機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在電力工程中的運(yùn)用

魏云峰

（江蘇神鵬建設(shè)有限公司，江蘇 南京 221300）

0 引 言

機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)是當(dāng)前較為先進(jìn)的一種三維遙感技術(shù)，具有直接、快速、自動化、高精度以及低投入成本等特征，深受科技人員和研究人員的喜愛，被廣泛運(yùn)用于工程研究，并且在工程研究中發(fā)揮著重要作用[1]。

1 機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)概述

1.1 技術(shù)系統(tǒng)組成

如圖1所示，機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)包含激光探測系統(tǒng)和激光測距系統(tǒng)，集成了GPS技術(shù)、IMU技術(shù)以及激光掃描儀。其中，機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)中包含的重要要素如表1所示。在機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)系統(tǒng)中，每一個構(gòu)成要素都不可或缺，且每一個構(gòu)成要素都對機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)系統(tǒng)的有效運(yùn)行具有重要作用。

圖1 機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)

表1 構(gòu)成機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)要素的部分內(nèi)容

1.2 技術(shù)系統(tǒng)工作原理

機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在工作系統(tǒng)中具有主動傳輸?shù)淖饔?，并在傳輸過程中以點(diǎn)云數(shù)據(jù)形式呈現(xiàn)。其中，機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)工作系統(tǒng)構(gòu)成包含發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、測量控制系統(tǒng)以及電源。機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)系統(tǒng)工作過程中由雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)傳輸一種發(fā)射信號投射到地面上，并通過光的散射原理將物體目標(biāo)反射到雷達(dá)系統(tǒng)中，之后在系統(tǒng)轉(zhuǎn)換下收集相關(guān)信息，從而確定出目標(biāo)物體的距離[2]。圖2為機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)工作系統(tǒng)。

圖2 機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)工作系統(tǒng)

2 電力工程中機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的功能優(yōu)勢

現(xiàn)代電力工程建設(shè)過程中，運(yùn)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)能夠達(dá)到更好的效果，因?yàn)闄C(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)自身具有一定的功能優(yōu)勢。

2.1 能夠精確控制選線

現(xiàn)代電力工程建設(shè)中，運(yùn)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)可識別建筑地形情況，能夠精確判斷目標(biāo)物體之間的空間維度信息，從而獲得目標(biāo)物體的準(zhǔn)確位置信息。

2.2 能夠推動數(shù)字電網(wǎng)的有效發(fā)展

將機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)運(yùn)用于電力工程，可以減少成本投資，取代傳統(tǒng)航飛獲取數(shù)據(jù)的形式，從而推動數(shù)字電網(wǎng)的快速發(fā)展。

2.3 能夠準(zhǔn)確勘探目標(biāo)物體位置，有利于工程改線的選擇

機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)系統(tǒng)便于人們攜帶與操作，使得相關(guān)技術(shù)操作人員可在電力工程建設(shè)現(xiàn)場隨時選線，并且根據(jù)實(shí)際情況預(yù)排桿，從而提升改線選擇效率。

3 電力工程中機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的運(yùn)用

3.1 運(yùn)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)確定電線路徑

電力工程中運(yùn)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)能夠確定電線路徑，從而獲取數(shù)據(jù)信息，并將所獲數(shù)據(jù)信息運(yùn)用到電力工程建設(shè)中，確定出線路設(shè)計工程建設(shè)路徑圖，包含建設(shè)影像圖、路徑斷面圖以及路徑平面圖等電線路徑，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)地調(diào)繪的目的。其中，電線路徑的確定可通過以下相關(guān)步驟實(shí)現(xiàn)。首先，根據(jù)比例尺寸原理在地形圖上獲取相關(guān)操作信息數(shù)據(jù)，或者通過GPS技術(shù)獲取與影像相關(guān)的數(shù)據(jù)，之后選擇電線路徑。其次，在已選擇的電線路徑基礎(chǔ)上，通過機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)系統(tǒng)測量全路電線。再次，在前兩個操作步驟基礎(chǔ)之上獲得數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)實(shí)踐研究成果，運(yùn)用輸電線路設(shè)計軟件選擇電線路徑。最后，為有效確定電線路徑，通過三維技術(shù)處理優(yōu)化電力線路。技術(shù)工作人員可以在三維景象中采集目標(biāo)物體所遇到的障礙物信息，然后進(jìn)一步分析與研究所采集的信息數(shù)據(jù)，從而得出最優(yōu)的電線路徑[3]。

