基于機載點云數(shù)據(jù)的輸電線路自動分類方法研究

廣東電網(wǎng)有限責任公司 朱 凌 李國強 郭啟迪

在輸電線路點云數(shù)據(jù)分類過程中機載測量作為重要的測量方法，能夠?qū)旊娋€路的點云數(shù)據(jù)進行收集整理和分析。其中激光雷達測量技術(shù)作為重要的支撐技術(shù)，對整個點云數(shù)據(jù)的獲取分析和整理具有直接影響。在電源數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)應(yīng)根據(jù)機載點云數(shù)據(jù)的類型和機載電源數(shù)據(jù)的具體情況做好分析，同時圍繞激光雷達測量技術(shù)的應(yīng)用要點做好技術(shù)的全民應(yīng)用，使機載電源數(shù)據(jù)在具體應(yīng)用環(huán)節(jié)能夠成為獲取點云數(shù)據(jù)的有效手段，為點云數(shù)據(jù)的應(yīng)用提供有力支持，滿足測量要求，避免在測量中應(yīng)采用的方法存在問題影響測量效果。

1 機載激光雷達組成和原理介紹

1.1 機載激光雷達組成

機載激光雷達的優(yōu)勢在于可以獲得激光點的三維坐標，得到的遙感圖像十分清晰。在空間數(shù)據(jù)的獲取方面機載激光雷達具有一定的優(yōu)勢，為了提高機載激光雷達的應(yīng)用效果，在機載激光雷達系統(tǒng)的構(gòu)建過程中應(yīng)包含圖像處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，同時包含誤差消除系統(tǒng)，使整個機載激光雷達獲得的數(shù)據(jù)能夠在誤差控制方面達標。機載激光雷達的應(yīng)用不但要關(guān)注機載激光雷達的類型和機載激光雷達的應(yīng)用情況，同時還要按照機載激光雷達的應(yīng)用要求分析期系統(tǒng)組成。從目前機載激光雷達的構(gòu)成來看，在系統(tǒng)的功能、完善性以及應(yīng)用基礎(chǔ)方面具有較強的優(yōu)勢，能夠按照機載激光雷達的應(yīng)用實際做好應(yīng)用。所以，在機載激光雷達的應(yīng)用方面其自有的系統(tǒng)起到了良好的支持作用，對整個系統(tǒng)的構(gòu)成和系統(tǒng)的全面應(yīng)用產(chǎn)生了直接的影響，根據(jù)機載激光雷達的具體類型制定了合理的應(yīng)用方案。所以，在機載激光雷達的組成方面應(yīng)按照機載激光雷達的應(yīng)用實際增加相應(yīng)的功能模塊，使機載激光雷達在應(yīng)用中能夠達到高精度測量和高效率測量的目的[1]。

1.2 機載激光雷達的原理

機載激光雷達在運行過程中主要利用動態(tài)差分GPS 對動態(tài)目標進行分析并得出動態(tài)目標的運行軌跡數(shù)據(jù)，同時利用飛機飛行對相位差分進行定位，在飛機上和地面上安裝GPS 接收機構(gòu)成流動站和參考站，對整個系統(tǒng)的分析產(chǎn)生直接的影響，在系統(tǒng)運行過程中通過轉(zhuǎn)角測量的方式能夠提高測量精度，在測量中按照回撥點的數(shù)量以及回撥點的尺寸大小判斷回撥點的基本類型，通過雷達測距系統(tǒng)計算雷達的變化情況以及雷達的數(shù)據(jù)獲取情況為整個系統(tǒng)的運行分析提供有力支持。在系統(tǒng)運行分析環(huán)節(jié)能夠根據(jù)系統(tǒng)運行的要求和系統(tǒng)運行的實際情況采取有效的運行措施。在激光雷達數(shù)據(jù)的分布方面采取掃描的方式。具體可分為線掃描、圓錐掃描、纖維光學陣列掃描。在具體掃描類型的確認方面應(yīng)結(jié)合機載激光雷達的類型和機載激光雷達的運行情況制定應(yīng)用方案，保證機載激光雷達在應(yīng)用效果方面能夠達到應(yīng)用要求，解決應(yīng)用問題。所以，在機載激光雷達的運行過程中了解其運行的原理和特征并掌握其運行要點，對提高運行效果日均滿足運行要求具有重要意義，在機載激光雷達的運行過程中需要圍繞雷達的運行要求和運行的具體情況做好數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

