朱先鸿
（广东立胜综合能源服务有限公司）
摘要：由于LIDAR技术既可以在短时间内获取高精度激光点云，同时又具有高分辨串数码影像等诸多优势，因而该技术在目前电力线路工程的走向选择设计以及危险点检查等工作中都有着广泛的应用。本文先对LIDAR技术的应用原理与特点进行分析，并进一步研究LIDAR技术在电力线路工程中的应用。加上现场工作量十分巨大，设计周期长，有利于勘测设计优化，对于工程造价的减少十分不利。本文的研究对象是LIDAR在电力线路质量上的应用，结合具体实例，证明了LIDAR技术在电力线设计中的可行性，使其得到可满足其设计需求的精度，可以很方便地对电力工程进行设计。
关键词：电力线路；LIDAR技术；应用
1引言
在应用LIDAR技术开展电力线路勘测与设计工作时，只需根据要求进行少量地面控制点的测绘，因而极大的降低了外业调绘的工作量。同时，LIDAR技术的应用，还能有效提高隐秘地带的勘测精度，并且能够降低勘测设计工作的周期。因而，现阶段要加强对LIDAR技术的应用，不断提高电力线路工程的建设质量。
2 LIDAR技术概述
2.1工作原理分析
对于机载激光雷达系统而言，其应用过程本质上是一个激光点的重复发射与接收的环节。具体而言，在进行目标物体表面的采样工作时，需要进行相应分辨率空间点的测绘，进而可以形成相应的点云图，最终达到采样测绘的目的。工作时，需要在飞行器上安装激光脉冲测距仪，之后要对激光脉冲的发射与接收时间差t做好记录。这样一来，就能够对激光发射器达到地面相关反射点的距离进行精确的测量。这一过程中，INS姿态测量系统能够对瞬间空间姿态参数进行较为精确的测量，比如航向角、侧滚角以及倾斜角等。此外，借助于GPS系统，能够掌握飞行器在不同状态下的瞬间空间三维坐标（X、Y、Z）。经过技术人员后期的软件解算，即可计算出每一个激光脚点的精确坐标。
2.2 LIDAR技术特点
一般来说，LIDAR技术有着如下几个特点：其一，LIDAR技术的效率高。在应用LIDAR技术进行高程点的采集工作时，如果高程点的密度较大，那么LIDAR技术能够在短时间内完成大量高程数据的采集。同时，在完成数据的采集工作后，LIDAR技术还能自动将LIDAR点云数据进一步转换成GIS数据，因而极大的提高了采集工作的效率。其二，LIDAR技术的精度高。对于激光脉冲设备而言，其有着不受阴影、太阳光角度影响的优势，并且采集工作中不受航高的限制。其平面精度能够控制到亚米级别，高程精度能够控制在10cm左右。其三，应用LIDAR技术所采集到的信息较为丰富。LIDAR技术不仅能够准确的获得到地面、地物的三维坐标，在经过通过滤波处理之后，还能及时的掌握所需的地面、地物以及植被数据。其四，LIDAR技术的应用能够缩短勘测设计工作的周期，降低勘测设计环节的造价。
3机载激光雷达系统组成分析
该测量系统主要是以飞机当作观测平台，其传感器利用的是激光扫描测距系统，进而能够实现对不同地域三维空间信息的精确测量。对于机载激光雷达测量系统而言，其组成主要包含五个部分：首先，就是激光雷达测距系统。该系统主要用于测量地面点与传感器之间的距离。具体测量过程中，需要明确激光的传播速度，同时还要根据记录好的时间间隔进行二者距离的推算。其次，就是动态差分GPS系统。目前，该技术被广泛应用于车船、飞机等的动态定位工作中，GPS系统主要由数量不等的地面基准站以及一个空中流动站共同构成。另外，就是INS姿态测量系统。对于该系统而言，它是LIDAR技术得以实现的重要基础。它的主要功能是提供飞行器瞬时姿态的相关参数。INS姿态测量系统的应用，不仅能够为飞行员实时提供相应的飞行姿态参考，同时还能为后续激光数据处理工作提供必要的数据；另外，系统还包含了数码相机。数码相机的主要功能是进行地面物体的同步拍摄，所拍摄的照片能够为后期DEM的制作提供参考，并且可以为激光点的分类提供相应的参考。最后，计算机作为中心控制单元，能够对该系统每个单元进行统筹，进而确保系统中不同部件能够顺利开展工作。
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4电力线路工程中LIDAR技术的运用
