三維測(cè)量技術(shù)在輸電線路測(cè)量工作中的應(yīng)用

李勇

隨著科技的不斷發(fā)展，新形勢(shì)背景下三維測(cè)量技術(shù)獲得良好的發(fā)展機(jī)遇，不僅能夠有效地檢測(cè)輸電線路的危險(xiǎn)物，而且能夠提高輸電線路測(cè)量的精準(zhǔn)度，從而實(shí)現(xiàn)三維可視化的目的?；诖?，本文選取三維測(cè)量技術(shù)在輸電線路測(cè)量工作中的應(yīng)用為研究對(duì)象，對(duì)三維測(cè)量技術(shù)的原理、特點(diǎn)以及工作流程進(jìn)行粗略闡述的基礎(chǔ)上，對(duì)三維測(cè)量技術(shù)在輸電線路測(cè)量工作中應(yīng)用實(shí)踐路徑進(jìn)行分析與介紹，旨在利用三維測(cè)量技術(shù)有效地對(duì)輸電線路進(jìn)行全面檢測(cè)，提升輸電線路的安全性，為輸電線路穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

三維測(cè)量技術(shù)，顧名思義，就是從被測(cè)物體的x軸、y 軸和z 軸三個(gè)維度出發(fā)，對(duì)其進(jìn)行全方位測(cè)量的一種技術(shù)。該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，能夠有效解決因?yàn)橐曈X技術(shù)的不足而在獲得深度信息時(shí)的困難，可以達(dá)到精準(zhǔn)測(cè)量的效果。三維測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，比如，測(cè)繪工程、結(jié)構(gòu)測(cè)量、建筑古跡測(cè)量、輸電線路測(cè)量等。以往的輸電線路測(cè)量多是運(yùn)用多光譜和熱紅外技術(shù)，但是這兩種測(cè)量技術(shù)分別存在著各自的不足，比如，難以實(shí)現(xiàn)高空定位測(cè)量以及精準(zhǔn)距離測(cè)量等，從而影響輸電線路測(cè)量的最終效果。三維測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)則徹底彌補(bǔ)了輸電線路測(cè)量方面的這一缺憾，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)二維平面上的障礙檢測(cè)，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)面掃描功能。

一、三維測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

1.三維測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)

首先，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)激光數(shù)據(jù)中的異常。在對(duì)原始數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比后，找出誤差所在進(jìn)行及時(shí)處理，提升測(cè)量的準(zhǔn)確度；其次，計(jì)算數(shù)據(jù)形成三維坐標(biāo)。聯(lián)合軌跡、距離將三維坐標(biāo)完整呈現(xiàn)出來；再次，識(shí)別和擬合線路。利用相關(guān)軟件進(jìn)行分類計(jì)算，有效彌補(bǔ)空間線路中的缺失；最后，完成人工交互編輯。消除標(biāo)注的錯(cuò)誤激光點(diǎn)，同時(shí)清理沒有正確分類的激光點(diǎn)。

2.三維測(cè)量給水度優(yōu)勢(shì)

首先是可視化程度高。域傳統(tǒng)的全站式測(cè)量以及GPS-RTK 的單點(diǎn)測(cè)量，三維技術(shù)的云端處理可視化程度更高，縮短施工時(shí)間；其次是排除干擾能力強(qiáng)。三維測(cè)量技術(shù)可以不受環(huán)境的限制，擺脫以往夜晚和特殊天氣不能正常測(cè)量的束縛，提升數(shù)據(jù)測(cè)量的速度，此外三維測(cè)量能夠?qū)⒈粶y(cè)區(qū)域內(nèi)樹木、樓房的遮擋干擾排除在外，保證測(cè)量的精度；最后是數(shù)據(jù)質(zhì)量高。與以往測(cè)量技術(shù)相比，三維測(cè)量具有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，能夠最大程度上保證測(cè)量的質(zhì)量，進(jìn)而使其與真實(shí)數(shù)據(jù)相耦合。

