輸變電線路激光測量系統(tǒng)簡單分析

【摘要】目前，對地觀測技術(shù)得到了快速的發(fā)展，比如：航空攝影測量技術(shù)和機(jī)載激光測量技術(shù)。機(jī)載激光技術(shù)主要使用了以下技術(shù)和設(shè)備：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（IMU）、數(shù)碼相機(jī)以及、全球定位系統(tǒng)（GPS），因此其可以迅速、準(zhǔn)確的得到地面以及附屬物的信息，包括三維坐標(biāo)和數(shù)字影像數(shù)據(jù)等。而特高壓輸電線路的建設(shè)具有一定的難度，在這個過程中不斷出現(xiàn)新的要求以及研究課題。但是，將機(jī)載激光技術(shù)應(yīng)用到特高壓輸電線路中可以為其勘測和建設(shè)提供有力的幫助，高精度、高效、全天候以及快速的優(yōu)勢就會得到全面的發(fā)揮。

【關(guān)鍵詞】機(jī)載激光測量；航測與遙感；特高壓；輸電線路

機(jī)載激光測圖系統(tǒng)作為一種對地觀測技術(shù)，就有高精度、高效、全天候以及快速的特點，這和其融合了以下技術(shù)有著很大的關(guān)系：全球定位系統(tǒng)（GPS）、激光（laser）以及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（IMU），因此是一種在攝影測量與遙感領(lǐng)域占據(jù)重要位置。機(jī)載激光測圖系統(tǒng)使用的是航空攝影原理以及激光測距原理，因此可以獲取到關(guān)于大面積的地球表面的信息，比如：攝影數(shù)據(jù)和三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。其主要的應(yīng)用范圍包括：航空遙感定位（尤其是少量地面控制點地區(qū)）、影像獲取、地表大范圍內(nèi)目標(biāo)點坐標(biāo)的獲取等。此外，在測定森林覆蓋地區(qū)地面高程高程時也可以使用該技術(shù)。工作人員在進(jìn)行電力勘探時，往往會遇到條件惡劣、森林覆蓋密以及地形很復(fù)雜的地方，這時可以使用該技術(shù)來解決技術(shù)上的難題。

一、特高壓輸電線工程測量的特征

我國的經(jīng)濟(jì)規(guī)模在不斷的擴(kuò)大，人口也在增長，因此無論是生產(chǎn)還是生活都對電力的要求越來越高。而目前的電力供求矛盾比較突出，因此我國在電力方面加快了發(fā)展的步伐。特高壓送電線路是國家主干電網(wǎng)的一個關(guān)鍵的部分，其特點是：覆蓋范圍廣、線路距離長、建設(shè)工期短等。和傳統(tǒng)的工測技術(shù)相比，目前的航空攝影測量技術(shù)具有一定的優(yōu)勢，其可以縮短工期，優(yōu)化線路路徑，而勘測設(shè)計人員的野外勞動強(qiáng)度也會得到大幅度的降低。但是，在遇到一些斷面精度較低且植被茂密的地區(qū)，我們就需要使用機(jī)載激光技術(shù)，是一種先進(jìn)的特高壓輸電線路的測量方法。

二、機(jī)載激光掃描測量系統(tǒng)組成及工作原理

機(jī)載激光掃描測量系統(tǒng)的英文是Light Detection And Ranging，因此可以簡寫為：LIDAR。作為一種激光探測和測距系統(tǒng)，機(jī)載激光測量系統(tǒng)一般會安裝在飛機(jī)或其他飛行器上。其和地面及機(jī)載GPS，可以進(jìn)行定位以及定姿態(tài)。再加上個激光測距我們就可以直接得到地面點的三維坐標(biāo)，而有了數(shù)碼相機(jī)的輔助，則可以得到數(shù)字影像。最后，進(jìn)行應(yīng)用相關(guān)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，就可以獲取到數(shù)字地面模型以及正射影像圖，這二者具有高精度。

1、系統(tǒng)構(gòu)成

該系統(tǒng)主要包括：慣導(dǎo)系統(tǒng)（IMU）、小幅面數(shù)碼相機(jī)（DSS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）以及其他的數(shù)據(jù)處理軟件等。

