維邁航測(cè)系統(tǒng)+Ecan Laspro在輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

劉俠+李新劍+劉佳明

摘要：眾所周知，攝影測(cè)量相較于工測(cè)是勘測(cè)設(shè)計(jì)上的一個(gè)大的技術(shù)突破，但是仍然存在線路平斷面精度不高等問題。激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)采集的三維數(shù)據(jù)精度高、信息豐富。應(yīng)用已有的技術(shù)力量和設(shè)備，另辟蹊徑，對(duì)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理使用，維邁+Ecan Laspro應(yīng)用于輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)就是基于該思路上進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的一種嘗試，并經(jīng)實(shí)例證明行之有效，提高了勘測(cè)設(shè)計(jì)效率和成果質(zhì)量。隨著該技術(shù)的推廣，維邁和激光雷達(dá)技術(shù)在工程中的應(yīng)用將更大更全面。

Abstract： It is well known that compared with worker measurement， photographic measurement is a big breakthrough in the design of the survey. But there are still exists some problems such as the line plane sections accuracy is not high. The 3D data collected by laser radar measurement technique has high accuracy and rich information. The existing technology and equipment are used to effectively process the laser radar data. Applying WeiMai + Ecan Laspro to the survey and design of the transmission line is a new kind of technological innovation based on this idea. Examples show that it is effective to improve the efficiency of the survey design and the quality. With the promotion of the technology， the application of WeiMai and laser radar technology in the project will be more comprehensive.

關(guān)鍵詞：維邁航測(cè)系統(tǒng)；Ecan Laspro 技術(shù)；激光雷達(dá)；三維視圖

Key words： WeiMai photographic measurement system；Ecan Laspro technology；laser radar；three-dimensional view

中圖分類號(hào)：TN957.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）35-0173-02

0 引言

維邁航測(cè)系統(tǒng)是我公司自主研發(fā)的輸電線路航測(cè)應(yīng)用平臺(tái)。Ecan Laspro作為一種最新的機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理軟件，是北京正能空間在VS2010平臺(tái)上開發(fā)的針對(duì)機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)軟件應(yīng)用平臺(tái)。激光雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)，可以直接采集線路走廊高精度激光點(diǎn)云和高分辨率航空數(shù)碼影像，進(jìn)而獲得線路的高精度三維空間信息，為電力線路設(shè)計(jì)提供高精度測(cè)量數(shù)據(jù)成果。我們應(yīng)用維邁+Ecan Laspro在工程實(shí)際中進(jìn)行輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)的嘗試，取得空前的成功。相信隨著該項(xiàng)技術(shù)的推廣，不久的將來，維邁和激光雷達(dá)技術(shù)在輸電線路工程中的應(yīng)用將更大更全面。

1 工作思路和流程

工作思路：應(yīng)用Ecan Laspro對(duì)機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過對(duì)柵格影像、矢量、DEM以及激光雷達(dá)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的輸入、顯示和輸出等功能，以及對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行的處理（數(shù)字高程模型生產(chǎn)，包括格網(wǎng)DEM、TIN、等高線），形成數(shù)據(jù)中心。通過對(duì)其數(shù)據(jù)格式的解析，旋轉(zhuǎn)矩陣，相對(duì)定向，絕對(duì)定向，等一系列標(biāo)準(zhǔn)化操作等分析研究，將其解算數(shù)據(jù)成果導(dǎo)入到維邁航測(cè)系統(tǒng)，從而順利并快速、無縫地展現(xiàn)在選線平臺(tái)上。根據(jù)三維視圖進(jìn)行勘測(cè)設(shè)計(jì)。

工作流程如圖1。

2 機(jī)載激光雷達(dá)航飛

機(jī)載雷達(dá)（LIDAR）掃描技術(shù)是以激光為測(cè)量媒介的新型遙感技術(shù)。激光LIDAR +集低空飛行器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就是：飛行高度低，可根據(jù)測(cè)區(qū)情況調(diào)整飛行高度和速度進(jìn)行快速數(shù)據(jù)采集；以及超強(qiáng)的應(yīng)急和快速響應(yīng)能力，僅需要100米的跑道即可升空作業(yè)，和足夠的安全保障（如到人員無法進(jìn)入的、山區(qū)或危險(xiǎn)區(qū)域作業(yè)）。

在工程實(shí)際中我們應(yīng)用的設(shè)備為德國(guó)TopoSys公司的Harrier68i和動(dòng)力三角翼平臺(tái)。數(shù)碼相機(jī)為德國(guó)TopoSys公司的Rollei專業(yè)相機(jī)；慣導(dǎo)系統(tǒng)型號(hào)為Applanix POS/AV系列，采樣頻率200Hz；激光掃描儀的型號(hào)為Riegl VUX-1，精度25mm，掃描速度最大200線/秒，最大脈沖頻率600kHz。

影響LiDAR獲得數(shù)據(jù)的水平和垂直精度的主要因素有：內(nèi)因：GPS+IMU（POS）系統(tǒng)和激光系統(tǒng)本身都有自身的精度限制。外因主要與航線設(shè)計(jì)、飛行條件、大氣條件、地形起伏因素和植被覆蓋有關(guān)。在給定系統(tǒng)誤差的情況下，LiDAR獲得的三維坐標(biāo)精度主要與地形、航高、發(fā)射頻率等因素相關(guān)。激光LIDAR+集低空飛行器主要硬件配置如圖2。

