機(jī)載激光雷達(dá)在電力工程的應(yīng)用

【摘要】在社會(huì)對(duì)電力需求不斷增加的情況下，機(jī)載激光雷達(dá)在電力工程中的應(yīng)用，極大地滿足了不斷增長(zhǎng)的電力需求，對(duì)電力事業(yè)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。文章闡述了機(jī)載激光雷達(dá)的基本構(gòu)成及其工作原理，分析了機(jī)載激光雷達(dá)在電力工程應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)，探討了機(jī)載激光雷達(dá)在電力工程中的應(yīng)用情況，形成了對(duì)機(jī)載激光雷達(dá)和電力工程相互關(guān)系的進(jìn)一步了解，希望能夠?yàn)榻窈笙嚓P(guān)內(nèi)容的研究提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】機(jī)載激光雷達(dá)；構(gòu)成；原理；電力工程；應(yīng)用

因此，要加強(qiáng)對(duì)電力路線的建設(shè)，采用科學(xué)合理的方式對(duì)電力線路進(jìn)行管理，使其能夠更加順利地運(yùn)行，保證電力的安全運(yùn)輸。機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)是一種現(xiàn)代化的技術(shù)，具有數(shù)字化、高精度、三維等特性，將其應(yīng)用在電力工程的建設(shè)和管理中，能夠不斷提高電力工程的建設(shè)水平，保證電力供應(yīng)的安全和有效。

1、機(jī)載激光雷達(dá)的基本相關(guān)闡述

1.1機(jī)載激光雷達(dá)的系統(tǒng)構(gòu)成

構(gòu)成機(jī)載激光雷達(dá)的要素主要有5個(gè)部分，分別為：激光雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)差分GPS、INS姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)、數(shù)碼相機(jī)以及計(jì)算機(jī)[1]。激光雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)扮演著測(cè)量傳感器到地面點(diǎn)距離的角色；動(dòng)態(tài)差分GPS可以應(yīng)用在車船、飛機(jī)等動(dòng)態(tài)載體實(shí)時(shí)位置的確定方面；INS姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)可以為飛行員提供飛行姿態(tài)參考；數(shù)碼相機(jī)用于進(jìn)行地面物體的拍照；計(jì)算機(jī)則在系統(tǒng)中發(fā)揮著控制單元的作用[2]。對(duì)于機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)而言，無論是哪一個(gè)構(gòu)成要素，都是不可缺少的，對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行起著非常關(guān)鍵的作用。

1.2機(jī)載激光雷達(dá)的工作原理

機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)在工作運(yùn)行的過程中，其工作運(yùn)行具有反復(fù)性和重復(fù)性，從激光點(diǎn)的發(fā)射到接收，這個(gè)過程是不斷反復(fù)和重復(fù)的，通過具有一定分辨率的空間點(diǎn)所組成的點(diǎn)云圖來表達(dá)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)物體表面采樣的結(jié)果[3]。在整個(gè)的工作運(yùn)行過程中，激光雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)差分GPS、INS姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)、數(shù)碼相機(jī)以及計(jì)算機(jī)這5個(gè)構(gòu)成要素分別發(fā)揮出自身的功能作用，實(shí)現(xiàn)各工作環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)，從而獲得精確的位置。

2、機(jī)載激光雷達(dá)在電力工程應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)

在電力工程中，應(yīng)用機(jī)載激光雷達(dá)，具有非常鮮明的特點(diǎn)，也具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，集中表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）提升選線的精確性，是精細(xì)控制的體現(xiàn)。在電力工程建設(shè)過程中，將機(jī)載激光雷達(dá)應(yīng)用其中，借助DOM數(shù)據(jù)以及激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的支持，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地形、物體等空間信息的有效判斷，從而獲取到更加準(zhǔn)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(xué)性，減少了社會(huì)矛盾的產(chǎn)生[4]。（2）加速數(shù)字電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)，提升電力工程發(fā)展的現(xiàn)代化性。從當(dāng)前電力事業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)來看，數(shù)字電網(wǎng)是其發(fā)展的趨勢(shì)之一。在電力工程建設(shè)和發(fā)展過程中，機(jī)載激光雷達(dá)的應(yīng)用，能夠減少在航飛獲取數(shù)據(jù)方面的投資，推進(jìn)數(shù)字電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)。（3）有利于終勘定位，也有利于電力工程建設(shè)的改線。機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)可以攜帶方面，工作人員可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)選線，根據(jù)即時(shí)斷面數(shù)據(jù)預(yù)排桿，提升改線的效率。（4）提升選線效率。憑借自動(dòng)化的數(shù)據(jù)處理，在降低作業(yè)成本的同時(shí)，提升選線的效率。

