摘要：将机载激光雷达技术应用在输电线路过程中能够有效地提高输电线路选线的科学性与合理性，保证输电线路在运行过程中的安全性与可靠性。同时还能够在一定程度上提高线路巡检工作水平。
关键词：机载雷达；输电线路；应用分析
一、机载激光雷达技术概述
1、机载激光雷达技术含义
机载激光雷达技术是上世纪90年代初投入使用的一种主动式的对地观测新型技术。机载激光雷达技术的主要优势就是能够快速获取高精度的激光点云数据以及高分辨率的数码影像。在输电线路选线工程中，可以保证测绘数据的精准性，弥补传统测绘手段中存在的缺陷和问题。对新建的输电线路来说，利用机载激光雷达技术对线路数据进行采集和处理，可以将其充分应用在电力线路的路径优化设计、线路建设施工等整个流程中。从而确保输电线路工程的设计质量和运行安全性。
机载激光雷达系统主要的组成部分包括飞行平台、激光扫描仪定位以及惯性测量单元、控制单元等。其中飞行平台可以使用固定翼飞机，也可以使用直升飞机进行使用。而激光扫描仪主要包括脉冲测距扫描仪、相位测距扫描仪定位以。定位以及惯性测量单元主要包括惯性测量装置和差分GPS。现在大多数机载激光雷达系统还装载有航空数码相机，可以保证获取影像信息的高分辨率[1]。
在机载激光雷达技术在应用过程中，要是利用激光扫描仪向地表发射激光脉冲，然后激光脉冲从发射到返回激光扫描仪所经历的时间，可以确定扫描仪中心到地表激光光斑的距离。然后可以使用DGPS确定扫描仪的中心坐标，同时利用高精度惯性测量装置确定激光扫描仪，扫描瞬时的空间姿态参数。利用这些参数，可以确定地面激光点的精准三维坐标。
二、机载激光雷达在大型输电线路中的应用
1、在输电线路勘测工作中的应用
将机载激光雷达技术运用在输电线路勘测设计过程中，可以对数据信息进行有效处理。也可以结合航空数码影像的内外方位元素进行纠正，生成DOM数据。并且可以直接利用激光点云数据生成DMS数据。对房屋、道路以及植被的信息进行有效提取。
机载激光雷达技术在输电线路勘测设计过程中的主要应用就是能够对输电线路进行优化选线。电力选线的路径是设计工作中的重要部分，但是近些年来，地方政府对电力线路走廊的审批越来越严格，新规划的房屋工程等地段路径走廊选择的困难程度越来越高。目前在线路路径处于地方规划范围内的精准度要求也比较高。而在一些重要跨越地段或者重要避让地段，对线路走廊的精度要求特别高。这些因素直接决定整个路径方案的合理性以及是否能够成立。如果采用传统的选线方式，可能会导致路径选择的误差比较大，很难满足当前越来越严格的审批要求。
利用激光点云数据以及航空数码影像数据处理过的处理后获取的DEM以及DOM数据进行叠加，可以构建出线路走廊的三维模型。构建的三维模型直观性比较强，能够对作业区域的地貌情况进行真实再现。这样设计人员可以在三维模型中完成优化选线作业，可以对线路路径、空间量测、良田以及风景带、建筑物等的绕行以及开挖方量进行自动计算。还可以对选项区内出现的拆迁情况以及工程量进行准确快速智能化评估和分析，最终确定出最优化的决策方案。而且在内业平断面测图过程中，设计人员可以直接在三维模型中，对平面地物以及危险点进行准确采集，断面数据可以直接从DEM数据中进行提取[2]。
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机载激光雷达技术应用在输电线路的优化选项过程中有明显的优势，主要表现在以下方面：（1）因为DEM数据以及DOM数据、激光点云数据的高精度支持，可以对地形地物进行更加准确的判读，并且可以保证空间信息测量的精准度，确保测量数据获取的快捷性。因此，可以在最大程度上保证塔位选择的合理性。（2）机载激光雷达技术可以保证终勘定位以及施工过程中遇到的改线问题，优化选线的平台不需要配备航空摄影测量需要的立体观测设备。设计人员可以直接使用便携机在野外现场进行选线，同时根据断面数据进行预排杆。