3 Ecan Laspro激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理

Ecan Laspro激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理流程如圖3。

然后，利用基于DEM和DOM的立體匹配片生成技術(shù)平行光線法，即將DEM高程轉(zhuǎn)化為視差，引入“正射影象”產(chǎn)生“立體配對(duì)片”。其生成原理如圖4。

4 維邁航測(cè)

三維立體地面模型建立后，首先在區(qū)域三維立體模型中調(diào)入初步設(shè)計(jì)路徑中轉(zhuǎn)角坐標(biāo)文件，在維邁系統(tǒng)中根據(jù)顯示的初步路徑走向，在三維立體環(huán)境下進(jìn)行線路路徑的優(yōu)化設(shè)計(jì)，讓設(shè)計(jì)人員猶如身臨其境，可以根據(jù)實(shí)際地形、交叉跨越等自然條件更改初步設(shè)計(jì)方案，在區(qū)域三維立體環(huán)境下，對(duì)所選的線路路徑，能按設(shè)計(jì)需求實(shí)現(xiàn)各種查詢功能。選擇符合技術(shù)標(biāo)淮經(jīng)濟(jì)環(huán)保的路線，快速而淮確地進(jìn)行最優(yōu)的路徑選擇。維邁航測(cè)系統(tǒng)界面如圖5。

維邁平臺(tái)下的電力線路平斷面成圖軟件Epigs結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)繪成果生成ele平斷面圖，再用接口軟件導(dǎo)入道亨SLCAD平斷面成圖排位系統(tǒng)生成ORG，供電氣人員排位。定位測(cè)量使用GPS及全站儀測(cè)量，包括現(xiàn)場(chǎng)定線、平斷面圖巡視補(bǔ)充校核測(cè)量、沿線林木調(diào)查測(cè)量、放樣塔位樁房屋屬性調(diào)查和檢測(cè)、勘探點(diǎn)放樣等。而塔基斷面圖和塔位地形圖測(cè)量可以在了維邁航測(cè)系統(tǒng)內(nèi)業(yè)中自動(dòng)生成。

5 效益監(jiān)測(cè)

2015年5月我公司成立維邁+Ecan Laspro技術(shù)應(yīng)用科研小組，成員們通過自學(xué)、相互交流和專家現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，逐步對(duì)該技術(shù)從不了解、不熟悉到了解、掌握。在接下來的湘潭換流站至船山500kV送電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)中大膽應(yīng)用該技術(shù)，邊學(xué)邊干，勘測(cè)與設(shè)計(jì)人員密切合作，高效優(yōu)質(zhì)地完成了勘測(cè)設(shè)計(jì)任務(wù)。通過該技術(shù)的應(yīng)用，大大降低勘測(cè)外業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勘測(cè)設(shè)計(jì)質(zhì)量，真正實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量、低強(qiáng)度、高效率、低成本。

①直接經(jīng)濟(jì)效益，以每百公里送電線路測(cè)量的經(jīng)濟(jì)效益為例，查電力工程勘測(cè)生產(chǎn)定額手冊(cè)，每百公里節(jié)省工日數(shù)為167個(gè)工日，節(jié)省的工日換算成產(chǎn)值為：直接產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益=167工日x0.1萬(wàn)元/工日=16.7萬(wàn)元。

②間接經(jīng)濟(jì)效益，以該500kV送電為例，該項(xiàng)目節(jié)省工期的同時(shí)，節(jié)省了航飛費(fèi)用11.35萬(wàn)元。同時(shí)對(duì)路徑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，縮短路徑1.2%，本體優(yōu)化2.3%，節(jié)省了投資，提高了勘測(cè)設(shè)計(jì)工作效率，縮短了工程建設(shè)周期，提高了勘測(cè)設(shè)計(jì)質(zhì)量，間接經(jīng)濟(jì)效益可觀。

6 結(jié)束語(yǔ)

眾所周知，攝影測(cè)量相較于工測(cè)是勘測(cè)設(shè)計(jì)上的一個(gè)大的技術(shù)突破，但是仍然存在線路平斷面精度不高、外業(yè)工作量大、數(shù)據(jù)不直觀、軟件平臺(tái)不易用等問題。激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)采集的三維數(shù)據(jù)精度高、信息豐富。如何應(yīng)用已有的技術(shù)設(shè)備，對(duì)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)有效、方便地處理使用，從而提高了勘測(cè)設(shè)計(jì)效率和成果質(zhì)量，維邁+Ecan Laspro應(yīng)用于輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)就是基于該思路上進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的一種嘗試，并經(jīng)實(shí)例證明行之有效。

鑒于基于激光雷達(dá)的測(cè)量技術(shù)的各種數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，維邁+Ecan Laspro技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)不局限于輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)，如輸電線路的巡檢、應(yīng)急搶險(xiǎn)等。我們相信，隨著該技術(shù)的推廣，維邁和激光雷達(dá)技術(shù)在工程中的應(yīng)用將更大更全面。

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