4.1 LIDAR技术外业航飞
LIDAR技术具体应用过程中，首先要做基站点。对于基站点的分布要追求合理，进而可以确保航飞时飞机在30km的范围内，至少会遇到一个基站。在进行基站的选择时，不仅要保证附近区域具有开阔、良好的交通便利条件，同时还要确保周围没有树木、房屋等一些遮挡卫星信号的障碍物。其次，还要确保基站周围没有电子干扰源，不存在大面积的水面或其他类型的反射面。此外，基站的选取要预先做好高程、坐标的测量工作，这样一来能够为后期的坐标转换提供便利。在开展外业测量工作时，还要对航带的重叠度引起重视，做好LIDAR系统参数的选取，比如激光波长参数以及扫描角、最大重复脉冲频率等一系列参数的选取。
4.2 LIDAR数据内业处理
在开展内业处理工作时，首先要对异常点进行剔除。在LIDAR数据中，存在着一些明显不合理的数据，因而处理环节中首先要将这些数据进行剔除，比如要剔除掉多重反射的数据，剔除掉飞行物反射数据。之后，需要开展坐标转换工作。由于GPS接收以及解算环节中均是WGS84坐标，但是大多情况下所使用的是1954北京坐标，因而这一过程中要把WGS84坐标进行转换。具体来说，需要进行3个以上54坐标控制点的联测，并且要开展七参数坐标转换。需要注意的是，高程系统大多情况下要和平面坐标进行同时处理，并且要把大地高进一步转换为正高。随后，还要进行航带合并。由于航飞过程中经常存在多条航带，航带之间存在着一定的重叠度（10%到20%）。通过把不同航带LIDAR原始数据按照规范要求进行相应的合并，并且根据一定的顺序合并，使之成为一个整体。在开展内业数据处理工作时，最为重要的一个环节就是LIDAR数据滤波。现阶段，滤波所应用的软件主要由芬兰的公司所研发。但是，对于一些复杂的建筑，还要求人工手动进行处理。这一类型的软件能够进行机载激光扫描数据滤波。在该环节中，需要把地面数据分层处理，并将地物数据进行分层，之后再对数据开展无缝拼接操作。最终，能够进行DEM数据的生成、分层与合并。
4.3电力线路路径的优化
路径优化过程中，需要线路电气专业人员具备丰富的工作经验与专业素养，并且要求和结构、测量以及地质、水文等方面的专家进行密切的配合，进而达到线路路径选择与优化的目的。在进行正射影像图的生成工作中，可以以此作为基础。同时，在进行三维立体模型图的建立过程中，设计人员也能够在图中准确的了解到路径真实状况，同时可以从图中避开相关不利因素，确保所选线路路径有着较高的合理性。此外，LIDAR技术还能够对一些隐秘地带做出精确的测量，可以对每一座塔位的具体位置与高程进行定位。因而，设计人员在开展路径选择工作时，能够做到线中有位，并确保线位结合，进而可以选择出最优的路径。
4.4线路杆塔位置定位
电力线路的路径大体明确之后，就能够生成电力线路的平断面图，同时这一过程还能生成风偏点。尤其是美国海拉瓦平台以及国内研发的一些具有普适性的软件，可以很好的完成这一工作。
4.5外业定位放样
在明确了电力线路的路径与杆塔位置之后，工作人员要借助于RTK（实时动态）以及GPS系统开展外业定位放样工作。在这一阶段中，尤其要注重一些危险断面点的检核，加强对高等级电力线以及通讯线的高程测量，提高重要跨越、隐秘地带的测量精度。对于一些错误之处要及时进行修改。
5结束语
电力线路作为电网工程的重要组成部分，其建设质量直接影响到用户的用电体验。在应用LIDAR技术开展线路勘测设计工作时，能够有效降低地面控制点测量以及外业调绘工作的工作量，同时可以提高隐秘地带的测量精度，降低勘测设计工作的周期，提高勘测设计一体化水平。因而，现阶段要注重LIDAR技术在选线优化以及勘测、设计工作中的应用，进而提高电力线路工程的建设质量。
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论文作者:朱先鸿
论文发表刊物:《河南电力》2018年19期
论文发表时间:2019/4/12
标签：技术论文; 工作论文; 激光论文; 测量论文; 系统论文; 数据论文; 高程论文; 《河南电力》2018年19期论文;