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目前，我国常规的电力巡线工作主要还是通过人工检查和光电吊舱航拍等方式来进行，前者巡检人员劳动量大，工作效率与可靠性较低，有些无人区域人员无法到达；后者虽为光电巡检，但数据精度较低，无法准确测量线路本体和线下物体的安全距离，而且数据的再次利用率低。伴随着光电测量与电子信息技术的发展，激光雷达作为一种新型光电测量装备应运而生，激光雷达的出现为电力巡线提供了可行的解决方案。伴随着我国超高压输电线路及智能电网的建设，机载LiDAR将会在电网工程中得到广泛的应用。 电网是一个跨越大区域的工程，从电网的规划、勘测、设计、施工、到运营、管理、维护、营销、决策分析等，都对区域性空间信息有着强烈的需求。激光LIDAR测量技术由于具有精度高、全三维特性，从而为电网设计和管理的精细化、科学化及高效化提供了空间数据支持。 输电线路是电网的最重要组成部分，而线路走廊的地形、地貌、地物等都对线路的建设和安全运行产生重大的影响，是线路设计和管理最为关注的区域。目前，电力线路走廊空间数据采集手段主要有人工测绘、航测和遥感等，而激光LIDAR测量技术可以快速对线路走廊进行高精度三维测量，从而为输电线路的设计、运行、维护、管理企业和专业人员提供更快速、更高效和更科学的手段。采用激光LIDAR 测量系统，可以直接采集线路走廊高精度激光点云和高分辨率的航空数码影像，进而获得高精度三维线路走廊地形地貌、线路设施设备，以及走廊地物的精确三维空间信息，包括杆塔、挂线点位置、电线弧垂、树木、建筑物等，从而为电力线路规划设计、运行维护提供高精度测量数据成果。下图是激光LIDAR测量技术在电网工程中的应用思路。
输电线路在线路设计阶段，需要在初步选定的线路走廊的一定宽度范围内进行高精度的三维测量，以进行线路路径和杆塔定位的优化，尽最大程度地降低建设投资。对于输电线路和部分高压线路在施工图设计阶段采用航空摄影。航空摄影测量相较于工测来说是一个大的突破，但是仍然存在线路平断面精度不高、外业工作量大、数据不直观、软件平台不易用等问题。 激光雷达测量技术高效率采集的线路走廊三维数据精度高、信息丰富、数据使用方便，并能大大减少外业工作量，提高了设计效率和成果质量，而且该技术的应用还可以大大的节约设计、勘测的费用、缩短作业周期，使设计更为合理，而且能将复杂的电力、电网信息快速实现网络化、可视化的管理，可以产生很好的经济效益及社会效益。 图 输电线路优化设计
与传统的航空摄影测量优化选线技术相比，机载LIDAR测量技术在输电线路优化选线设计业务中许多方面具有明显的优势，主要表现如下： 1) 激光雷达可穿透植被、快速获取地表的三维信息，通过对机载激光雷达数据及其同时拍摄的影像数据进行一系列处理，可以得到高精度的DEM、DSM、DOM、等高线以及植被分类图等丰富的地表信息，结合DSM和DOM可得到真实的三维场景图，参考三维场景图进行电力选线，可从不同视角观看线路周围的地物、地貌信息，使设计人员在室内即可高效地完成图上选线及线路优化工作。 2) 机载激光LIDAR利用系统所带的GPS数据以及IMU系统的精确空间位置信息，只需要外业的几个GPS基站布控点，进行GPS数据的差分误差解算，基本不需要再有大量的人工外业的相控点，这相对于传统航测方法来说，提高了很大的工作效率，并且节省了很大的工程设计成本。 3) 估算需砍伐树木的面积 用激光雷达点云完成地面滤波后，参考地面点按不同高度对植被进行分类处理，得到全线范围内的植被分布区域。从植被分布区中可直观地判断需砍伐植被的位置，应用面积查询工具可估计需砍伐植被的面积，从而避免了不必要的植被砍伐，减少了建设输电线路对环境的破坏。 4) 估算房屋拆迁数量及赔偿费用 房屋赔偿费用在输电线路建设成本中占有一部分比例，根据高分辨率的三维真实景观图，可清晰地查看设计线路走廊房屋状况，包括房屋建筑结构、层数及占地面积，根据这些细节可准备地计算需拆迁房屋数量，估算赔偿费用，使输电线路建设成本预算更科学。 5) 实时获取断面 利用机载LIDAR测量技术，可以快速获取不同方向不同深度的断面图，可方便地观看设计电力线与周围地物在空间上的关系，如交叉线路在高程上的差异、设计线路与走廊范围内植被的高差等，一些诸如房高、树高、杆塔高等信息则利用激光点云数据自动提取，避免了传统航测作业中由内业人员逐点进行立体量测的繁琐过程，与航空摄影测量优化选线技术相比较，应用机载LIDAR优化选线技术进行平断面采集作业效率可以提高75%左右。至于平断面精度，绝大部分机载LIDAR断面点高程误差在0.5m以内，因此，机载激光LIDAR平断面精度不仅完全能够满足线路设计的需要而且远优于传统航测平断面精度。 6) 机载LIDAR测量技术生产的DOM和DEM 生成的三维场景操作更方便，效果更逼真，可以方便进行全线漫游以及多视角观察，便于设计人员从整体上把握线路路径。 7) 选线的测量设计成果可以非常方便地为后期电网三维可视化管理提供数据基础，更有利于数字电网的实现。 