機載激光雷達技術(shù)在電力工程測繪中的應(yīng)用

王佩成 漆振華

摘 要：對機載激光雷達技術(shù)進行分析，認(rèn)識到該種技術(shù)在電力工程測繪中運用的優(yōu)勢，并結(jié)合電力工程測繪項目的基本狀況，進行機載激光雷達技術(shù)的分析，旨在通過技術(shù)的完善，提高電力工程測繪的價值性，為現(xiàn)代電力企業(yè)的運行及發(fā)展提供支持。

關(guān)鍵詞：機載激光雷達；電力工程；測繪技術(shù)

中圖分類號：TM726.3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）20-0166-02

在社會經(jīng)濟運行及發(fā)展的過程中，電力企業(yè)的用電管理逐漸成為人們關(guān)注的焦點。通過研究可以發(fā)現(xiàn)，電力工程測繪作為整個項目中的基礎(chǔ)，在電力工程設(shè)計中占據(jù)重要作用，但是，在現(xiàn)階段電力企業(yè)運行的過程中，用電需求的增多為電網(wǎng)行業(yè)運行帶來了一定的挑戰(zhàn)。因此，電力工程測繪中，需要構(gòu)建專業(yè)性的測繪方案，通過機載激光雷達技術(shù)的運用，保證電網(wǎng)的正常運行，實現(xiàn)電力的安全運輸。對于機載激光雷達，其存在著數(shù)字化、高精度以及三維等特點，通過這些技術(shù)形式的運用，可以滿足現(xiàn)代電力企業(yè)的發(fā)展需求，并為電網(wǎng)系統(tǒng)的運行提供數(shù)據(jù)支持，促進電力企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

1 機載激光雷達的發(fā)展

1.1 機載激光雷達

機載激光雷達技術(shù)主要是通過激光回波的利用，進行定向以及測距，而且，整個過程中也會借助物體反射、徑向速度以及位置等特點，對目標(biāo)進行辨別，以便提高電力工程測繪的整體價值。在機載激光雷達技術(shù)運用的過程中，充分展現(xiàn)出計算機技術(shù)、高精密動態(tài)GPS技術(shù)以及高精度載體測量等技術(shù)的優(yōu)勢性。而且，機載激光雷達技術(shù)運用中，可以實現(xiàn)高精度、自動化、低成本以及穿透力強的電力工程測繪目標(biāo)，因此，該技術(shù)可以充分滿足現(xiàn)代電力產(chǎn)業(yè)的運行及發(fā)展需求[1]。

1.2 機載激光雷達系統(tǒng)的運行原理

在機載激光雷達系統(tǒng)分析中，主要是由光學(xué)機械掃描單元、激光測距單元、差分GPS以及慣性測量單元共同組成，激光發(fā)射器以及接收機共同組成激光測距單元。在現(xiàn)階段電力工程測繪技術(shù)運用中，通過測距激光器的使用，可以達到高重復(fù)頻率、短脈沖以及到大功率的使用特點，機載激光雷達可以實現(xiàn)對連續(xù)波的調(diào)控。激光器發(fā)生出的激光通過整形，當(dāng)接觸到目標(biāo)物體之后會反射回來，然后將檢測到的光學(xué)信號轉(zhuǎn)變成電學(xué)信號，通過計算機的處理，可以進行數(shù)據(jù)儲存，提高距離測量的有效性。

1.3 機載激光雷達的技術(shù)特點

通過對機載激光雷達研究分析可以發(fā)現(xiàn)，其技術(shù)特點體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，激光脈沖信號接觸到地面時，反射信號會被設(shè)備接受，其中的部分激光信號可以透過植物獲得與地面之間的數(shù)據(jù)信息。第二，機載激光雷達技術(shù)運用中，存在著大密度、高程點的數(shù)據(jù)采集狀況，在高程數(shù)據(jù)采集中，可以在較短時間內(nèi)獲得大量的數(shù)據(jù)信息，以保證數(shù)據(jù)處理的及時性。第三，在太陽光的照射狀況下，不會對信號構(gòu)成造成影響。而且，高程的精度可以達到10cm的狀態(tài)。第四，地面與地物坐標(biāo)確定中，可以通過機載激光雷達技術(shù)進行數(shù)據(jù)的獲取，在濾波處理結(jié)束之后，可以得到測量位置的數(shù)據(jù)。

2 機載激光雷達的應(yīng)用

2.1 機載激光雷達技術(shù)

2.1.1 激光發(fā)射機技術(shù)