2 機載激光雷達誤差來源和應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 機載激光雷達誤差來源

從機載激光雷達的運行來看及誤差分為兩個方面，主要為系統(tǒng)誤差和后處理誤差。系統(tǒng)誤差主要是指機載激光雷達發(fā)射激光產(chǎn)生數(shù)據(jù)點，能夠通過設(shè)備收集到地面的數(shù)字坐標、點云圖像和強度值等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)中既包含平面信息，同時也包含高程信息。由于數(shù)據(jù)量大導致數(shù)據(jù)的測量精度受到影響，一旦出現(xiàn)測量誤差會導致坐標系統(tǒng)的偏差增加，對整個系統(tǒng)的誤差產(chǎn)生極大的影響?；跈C載激光雷達系統(tǒng)的應(yīng)用實際如何消除坐標偏差。如何解決系統(tǒng)誤差問題，對機載激光雷達的應(yīng)用產(chǎn)生了直接的影響。機載激光雷達的誤差來源主要包含定位方面的誤差，測距方面的誤差以及姿態(tài)測量的誤差。后處理誤差主要是指數(shù)據(jù)在后期處理方面出現(xiàn)的誤差，在數(shù)據(jù)分析過程中應(yīng)當對點云數(shù)據(jù)進行三維建模，縱橫斷面提取等操作，在數(shù)據(jù)過程中采取的計算方法數(shù)據(jù)分類方法以及數(shù)據(jù)的應(yīng)用方法都對數(shù)據(jù)的誤差產(chǎn)生了直接的影響，結(jié)合數(shù)據(jù)的類型以及數(shù)據(jù)的處理經(jīng)驗，在數(shù)據(jù)處理方面采取的處理方式?jīng)Q定了數(shù)據(jù)的誤差[2]。所以，在數(shù)據(jù)處理過程中既要了解數(shù)據(jù)的類型，同時也要采取正確的處理方法避免數(shù)據(jù)的處理過程中出現(xiàn)后期無償。圓柱體分類擴展桿塔見圖1。

圖1 圓柱體分類擴展桿塔

2.2 機載激光雷達的應(yīng)用領(lǐng)域

機載激光雷達在應(yīng)用過程中具有測量數(shù)據(jù)準確，測量速度快以及測量精度高的特點，在測量過程中能夠根據(jù)數(shù)據(jù)的變化情況以及數(shù)據(jù)的測量要求采取有針對性的測量方式，機載激光雷達作為重要的測量設(shè)備，在具體應(yīng)用環(huán)節(jié)能夠根據(jù)數(shù)據(jù)測量的具體情況以及數(shù)據(jù)測量的相關(guān)要求做好測量工作，保證數(shù)據(jù)在測量方面能夠解決測量問題。結(jié)合數(shù)據(jù)測量的要點以及數(shù)據(jù)在測量過程中的具體情況，數(shù)據(jù)的測量需要找到可靠的測量方式以及測量技術(shù)，在具體應(yīng)用環(huán)節(jié)需要根據(jù)數(shù)據(jù)測量的具體內(nèi)容和數(shù)據(jù)測量的實施情況做好數(shù)據(jù)測量的方法優(yōu)化，使數(shù)據(jù)在測量方面能夠針對數(shù)據(jù)的類型和數(shù)據(jù)的應(yīng)用情況做好數(shù)據(jù)測量應(yīng)用。所以，激光雷達測量設(shè)備和技術(shù)以及獨有的優(yōu)勢和應(yīng)用特點在實際應(yīng)用中取得了積極效果，根據(jù)數(shù)據(jù)應(yīng)用的具體情況以及數(shù)據(jù)測量的相關(guān)要求進行的數(shù)據(jù)的分類測量，避免在測量中因采取的方法和技術(shù)出現(xiàn)問題影響測量結(jié)果，當前數(shù)據(jù)測量需要分析測量難度以及數(shù)據(jù)測量對精度方面的要求，通過有針對性的措施是數(shù)據(jù)在測量中取得積極效果。

3 點云數(shù)據(jù)構(gòu)成及特點

3.1 點云數(shù)據(jù)的構(gòu)成

對于點云數(shù)據(jù)而言，點云數(shù)據(jù)構(gòu)成包含多種數(shù)據(jù)量大，在測量中需要明確測量的目標點并根據(jù)目標點的具體情況分析目標點的數(shù)據(jù)組成和數(shù)據(jù)的基本類型，為點云數(shù)據(jù)的應(yīng)用提供有力支持。點云數(shù)據(jù)主要包括三維幾何數(shù)據(jù)、回波數(shù)據(jù)、回波強度數(shù)據(jù)掃描、角數(shù)據(jù)、光譜數(shù)據(jù)等，在點云數(shù)據(jù)的測量中數(shù)據(jù)的類型對數(shù)據(jù)的測量方式和數(shù)據(jù)的測量情況產(chǎn)生了直接的影響。不同的數(shù)據(jù)對測量精度要求不同，在測量過程中既要了解測量數(shù)據(jù)的類型和特征，同時也要圍繞測量數(shù)據(jù)的具體情況做好數(shù)據(jù)的分類應(yīng)用，使典型數(shù)據(jù)在測量方面能夠依據(jù)數(shù)據(jù)的類型和要求，特別是點云數(shù)據(jù)的應(yīng)用情況進行有針對性測量，保證點云數(shù)據(jù)在具體應(yīng)用方面達到測量目標[3]。所以，掌握點云數(shù)據(jù)的構(gòu)成內(nèi)容并按照數(shù)據(jù)的具體形式采取有效的分析措施，對提高數(shù)據(jù)處理效果以及解決數(shù)據(jù)處理問題具有重要影響，在具體數(shù)據(jù)分析方面需要根據(jù)點云數(shù)據(jù)的應(yīng)用情況做好數(shù)據(jù)的分類及應(yīng)用，為點云數(shù)據(jù)的分析奠定良好的基礎(chǔ)，推動點云數(shù)據(jù)分析方法的創(chuàng)新，為點云數(shù)據(jù)的分類分析及應(yīng)用提供方法支持。

