了提高塔基断面精度，可根据设计人员的排杆成果，获取转角塔和直线塔位置坐标。在获取的激光点云数据中，根据塔位位置，利用软件平台划定塔基范围内一个半径相对合理的圆形区域，对圆形区域内的所有点云进行手动分类，结合软件平台对分类后的结果区别出地面点和非地面点，消除自动分类设置统一参数造成的误差，根据重新分类过的点云，再生成DEM，根据这个新DEM来出塔基断面，和实际断面已非常接近，能满足设计人员要求。
4 结束语
综上所述，随着科技的发展和进步，航空激光扫描与摄影测量系统会成为继航空摄影测量和GPS测量之后的新的测量技术革命。日趋成熟的航空三维激光扫描与摄影测量技术将会不断的被创新和发展未来，将发扬传统和现存线路测量方法的优点，不断的克服自身的劣势，像GPS技术和航测技术一样，给超高压送电线路的测量带来一场新的技术革命。
参考文献:
[1]贾玉明，雷鸣，候红松. LIDAR机载激光雷达数据制作DEM原理分析[J].大众科技，2007，8(96):79-80.
[2] 程永，陈功，胡勇等. LIDAR在林区送电线路设计中的应用可行性[J].地理空间信息，2009，7(2):141-143.
[3] 贾俊红，梁静，吕水生. 从机载激光雷达数据中提取电力线研究进展[J].河南科技，2013，31(10):1671-1674.
论文作者:张永贺,武学旭,邢广锐,张学礼
论文发表刊物:《电力设备》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/15
标签：激光论文; 线路论文; 测量论文; 杆塔论文; 数据论文; 地物论文; 断面论文; 《电力设备》2018年第5期论文;