通過對機載激光雷達技術(shù)研究分析，在激光雷達發(fā)射機選擇中，光源主要源自于砌體激光器以及半導(dǎo)體泵浦固體激光器等，半導(dǎo)體激光器作為一種小型的激光器組成形式，可以實現(xiàn)電力工程測繪的整體價值。在機載激光雷達技術(shù)中，波長的覆蓋范圍越長時，會逐漸提高性能參數(shù)以及輸出功率的使用效率，并延長設(shè)備運行的穩(wěn)定性、可靠性，滿足工程項目設(shè)計的基本需求。現(xiàn)階段氣體激光器使用中，數(shù)據(jù)種類相對較多，而且范圍相對廣泛，而且，波長的涉及范圍廣，所發(fā)出的氣體學(xué)會呈現(xiàn)出均勻性的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，以便實現(xiàn)系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性[2]。

2.1.2 空間掃描技術(shù)

在電力測繪技術(shù)研究中，掃描方式主要可以分為掃描體制以及非掃描體制等，我國電力工程測繪中通常會采用掃描體制。在機械掃描中，掃描的頻率相對較高，而且不同機械結(jié)構(gòu)確定中所掃描的圖樣存在著一定的差異性。對于這種技術(shù)而言，在現(xiàn)階段電力工程項目運用中技術(shù)運用不太成熟，掃描的角度相對較小，而且透過率也相對較低，所以，需要構(gòu)建系統(tǒng)性的掃描技術(shù)，提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

2.1.3 終端信息處理技術(shù)

通過對電力測繪技術(shù)的分析，在機載激光雷達技術(shù)使用的過程中，系統(tǒng)不僅需要進行各個傳動結(jié)構(gòu)、掃描機以及激光器的協(xié)調(diào)控制，而且也需要進行接收機送出信息的確定，通過目標(biāo)信息的數(shù)據(jù)獲取，實現(xiàn)三維圖像的生成。通過對現(xiàn)階段終端信息處理技術(shù)的分析可以發(fā)現(xiàn)，在計算機以及大規(guī)模集成電路系統(tǒng)設(shè)計中，可以逐漸完成電力系統(tǒng)測繪工作。

2.1.4 高靈敏度接收機

通過對接收單位光電探測器、光學(xué)系統(tǒng)以及回波監(jiān)測處理方案的分析，在設(shè)計基礎(chǔ)中，需要保證以下標(biāo)準(zhǔn)：第一，高回波探測概率；第二，高接受靈敏度；第三，第虛警率。工程項目設(shè)計中，需要結(jié)合接收機的運用狀態(tài)，進行高級光測距性能的確定，通過對探測器運用狀況的分析，提高系統(tǒng)測繪的有效性[3]。

2.2 電力測繪中機載激光雷達技術(shù)的運用

2.2.1 電力優(yōu)化選線方案

在電力優(yōu)化選線方案確定的過程中，主要目的是通過路徑合理、經(jīng)濟方案的調(diào)整，減少對線路周圍環(huán)境的影響，以便降低使用成本。通常狀況下，在電力優(yōu)化選線的過程中，具體的運用程序包括以下內(nèi)容：第一，線路及立桿點的設(shè)計。在激光點去除處理中，應(yīng)該進行高密度的參數(shù)分析及處理，攝影測量中，需要對影像進行糾正，并逐漸提高數(shù)據(jù)的分辨率。在運用DSM以及DOM三維場景時，可以多視角的進行周圍路線的確定，通過對交通運輸、施工以及運行維護地質(zhì)的分析，進行立桿點位、線路設(shè)計的經(jīng)濟性，將環(huán)境的影響降低到最低狀態(tài)。第二，樹木面積砍伐計算。在機載激光雷達技術(shù)運用的過程中，應(yīng)該參考地面不同高度進行植被的分類處理，全范圍確定中，需要結(jié)合植被區(qū)域分布特點，對植被分布進行合理判斷，有效避免植物砍伐現(xiàn)象的出現(xiàn)，通過砍伐計算，可以減少對環(huán)境的破壞。第三，合理估算房屋拆遷數(shù)量及賠償費勇。通過對房屋賠償費用使用狀況的分析，能夠結(jié)合輸電線路的基本狀況進行三維真實景觀圖的設(shè)計，而且，在系統(tǒng)設(shè)計中，可以清楚的查明線路屋內(nèi)狀況，通過對房屋建筑結(jié)構(gòu)、層數(shù)占地面積等數(shù)據(jù)的分析，進行拆遷房屋數(shù)量以及賠償數(shù)據(jù)的估算，為電路工程測繪技術(shù)的優(yōu)化提供參考。第四，樹高以及房高測量方法。通過激光雷達技術(shù)的運用，可以結(jié)合點云數(shù)據(jù)特點，進行植被高度、房屋高度等數(shù)據(jù)參數(shù)的確定，有效避免測量誤差問題的出現(xiàn)。第五，斷面獲取技術(shù)。通過對云數(shù)據(jù)的確定，可以結(jié)合斷面數(shù)據(jù)整合方案，進行電力線以及周圍地物空間關(guān)系的確定，而且，在數(shù)據(jù)分析中，同樣可以根據(jù)電力工程測繪中的設(shè)計線路及設(shè)計狀況，進行測繪工程方案的完善，提高電力系統(tǒng)運行的安全性。