3、機(jī)載激光雷達(dá)在電力工程中的應(yīng)用

3.1電力優(yōu)化選線

在具體的操作過程中，機(jī)載激光雷達(dá)的應(yīng)用，其方法或者途徑包括以下幾個(gè)方面：第一，從已經(jīng)擁有的小比例尺地形圖有關(guān)數(shù)據(jù)出發(fā)，或者結(jié)合獲取到的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，對(duì)輸電線路路徑進(jìn)行初步的選擇；第二，根據(jù)輸電線路路徑的初步選擇，借助機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行全線測(cè)量，處理測(cè)量獲取到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)地調(diào)繪。第三，基于之前兩步獲取到的相關(guān)數(shù)據(jù)，借鑒其它研究實(shí)踐成果，工作人員利用輸電線路設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行線路路徑的優(yōu)化，之后再輸出路徑成果，同時(shí)輸出相關(guān)設(shè)計(jì)成果圖，如影像路徑圖、斷面圖、平面圖等[5]。從現(xiàn)階段我國(guó)機(jī)載激光雷達(dá)優(yōu)化選線平臺(tái)的研發(fā)以及市場(chǎng)應(yīng)用來看，仍舊處于初級(jí)階段，并沒有非常成熟的機(jī)載激光雷達(dá)選線平臺(tái)面市。因此，機(jī)載激光雷達(dá)在電力工程中的應(yīng)用，對(duì)于電力優(yōu)化選線，仍舊應(yīng)當(dāng)加大研發(fā)力度，進(jìn)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(duì)高壓、長(zhǎng)距離電力輸送進(jìn)行巡查的手段已經(jīng)很難再滿足實(shí)際巡查工作的需要，特別是在面對(duì)一些超高壓線路的巡查時(shí)，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(dǎo)致了大量人力、物力和財(cái)力的浪費(fèi)，卻并沒有獲得理想的巡查效果。機(jī)載激光雷達(dá)在電力巡查中的應(yīng)用，采用激光點(diǎn)云，反映出輸電線路的三維空間情況，工作人員通過激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的讀取和分析，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種指標(biāo)的直觀性判斷，以此分析線路是否滿足安全運(yùn)行的要求。機(jī)載激光雷達(dá)應(yīng)用在電力巡線中，判斷指標(biāo)包括以下幾個(gè)方面：（1）導(dǎo)電線路和地面（地面物體）的最小距離；（2）導(dǎo)電線路和自然（人為）建筑物的最小水平距離；（3）大風(fēng)環(huán)境下，導(dǎo)電線路和周圍物體的最小距離；（4）導(dǎo)電線路較差跨越的最小距離等[6]。

3.3數(shù)字電網(wǎng)的建設(shè)

電力工程建設(shè)過程中，對(duì)于數(shù)字電網(wǎng)的建設(shè)，其中非常重要的一項(xiàng)內(nèi)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(shù)字電網(wǎng)建設(shè)的需要。機(jī)載激光雷達(dá)應(yīng)用在數(shù)字電網(wǎng)的建設(shè)中，可以實(shí)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(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理為DEM和DOM來實(shí)現(xiàn)，而線路的三維建模則可以通過高密度激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取。

結(jié)語(yǔ)：

總而言之，電力工程建設(shè)過程中，應(yīng)當(dāng)積極地轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的建設(shè)理念，融入現(xiàn)代化的建設(shè)理念，將更多現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)融入其中。機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)是一種先進(jìn)的技術(shù)，將其應(yīng)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(jìn)數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)的實(shí)現(xiàn)，從而促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)的快速健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]任樹廣.機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)及其在電力工程中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)：全文版，2016，10（5）：00241-00242.

[2]駱生亮.機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)及其在電力工程中的應(yīng)用[J].山西科技，2015，12（5）：155-156.

[3]高坤，柴建文.機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)及其在電力工程中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2016，24（12）：152-153.

[4]秦娜.機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在電力選線工程中的應(yīng)用研究[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2016，24（18）：215-216.

作者簡(jiǎn)介：

熊天安，中國(guó)電建集團(tuán)江西省電力設(shè)計(jì)院有限公司，江西南昌。