二、三維測(cè)量技術(shù)的工作流程

三維測(cè)量技術(shù)的工作流程主要分為八個(gè)部分，第一是獲取原始數(shù)據(jù)。三維測(cè)量系統(tǒng)能夠沿著輸電線路進(jìn)行航拍，錄制并自動(dòng)記錄輸電線路的三維數(shù)據(jù)信息。具體包括激光掃描數(shù)據(jù)、原始數(shù)碼影像、激光反射強(qiáng)度信息等。第二是確定飛行軌跡。根據(jù)獲取數(shù)據(jù)信息，結(jié)合GPS 聯(lián)合查分，重新構(gòu)建飛行軌跡，這一步可以理解為獲取原始數(shù)據(jù)的驗(yàn)證。第三是消除誤差。誤差是任何測(cè)量中的必然，所以在獲取測(cè)量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)后需要對(duì)激光數(shù)據(jù)系統(tǒng)其中的誤差成分予以消除，以獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。第四是計(jì)算。通過測(cè)量所得的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效計(jì)算，從而獲取所需要的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。在進(jìn)行坐標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)，并不是直接將消除誤差后的飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行帶入，而是需要結(jié)合GPS 軌跡數(shù)據(jù)以及激光測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合運(yùn)算。第五是航帶拼接。因?yàn)樗@取的原始數(shù)據(jù)存有一定的重疊，所以需要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域拼接，既是保證測(cè)量區(qū)域的連貫性，又是保證測(cè)量區(qū)域的無重復(fù)。第六是組合線路。針對(duì)測(cè)量輸電線路中的缺失部分，需要通過軟件濾波以及分類計(jì)算的方式進(jìn)行銜接，完整組合輸電線路。第七是編輯。編輯的主要目的是消除計(jì)算中的無效激光點(diǎn)，比如已經(jīng)失效的激光點(diǎn)、誤差激光點(diǎn)以及未能正確分類的激光點(diǎn)等。第八是測(cè)距。該步驟主要為測(cè)量輸電線路和地面距離。

三、三維測(cè)量技術(shù)在輸電線路測(cè)量工作中的應(yīng)用

1.檢測(cè)輸電線路危險(xiǎn)物

輸電線路所承載的電壓負(fù)荷較高，其安全性成為保證其有效工作的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。三維測(cè)量技術(shù)能夠精準(zhǔn)測(cè)量出輸電線路與各種地物之間的距離，以確保其是否符合安全范圍。一旦發(fā)現(xiàn)小于安全距離，則需要進(jìn)行調(diào)整或者重新規(guī)劃。檢測(cè)輸電線路危險(xiǎn)物具體分兩步，第一步是精準(zhǔn)分類激光點(diǎn)。針對(duì)阻礙輸電線路測(cè)量的障礙物進(jìn)行劃分，然后通過三維測(cè)量檢測(cè)出輸電線路與絕緣子之間的掛線點(diǎn)并進(jìn)行擬合和計(jì)算。如果該計(jì)算距離不符合安全距離，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)。工作人員即可根據(jù)警報(bào)指定位置進(jìn)行檢修。第二步是檢測(cè)輸電線路到物點(diǎn)的距離。該過程需要與天氣溫度、風(fēng)力、照射強(qiáng)度、空氣濕度等天氣因素相結(jié)合，通過建立弧垂模型的方式計(jì)算輸電線路與物點(diǎn)之間的距離。同第一步，當(dāng)該距離低于安全距離時(shí)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。

2.測(cè)量輸電線距

受外界環(huán)境以及人為等因素的影響，輸電線路之間的距離會(huì)發(fā)生一定程度的改變，由此便會(huì)增加輸電線路的危險(xiǎn)性。借助三維測(cè)量技術(shù)進(jìn)行輸電線路距離測(cè)量時(shí)，并不需要直接接觸線路，提高輸電線路測(cè)量安全性的同時(shí)還能獲得較為精準(zhǔn)的測(cè)距效果。