3.2 點云數(shù)據(jù)的特點

點云數(shù)據(jù)在組織形式方面需要對數(shù)據(jù)進行分析處理，在前期的分析處理中應(yīng)對數(shù)據(jù)的來源數(shù)據(jù)的準確度情況以及數(shù)據(jù)的具體類型進行分析，保證數(shù)據(jù)能夠做到按類別分析，提高數(shù)據(jù)分析的效果。在點云數(shù)據(jù)的后期分析中應(yīng)掌握電源數(shù)據(jù)的組成情況以及點云數(shù)據(jù)的來源及類型，做好數(shù)據(jù)應(yīng)用方面的分析，在點云數(shù)據(jù)的組織形式方面主要包含規(guī)則，格外不規(guī)則三角忘剖面和三維激光點等數(shù)據(jù)，對于這部分數(shù)據(jù)需要根據(jù)數(shù)據(jù)的類型和數(shù)據(jù)的應(yīng)用情況進行數(shù)據(jù)的分類分析，掌握數(shù)據(jù)的類型及特點為數(shù)據(jù)的有效性分析奠定良好的基礎(chǔ)。所以，在數(shù)據(jù)分析方面需根據(jù)數(shù)據(jù)分析的具體類型及要求做好數(shù)據(jù)分析工作，避免在數(shù)據(jù)分析中應(yīng)采取的分析方法存在問題影響數(shù)據(jù)分析準確性，在點云數(shù)據(jù)的分析方面應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)的類型和特征以及數(shù)據(jù)的分析要求做好點云數(shù)據(jù)的分類工作，使數(shù)據(jù)在分析中能夠包含數(shù)據(jù)的基本信息和數(shù)據(jù)的類型特點，避免點云數(shù)據(jù)在分析中應(yīng)采取的分析方法存在問題，影響點云數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用效果。

4 激光點云分類的精度評定

4.1 激光點云分類

激光點云在分類過程中按照激光點的類型分為平面數(shù)據(jù)和高程數(shù)據(jù)，這兩部分點云數(shù)據(jù)在測量方式、測量精度、測量難度以及數(shù)據(jù)的具體類型方面存在一定的區(qū)別，在分析過程中既要根據(jù)點云數(shù)據(jù)的類型和特征制定合理的分析方案，同時也要在點云數(shù)據(jù)的分類處理中了解點云數(shù)據(jù)的具體類型和情況，保證點云數(shù)據(jù)在分析過程中能夠達到準確性要求，避免點云數(shù)據(jù)的分析因分類不準確或分析方法存在問題影響分析的效果。參考點云數(shù)據(jù)的分類要求以及典型數(shù)據(jù)的組成情況，點云數(shù)據(jù)的分析既要關(guān)注數(shù)據(jù)本身的特征，同時也要在數(shù)據(jù)的分類和數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用方面按照點云數(shù)據(jù)的基本特征進行分類及應(yīng)用[4]。所以，掌握激光點云數(shù)據(jù)的分類情況并圍繞激光電源設(shè)備的分析要求做好數(shù)據(jù)應(yīng)用，對當前數(shù)據(jù)的分類數(shù)據(jù)的應(yīng)用以及數(shù)據(jù)的有效分析具有重要影響。在激光點云數(shù)據(jù)的分類方面需要按照電源設(shè)備的構(gòu)成方式以及電源設(shè)備的應(yīng)用情況做好數(shù)據(jù)分類，做到在數(shù)據(jù)應(yīng)用方面提高應(yīng)用效率，圍繞數(shù)據(jù)應(yīng)用的具體情況做好數(shù)據(jù)分類工作，保證數(shù)據(jù)在應(yīng)用過程中能夠按照數(shù)據(jù)應(yīng)用的具體情況做好數(shù)據(jù)應(yīng)用分類。