因此，其工作难度比较小，并且其灵活性相对较强。（3）作业效率比较高，作业成本比较低，因为数据处理的自动化程度比较高，不需要采取航外线控测量。并且能够在最大程度上精简野外调绘工作量，保证选线三维模型更加逼真，方便设计人员从整体上对线路路径进行准确掌握。（4）在训练过程中的辅助信息量比较丰富。可以借助激光点云数据对设计人员提供房高、塔高、树高等辅助性信息。（5）从长期看，利用高精度机载激光雷达技术可以对数字电网建设线路走廊进行三维建模，这样能够在一定程度上促进电网数字化的发展。
2、在对输电线路巡线中的应用
对输电线路进行巡检是电网运行维护管理部门中的重要工作。为了保证电力线路的安全性，需要定期对线路进行巡检，这样才能够及时发现输电线路中存在的安全隐患和异常情况。传统的输电线路巡检工作模式，其劳动强度比较大，并且工作条件也比较艰苦，巡检的效率比较低。如果在电网紧急故障以及气候异常条件下，线路维护人员必须借助地面交通工具或者徒步行走，然后利用肉眼对设施还有设备进行巡查，同时处理设备存在的缺陷和故障。这种传统的巡检模式已经不能够充分适应现代化的电网建设以及发展需要。因此，利用机载激光雷达系统对开展电力巡检工作是当前输电线路对机载激光雷达技术应用的主要趋势之一。
利用机载激光雷达技术进行电力巡线时，激光束如果遇到电缆杆塔以及数码信号返回探测器，可以对扫描对象的位置进行确定。并且可以进入多个激光回波信号，然后收集到的信息进行提取和处理，这样能够获取树冠底部的地形信息。并且可以利用光谱信息提取数字影像，还可以确保获取影像的高分辨率，能够对针叶树和阔叶树进行有效分离。借助这种数据处理，可以对植被的覆盖情况进行准确合理分类。因此，可以对植物生长情况进行动态监测。这样可以根据树种的生长情况对输电线路进行合理的设计，保证输电线路运行的安全性[3]。
除此之外，利用机载激光雷达技术可以获取线路走廊内的高精度激光点云数据，这样可以取得分辨率比较高的航空数码影像。然后根据获得的影像和数据建立三维模型。在模型中可以对输电线路间的距离进行准确的测量，保证建筑物、交叉跨越等能够满足电力线路的运行规范和要求，保证电力线路的合理性与安全性。
三、结语
总而言之，机载激光雷达测量技术可以利用三维激光扫描仪以及航空摄像机装载到飞机上，然后利用激光测距原理以及航空摄影测量的原理，可以获取大面积的准确的地球表面三维数据。这种测量技术的速度比较快，外业工作量比较小，并且其测量精度比较高，自动化程度也相对较高，能够在最大程度上对地表情况进行真实反映。但是因为我国对飞行管制的要求比较严格，在使用这一技术之前，需要申请的手续比较复杂，并且在测量过程中还会受到其他因素的影响。因此，在一定程度上，这会限制机载激光雷达测量技术的发展。
目前对机载激光雷达技术在线路设计过程中的有效应用，能够在一定程度上提高输电线路效率以及安全性与可靠性。这样能够及时发现输电线路中存在的缺陷和隐患，并及时消除这些故障和隐患，提高输电线路的输电能力。从而确保输电线路的安全性以及供电的可靠性和持续性，提升我国电网企业的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]杨永平. 机载激光雷达在输电线路中的应用[J]. 水利电力科技, 2012(2):17-20.
[2]黄志远, 黄声享. 机载激光雷达技术在输电线路工程中的应用[J]. 测绘地理信息, 2016, 41(1):51-53.
[3]毛强. 基于机载激光雷达智能测距输电线路树障 的方法研究[J]. 湖北电力, 2017(2).
论文作者:李永刚
论文发表刊物:《电力设备》2019年第11期
论文发表时间:2019/10/16
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