3.輸電線路可視化管理

在獲取輸電線路的測(cè)量數(shù)據(jù)之后，需要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以建立高精度的數(shù)字模型和影像。并借此建立輸電線路的地形、地貌、地物的三維模型。這里的模型還包括樹叢、建筑物等障礙物，對(duì)其的可視化處理是提高輸電線路測(cè)量精度的必要舉措。

4.檢測(cè)地形、地貌的變化情況

針對(duì)輸電線路范圍內(nèi)的地形以及地貌等地質(zhì)變化，可以通過三維測(cè)量技術(shù)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，以避免或者降低其對(duì)輸電線路的影響。檢測(cè)過程中，三維測(cè)量技術(shù)主要利用其高分辨率影像和激光點(diǎn)云，以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路地形地貌的精準(zhǔn)顯示。輸電線路工作人員可以根據(jù)三維測(cè)量技術(shù)所測(cè)得的結(jié)果制定相應(yīng)的線路解決方案，以保證輸電線路的正常有效工作。

5.分析輸電線路增容

通過三維測(cè)量技術(shù)獲取的輸電線路范圍內(nèi)的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，以建立線路弧垂，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路和地面之間安全距離的有效檢測(cè)，以為輸電線路載流容量提供依據(jù)。

6.最大限度保護(hù)樹木

因?yàn)檩旊娋€路需要穿過樹木叢林地帶，這也就需要對(duì)其中的阻礙部分進(jìn)行清理，通過三維測(cè)量技術(shù)能夠科學(xué)劃分阻礙樹木的清理空間，以最大限度地降低樹木砍伐，這樣既能夠保護(hù)環(huán)境，同時(shí)又能夠降低建設(shè)成本。在輸電線路鋪設(shè)完工之后，通過三維測(cè)量技術(shù)對(duì)中間所經(jīng)過的樹木空間信息進(jìn)行測(cè)算，這個(gè)測(cè)量也正是對(duì)樹木最小砍伐量的測(cè)算。同時(shí)，再借助三維測(cè)量技術(shù)中的激光點(diǎn)云獲取樹木叢林的結(jié)構(gòu)信息，從而將樹木叢林的全貌進(jìn)行模擬和構(gòu)建，以為輸電線路的最佳線路優(yōu)化進(jìn)行估算，確保輸電線路的有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

7.輸電線路維護(hù)運(yùn)行檢測(cè)

輸電線路涉及的地形并不局限，一般可結(jié)合工程需要橫跨多個(gè)地形，但是由于自然環(huán)境中地質(zhì)災(zāi)害等因素的影響，比如，山體塌陷、位移等問題的出現(xiàn)會(huì)嚴(yán)重影響輸電線路的正常運(yùn)行。三維測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)時(shí)獲得區(qū)域地形的情況，及時(shí)了解地形、地貌的變化情況。如果發(fā)生改變?nèi)S監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，管理人員可在第一時(shí)間及時(shí)了解情況，為后期輸電線路的維修提供保障，以減少由于地形變化而產(chǎn)生的嚴(yán)重后果。除此之外，結(jié)合樹木、地面、房屋等變化情況，實(shí)時(shí)記錄并及時(shí)維修，按照自然因素管理表進(jìn)行，以提升輸電線路的穩(wěn)定性。

綜上所述，三維測(cè)量技術(shù)在輸電線路測(cè)量工作中的應(yīng)用范圍十分廣泛，特別是隨著電力工業(yè)及科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，新時(shí)代背景下為了滿足輸電線對(duì)于測(cè)量技術(shù)的要求，以及輸電線隱患的客觀因素指引，三維測(cè)量技術(shù)在輸電線中的應(yīng)用成為目前研究的熱點(diǎn)，在理論與實(shí)際結(jié)合基礎(chǔ)上深入了解了三維技術(shù)的概念及特征，剖析傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的劣勢(shì)所在，引入三維測(cè)量技術(shù)通過確定測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)提升管理的可視化程度，減少成本支出，從根本上提高測(cè)量的精準(zhǔn)度，因此本文的研究具有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，旨在為輸電線路測(cè)量完善和系統(tǒng)建設(shè)提供理論指導(dǎo)。