3.2 運(yùn)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行電力巡線

電力巡線作為電網(wǎng)運(yùn)營中較為重要的一項(xiàng)工作，需要相關(guān)技術(shù)人員定期對電力線路進(jìn)行巡查與檢測，從而確保電力工程安全有效進(jìn)行。

在電力巡線中運(yùn)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)需具備如下條件。第一，電力線路要與地面目標(biāo)物體之間的距離達(dá)到最小，以便于相關(guān)人員測量，減少不必要的成本投入，降低工程建設(shè)的復(fù)雜度。第二，電力線路應(yīng)與建筑物之間達(dá)到最小的水平距離。第三，在自然因素影響下，如風(fēng)力因素，要確保電力線路與周圍物體之間達(dá)到最短的距離。

在電力工程中運(yùn)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)，能夠直接獲取電力線路走廊內(nèi)高精度激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，而且可以分辨高空數(shù)碼影像，測量電力線路走廊地形，評估電力線路運(yùn)行中所存在的安全隱患問題，之后根據(jù)存在的安全隱患問題制定安全監(jiān)管對策，確保電力工程建設(shè)安全[4]。

3.3 運(yùn)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力線路三維建模

電力工程建設(shè)過程中運(yùn)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)，可有效實(shí)現(xiàn)電力路線的三維建模。其中，電力線路三維建模中數(shù)據(jù)是否達(dá)到準(zhǔn)確精度，將會影響工程的應(yīng)用效果。因此，電力線路三維建模過程中，相關(guān)技術(shù)人員要選擇高精度的三維重建模型，如多項(xiàng)式模型。為有效實(shí)現(xiàn)電力線路三維建模，技術(shù)人員需要模擬電力線路的實(shí)際情況，將數(shù)據(jù)以三維化的形式呈現(xiàn)。

電力線路三維模型建設(shè)中，相關(guān)技術(shù)人員通過電力線機(jī)載點(diǎn)云對某一平面上的投影點(diǎn)進(jìn)行三維表達(dá)，也可通過間接方法選擇鉛垂面對電力線路進(jìn)行三維重建。除此之外，相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行三維建模時，可通過點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理，劃分地面上的目標(biāo)物點(diǎn)與地面點(diǎn)，從中提出相關(guān)信息，并將信息數(shù)據(jù)運(yùn)用到電力工程建設(shè)中，實(shí)現(xiàn)電力線路三維建模[5,6]。

運(yùn)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行電力線路三維建模，能夠打破以往傳統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)不能夠滿足三維建模形式的限制，有利于現(xiàn)代電力工程的有效運(yùn)行。另外，現(xiàn)代新型的機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)能夠滿足工程建設(shè)需求，有效處理電力線路走廊地形數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)電力線路三維建模。

4 結(jié) 論

機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)較為先進(jìn)，能夠有效處理信息數(shù)據(jù)，在電力工程中得到了有效運(yùn)用，推動了電力工程的發(fā)展。電力工程中運(yùn)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)具有一定的功能優(yōu)勢，能夠精確控制選線，推動數(shù)字電網(wǎng)的有效發(fā)展，準(zhǔn)確勘探目標(biāo)物體位置，提升改線選擇效率?，F(xiàn)代機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在電力行業(yè)中應(yīng)用較為廣泛，逐步得到了技術(shù)人員的認(rèn)可，但還有待進(jìn)一步創(chuàng)新與研究，需要相關(guān)技術(shù)管理人員結(jié)合實(shí)際電力工程中存在的問題和工程建設(shè)特點(diǎn)等內(nèi)容做出技術(shù)調(diào)整。同時，相關(guān)行業(yè)技術(shù)研究人員要不斷完善技術(shù)系統(tǒng)設(shè)備，創(chuàng)新新型科學(xué)技術(shù)，以有效滿足當(dāng)前電力行業(yè)發(fā)展需求，推動電力工程建設(shè)的發(fā)展。