2.2.2 精密工程的數(shù)據(jù)測量

在精密數(shù)據(jù)測量中，需要進行測量目標(biāo)的采集分析。如，在水溫測量、沉降測量以及文化考古過程中，都會進行三維坐標(biāo)信息以及三維物體模型的建立，通過機載激光雷達技術(shù)的運用，可以達到這種設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。電力工程測繪系統(tǒng)運行中，通過數(shù)碼相片的使用可以及時獲得紋理信息，而并結(jié)合建筑物的模型特點，形成三維模型，實現(xiàn)對景觀的合理劃分。電力線路設(shè)計中，通過機載激光雷達技術(shù)的使用，可以引導(dǎo)測繪人員對電力線路進行系統(tǒng)性的分析，確定具體的計算方法，實現(xiàn)對位置線路以及位置距離的確定，為電力工程測繪技術(shù)的運用提供參考[4]。

2.2.3 電力巡回系統(tǒng)

在社會經(jīng)濟運行及發(fā)展的過程中，高壓及長距離電力配送的輸變電較多，一些輸電線路在建好之后實現(xiàn)穩(wěn)定運行，傳統(tǒng)的帶路工程測繪中，雖然投入了大量的人力資源、物力資源以及財力等，但是，電力工程測繪中會受到天氣以及環(huán)境等多種因素的印象，工作效率并不明顯。在機載激光雷達技術(shù)運用中，通過對電路尋仙系統(tǒng)的運用，可以充分反映出輸電線路中的三維空間狀況，而且人們可以更為直接的觀測運輸局，實現(xiàn)線路的安全運行。一般情況下，在電力測繪系統(tǒng)設(shè)計中，其判斷指標(biāo)分為以下幾點：第一，導(dǎo)電電路以及地面物體需要保持最小距離；第二，導(dǎo)電線路、自然以及人為建筑應(yīng)該保持最小距離；第三，導(dǎo)電線路在大風(fēng)條件下，也應(yīng)該保持最下距離；第四，導(dǎo)電線路的較差跨越應(yīng)該保持最小距離。通過這些標(biāo)準(zhǔn)的確定，可以實現(xiàn)機載激光雷達的快速運行，及時查詢出最準(zhǔn)確的信息資源，為線路巡查技術(shù)的運用提供支持[5]。

2.2.4 數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)運用

通過對數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)狀況的分析，在三維模型設(shè)計中，由于技術(shù)的重要性，通過機載激光雷達系統(tǒng)的構(gòu)建，可以清楚的查詢到輸電線路的運輸形式，而且可以建立良好的三維模型，人們在這種系統(tǒng)運行的背景下，可以通過機載激光雷達技術(shù)的運用，將地形進行處理，實現(xiàn)對電力工程測繪線路的技術(shù)確定，提高數(shù)據(jù)參數(shù)的使用價值，而且可以滿足現(xiàn)代電力工程測繪的基本需求。

3 機載激光雷達技術(shù)的前景展望

通過對機載激光雷達測量技術(shù)的分析可以發(fā)現(xiàn)，其技術(shù)形式相對成熟，通過與復(fù)雜技術(shù)以及算法的結(jié)合，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的合理測量。機載激光雷達數(shù)據(jù)成果相對顯著，通過對數(shù)據(jù)資源的查詢，可以滿足電力工程測繪的基本需求。但是，在現(xiàn)階段電力工程測繪工程項目設(shè)計中，缺少獨立性的軟件資源，導(dǎo)致系統(tǒng)處理中仍然面臨一定問題。通過機載激光雷達技術(shù)的運用，可以充分挖掘數(shù)據(jù)資源在電力系統(tǒng)中的優(yōu)勢，結(jié)合電力線路設(shè)計特點，形成良好的測繪形式，促進現(xiàn)代電力工程項目的穩(wěn)定發(fā)展[6]。

4 結(jié)語

總而言之，在現(xiàn)階段電力工程測繪技術(shù)運用的過程中，通過機載激光雷達系統(tǒng)的構(gòu)建，可以將電力測繪項目作為重點，結(jié)合測繪工作的基本內(nèi)容，進行數(shù)據(jù)系統(tǒng)的建設(shè)，為電力工程項目設(shè)計的完善提供參考。通常狀況下，在電力工程測繪中，應(yīng)該通過電力優(yōu)化選線方案的確定、精密測量、電力巡回系統(tǒng)以及數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)方案的確定等，進行數(shù)據(jù)查詢技術(shù)的構(gòu)建，以便實現(xiàn)電力工程項目構(gòu)建的有效性，為電力工程測繪工作的效率提升提供支持。

參考文獻

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