機載激光雷達在電力工程的應用

文/熊天安 中國電建集團江西省電力設計院有限公司 江西南昌 330096

因此，要加強對電力路線的建設，采用科學合理的方式對電力線路進行管理，使其能夠更加順利地運行，保證電力的安全運輸。機載激光雷達技術是一種現(xiàn)代化的技術，具有數字化、高精度、三維等特性，將其應用在電力工程的建設和管理中，能夠不斷提高電力工程的建設水平，保證電力供應的安全和有效。

1、機載激光雷達的基本相關闡述

1.1 機載激光雷達的系統(tǒng)構成

構成機載激光雷達的要素主要有5個部分，分別為：激光雷達測距系統(tǒng)、動態(tài)差分GPS、INS姿態(tài)測量系統(tǒng)、數碼相機以及計算機[1]。激光雷達測距系統(tǒng)扮演著測量傳感器到地面點距離的角色；動態(tài)差分GPS可以應用在車船、飛機等動態(tài)載體實時位置的確定方面；INS姿態(tài)測量系統(tǒng)可以為飛行員提供飛行姿態(tài)參考；數碼相機用于進行地面物體的拍照；計算機則在系統(tǒng)中發(fā)揮著控制單元的作用[2]。對于機載激光雷達系統(tǒng)而言，無論是哪一個構成要素，都是不可缺少的，對系統(tǒng)的正常運行起著非常關鍵的作用。

1.2 機載激光雷達的工作原理

機載激光雷達系統(tǒng)在工作運行的過程中，其工作運行具有反復性和重復性，從激光點的發(fā)射到接收，這個過程是不斷反復和重復的，通過具有一定分辨率的空間點所組成的點云圖來表達系統(tǒng)對目標物體表面采樣的結果[3]。在整個的工作運行過程中，激光雷達測距系統(tǒng)、動態(tài)差分GPS、INS姿態(tài)測量系統(tǒng)、數碼相機以及計算機這5個構成要素分別發(fā)揮出自身的功能作用，實現(xiàn)各工作環(huán)節(jié)的協(xié)調，從而獲得精確的位置。

2、機載激光雷達在電力工程應用中的優(yōu)點

在電力工程中，應用機載激光雷達，具有非常鮮明的特點，也具有十分明顯的優(yōu)勢，集中表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）提升選線的精確性，是精細控制的體現(xiàn)。在電力工程建設過程中，將機載激光雷達應用其中，借助DOM數據以及激光點云數據的支持，能夠實現(xiàn)對地形、物體等空間信息的有效判斷，從而獲取到更加準確的位置，使得在選線的過程中，能夠合理避開一些重要的物體，如公路、村莊、礦區(qū)等，保證了選線的合理性和科學性，減少了社會矛盾的產生[4]。（2）加速數字電網的實現(xiàn)，提升電力工程發(fā)展的現(xiàn)代化性。從當前電力事業(yè)的發(fā)展趨勢來看，數字電網是其發(fā)展的趨勢之一。在電力工程建設和發(fā)展過程中，機載激光雷達的應用，能夠減少在航飛獲取數據方面的投資，推進數字電網的實現(xiàn)。（3）有利于終勘定位，也有利于電力工程建設的改線。機載激光雷達系統(tǒng)可以攜帶方面，工作人員可以進行現(xiàn)場選線，根據即時斷面數據預排桿，提升改線的效率。（4）提升選線效率。憑借自動化的數據處理，在降低作業(yè)成本的同時，提升選線的效率。

3、機載激光雷達在電力工程中的應用

3.1 電力優(yōu)化選線

在具體的操作過程中，機載激光雷達的應用，其方法或者途徑包括以下幾個方面：第一，從已經擁有的小比例尺地形圖有關數據出發(fā)，或者結合獲取到的衛(wèi)星遙感影像數據，對輸電線路路徑進行初步的選擇；第二，根據輸電線路路徑的初步選擇，借助機載激光雷達測量系統(tǒng)進行全線測量，處理測量獲取到的數據，進行實地調繪。第三，基于之前兩步獲取到的相關數據，借鑒其它研究實踐成果，工作人員利用輸電線路設計軟件進行線路路徑的優(yōu)化，之后再輸出路徑成果，同時輸出相關設計成果圖，如影像路徑圖、斷面圖、平面圖等[5]。從現(xiàn)階段我國機載激光雷達優(yōu)化選線平臺的研發(fā)以及市場應用來看，仍舊處于初級階段，并沒有非常成熟的機載激光雷達選線平臺面市。因此，機載激光雷達在電力工程中的應用，對于電力優(yōu)化選線，仍舊應當加大研發(fā)力度，進一步提升選線的效率和選線的精確性。

3.2 電力巡線

傳統(tǒng)的用于對高壓、長距離電力輸送進行巡查的手段已經很難再滿足實際巡查工作的需要，特別是在面對一些超高壓線路的巡查時，傳統(tǒng)的巡查手段一方面效率比較低，而另一方面還存在一定的安全隱患，導致了大量人力、物力和財力的浪費，卻并沒有獲得理想的巡查效果。機載激光雷達在電力巡查中的應用，采用激光點云，反映出輸電線路的三維空間情況，工作人員通過激光點云數據的讀取和分析，能夠實現(xiàn)對各種指標的直觀性判斷，以此分析線路是否滿足安全運行的要求。機載激光雷達應用在電力巡線中，判斷指標包括以下幾個方面：（1）導電線路和地面（地面物體）的最小距離；（2）導電線路和自然（人為）建筑物的最小水平距離；（3）大風環(huán)境下，導電線路和周圍物體的最小距離；（4）導電線路較差跨越的最小距離等[6]。

3.3 數字電網的建設

電力工程建設過程中，對于數字電網的建設，其中非常重要的一項內容便是三維建模。傳統(tǒng)的用于建模的手段，在三維性方面存在一定的不足，無法滿足三維建模的需求，因而也就無法符合數字電網建設的需要。機載激光雷達應用在數字電網的建設中，可以實現(xiàn)走廊地形以及線路的三維建模。其中，在線路走廊地形方面，可以通過將機載激光雷達數據處理為DEM和DOM來實現(xiàn)，而線路的三維建模則可以通過高密度激光點云數據進行獲取。

結語：

總而言之，電力工程建設過程中，應當積極地轉變傳統(tǒng)的建設理念，融入現(xiàn)代化的建設理念，將更多現(xiàn)代化的科學技術融入其中。機載激光雷達技術是一種先進的技術，將其應用在電力工程中，不僅可以提升選線的效率和精確性，還能夠提升電路巡查的效率和安全，促進數字電網建設的實現(xiàn)，從而促進我國電力事業(yè)的快速健康發(fā)展。