2、ALTM-3100機(jī)載激光測量系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

我們可以在表1中看到ALTM-3100機(jī)載激光測量系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)。

三、機(jī)載激光掃描測量技術(shù)在特高壓勘測中的應(yīng)用實例

1、工程介紹 某工程的建設(shè)規(guī)模是換流站3個、極址3個以及3條接地極線路。此外，還包括3條±800kV出線。這些線路和站址的東西長約103km，南北寬是69km，主要分布在7000km2的范圍內(nèi)。有金沙江、關(guān)河流過，此地山脈多，交通比較阻塞。其東北部是丘陵，人口稀少。其中，最高海拔有3000m，這些都給出線以及選戰(zhàn)造成了苦難和阻力。我們已經(jīng)將GPS-C級控制網(wǎng)布置在該區(qū)域內(nèi)，航空攝影也已經(jīng)實現(xiàn)。為了獲得到比較準(zhǔn)確的地物高程，我們使用了機(jī)械激光測量技術(shù)。

2、檢校飛行 在飛行器上安裝激光測量系統(tǒng)，之后進(jìn)行校檢。校檢的對象有：系統(tǒng)校準(zhǔn)、數(shù)碼相機(jī)的檢校。

3、地面GPS設(shè)站 地面基站設(shè)計原則：相鄰基站間最大間距不能大于60km；GPS接收機(jī)支持1s或更小數(shù)據(jù)采樣；飛機(jī)滑行前15min就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集了。地面GPS設(shè)站。共用4個基站，分別是：C040，C032，C009以及N0。

4、飛行計劃設(shè)計 將測區(qū)劃分做3區(qū)域塊來實施機(jī)載激光的航飛，總共進(jìn)行了14架次的飛行。此外，我們在表2中可以看到本工程飛行設(shè)計參數(shù)。

5、數(shù)據(jù)處理

WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)、UTM投影在目前的激光測量系統(tǒng)中使用，為了和全部區(qū)域中GPS-C級控制網(wǎng)所使用的坐標(biāo)系統(tǒng)保持一致性，我們需要對坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

搭建數(shù)字化立體作業(yè)平臺。對于批量外方位元素一次性導(dǎo)入，海瓦拉技術(shù)難以實現(xiàn)，因此我們編制了和海拉瓦全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)的接口軟件。當(dāng)完成對畸變差改正參數(shù)、像片的外方位元素的軟件處理后，就可以將其導(dǎo)入海拉瓦系統(tǒng)，數(shù)字化立體作業(yè)平臺就構(gòu)建出來了。構(gòu)建數(shù)字高程模型和數(shù)字表面模型。需要使用的軟件是Terrascan。制作正射影像。需要使用一些精度高的激光數(shù)據(jù)，參考數(shù)碼影像，對其實施糾正和鑲嵌。之后，進(jìn)行平斷面圖的制作、土方量計算以及激光測量成果。

6、精度檢測與誤差分析

Z值插值（ZTolerance）限差沒有高于0.15m，已知點所在三角形（激光點構(gòu)網(wǎng)得到）的坡度沒有超過5度。數(shù)碼影像平面精度檢測：平面中誤差為±0.64m。造成誤差的原因有：器設(shè)備的內(nèi)在誤差、飛機(jī)飛行的異常、天氣或人為因素等。對數(shù)據(jù)誤差的處理：GPS解算，檢測時高程內(nèi)插等。

結(jié)束語

機(jī)載激光測量技術(shù)作為新的測量手段，其可以準(zhǔn)確、快速的獲得到高程和數(shù)字影像，通過本工程的實踐，我們不難發(fā)現(xiàn)使用機(jī)載激光測量系統(tǒng)可以讓誤差降低，達(dá)到電力工程要求，因此可以大力推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]劉經(jīng)南，張小紅.激光掃描測高技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀[J].武漢大學(xué)學(xué)報，信息科學(xué)版，2011（23）.

[2]李英成等.快速獲取地面三維數(shù)據(jù)的 LIDAR 技術(shù)系統(tǒng)[J].測繪科學(xué)，2011（34）.

作者簡介

馬瑞，男，1983年1月出生，新疆龍源風(fēng)力發(fā)電有限公司，助理工程師。