4.2 激光點云的精度評定

激光點云在精度評定方面需要掌握算法誤差的基本情況，提高點云數(shù)據(jù)的分類效果，在濾波算法誤差的指標方面按照激光點的錯誤分類率可以分為非地面點的誤差以及地面點的誤差，這兩種誤差在誤差的形成種類以及具體內(nèi)容方面存在區(qū)別，在分析過程中需要關(guān)注地面誤差的基本情況以及非地面點誤差的組成形式，保證激光點云數(shù)據(jù)分析在誤差和精度的掌控方面能夠達到分析要求。在誤差的分類過程中，誤差本身的特點、誤差的類型、誤差的分類情況以及誤差的精度都會對數(shù)據(jù)分析帶來直接的影響，按照數(shù)據(jù)分析的特征、具體要求以及分類特點在誤差精度的控制以及誤差類別的分析中，掌握正確的分析方法，圍繞誤差分析的具體情況做好精度的分析，掌握經(jīng)度變化情況以及誤差的分類情況。

5 濾波的難點和關(guān)鍵

5.1 濾波的難點

在實際測量過程中測量地形復(fù)雜對濾波數(shù)據(jù)產(chǎn)生直接影響，使濾波點的數(shù)據(jù)失真，對數(shù)據(jù)分析十分不利。在濾波過程中對于大型地面物體，小型和低矮地面物體，復(fù)雜地形以及地形的斷裂處需要分析地形的變化情況以及濾波數(shù)據(jù)的變化情況，這部分地區(qū)在濾波過程中容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差，在數(shù)據(jù)分析過程中應(yīng)當對重點地區(qū)的濾波操作進行反復(fù)核對，并通過多種數(shù)據(jù)交叉比對的方式掌握數(shù)據(jù)的變化情況以及數(shù)據(jù)的基本類型，按照數(shù)據(jù)的應(yīng)用要求和數(shù)據(jù)的來源情況判斷數(shù)據(jù)的準確度是否達標。如果在濾波過程中出現(xiàn)困難，應(yīng)采取數(shù)據(jù)復(fù)核和數(shù)據(jù)優(yōu)化的方式掌握數(shù)據(jù)的來源，通過高頻次的數(shù)據(jù)分析，避免在數(shù)據(jù)分析中因濾波方法不對影響濾波效果[5]。

5.2 濾波的關(guān)鍵

在濾波過程中對于地面的植被和斜坡上的植被應(yīng)當重點分析平面建筑物和植被以及斜面建筑物和植被，在濾波過程中的數(shù)據(jù)表現(xiàn)，在數(shù)據(jù)具體應(yīng)用和濾波數(shù)據(jù)的處理過程中采取正確的處理方式，并圍繞數(shù)據(jù)處理的目標采取有力的濾波手段，對做好數(shù)據(jù)預(yù)播具有重要影響。在數(shù)據(jù)濾波過程中既要判斷數(shù)據(jù)濾波的具體形式，同時也要根據(jù)數(shù)據(jù)濾波的基本情況和數(shù)據(jù)濾波的要求做好數(shù)據(jù)濾波的應(yīng)用，使濾波技術(shù)在具體應(yīng)用過程中能夠按照地面建筑物和地面植被的具體形式以及地面采樣點的具體要求進行分析應(yīng)用，保證地面采樣點在數(shù)據(jù)應(yīng)用方面能夠達到準確性要求，避免在數(shù)據(jù)應(yīng)用過程中因采取的濾波方式不當或者濾波技術(shù)存在問題影響濾波效果。所以，對于濾波技術(shù)的應(yīng)用而言，在濾波過程中應(yīng)圍繞濾波的特征和具體情況做好濾波技術(shù)的應(yīng)用，滿足測量要求，使機載激光雷達點云數(shù)據(jù)在處理過程中能夠達到精度要求。

綜上，通過對機載激光雷達點云數(shù)據(jù)的分析，在數(shù)據(jù)分析過程中既要掌握數(shù)據(jù)的類型和特征，同時也要根據(jù)數(shù)據(jù)的具體情況和數(shù)據(jù)的應(yīng)用要求分析數(shù)據(jù)的類型和特征，圍繞數(shù)據(jù)的應(yīng)用要求做好細化。本文通過對數(shù)據(jù)分類方法的研究掌握了數(shù)據(jù)的變化類型以及數(shù)據(jù)的變化情況，使數(shù)據(jù)在分類過程中能夠做到按要求分類，解決數(shù)據(jù)分類過程中的分析手段問題，為數(shù)據(jù)的分類應(yīng)用提供必要支持，解決數(shù)據(jù)分類應(yīng)用問題，使數(shù)據(jù)在分類的準確性和數(shù)據(jù)的應(yīng)用效果方面達到應(yīng)用目標，為數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性分析提供有力支持。