输电线路的巡检目的，是查找线路中的安全隐患和故障，即时进行检修，以尽最大限度地避免事故的发生，或以最高的效率恢复线路的正常运行，确保电网的安全运行。 机载 LIDAR 测量系统可以很好地解决空间定位和量测精度等问题，通过LIDAR设备，可以直接采集线路走廊高精度三维激光点云和高分辨率航空数码影像，进而获得高精度三维线路走廊地形、地貌、地物和线路设施设备空间信息，包括杆塔、挂线点位置、电线弧垂等。可以精确、快速地量测线路走廊地物（特别是房屋、树木、交叉跨越）到电线的距离、导线线间距离等是否满足安全运行要求。另外，高分辨率航空数码影像可以供巡检人员判读输电线路和通道安全隐患和 异常。 根据《架空送电线路运行规程》，巡线时需要检测的安全距离主要包括： 1) 导线在最大计算弧垂情况下与地面最小距离； 2) 导线在最大计算风偏情况下与山坡、峭壁、岩石之间的最小净 3) 空距离； 4) 导线在最大计算弧垂情况下与建筑物之间的最小垂直距离； 5) 边导线在最大计算风偏情况下与建筑物之间的最小水平距离； 6) 导线在最大弧垂情况下与树木之间的垂直距离； 7) 导线在最大风偏情况下与树木之间的净空距离； 8) 导线到铁路、各等级公路、电车道、河流的垂直距离和水平距离； 9) 导线到交叉跨越（电力线、通信线、管道和索道）的距离。 利用机载 LIDAR 技术，完全可以高精度、全面的实现运行规程中的这些安检的技术要求。系统一旦检测出小于安全距离的激光数据点，则自动汇总并输出图表，以便于运行维护人员进行野外现场校核检修。
1、 目前在电力系统中广泛应用的主要是基于二维坐标的GIS系统，系统采用层的形式区分显示 目前在电力系统广泛应用的主要是基于二维坐标的 GIS 系统，系统采用层的形式区分显示各种类型的地物元素即在不同的层中以点、线、面等符号表征不同类型的实际物体。电网二维GIS系统已由技术研究阶段进入大规模使用阶段，功能日益完善，为输电、变电、配电、电厂、供电、用电等电力各个环节的管理、运行、维护、辅助设计等提供了支撑。但二维GIS系统简单的几何图形加标注的表现形式并不能真正地反映线路、杆塔等电力设备设施周围的地形、地貌，不能为管理、检修人员提供一个真实的环境信息；杆塔、导地线弧垂等的三维位置关系到线路安全，二维GIS不能直观地表达这些内容。 借助GIS和三维可视化技术，将输配电线路、供用电设备及地理环境以图文并茂的形式准确、直观地展现出来，为电力企业的输配电线路、设备的规划、设计、维护、管理、调度、分析、决策提供信息基础和高效手段。 机载LIDAR测量系统是一种能同时快速获取高分辨率影像数据和高精度激光点云数据的新型三维空间数据采集手段，是目前唯一可以同时准确恢复线路三维走廊地形、地貌、线路杆塔位置形状、线路弧垂的快速测绘手段，并且能精确地匹配实际的三维空间坐标。 2、 输电线路三维可视化数字移交 1) 输电线路勘测设计成果的三维可视化数字移交 对于新建高压线路、超高压线路、可以基于激光LDIAR数据进行路径优化、排杆定位等，设计完成后，由设计单位直接提交数字化成果，包括线路走廊三维地形、地貌、走廊地物空间信息、杆塔排位结果、杆线资料等。可以直接将这些数字化成果导入输电线路三维资料管理系统，从而更加充分地利用勘测设计成果，节省管理投资。 2) 通过巡线对已建成线路的三维重构 对于已建成线路、可以利用激光LIDAR进行扫描，处理得到DOM、DEM和激光点云，从而恢复线路三维走廊。辅以线路资料录入，可以实现对线路资料的三维管理，这项工作可以与电力巡线同时进行，减少投资。 3、 输电线路三维可视化管理平台主要功能 1) 电网辖区大范围影像、地理数据二维浏览，如放大、缩小、平移、漫游等； 2) 电网辖区大范围地形、地貌三维浏览； 3) 线路走廊（地形、跨越等）、输电线路设施、设备三维浏览，应详细到杆塔、绝缘子、间隔棒等设备的模拟显示； 4) 绕某一杆塔自动旋转多视角观察； 5) 综合管理各种空间数据，包括DOM、DEM、激光点云、矢量图形等； 6) 海量激光点云的展示，与地形的叠加； 7) 可以基于地面模型，也可以基于激光点云，随意进行地形断面提取和显示； 8) 台帐资料录入、查询、统计和报表汇总； 9) 线路走廊地物精确空间位置和属性管理； 10) 基础杆塔、房屋、树木三维模型管理； 11) 铁塔设计图纸管理； 12) 弧垂自动计算显示； 13) 沿线自动飞行； 14) 飞行路线定制和自动漫游； 15) 二维、三维量测； 16) 视频监控、实时反应线路周边环境； 17) 雷击点显示和信息管理。
要满足电力能源输送的持续增长需求，最明显的解决方案是建设新输电线路。由于好的线路通道已经被占据，路径选取越来越困难，对环境的破坏会越来越严重，费用大大提高。因此，为了提高电网输电能力，提高现有线路的输电能力成为一种可行手段，即提高电线的载流容量。 利用激光 LIDAR 测量技术快速扫描并恢复线路路走廊精确的地形、地物三维空间位置，并且能够实时记录作业时的环境变量信息，再利用计算机模拟提高荷载后的弧垂，进行弧垂对地距离安全检测，可以为提高电线载流容量提供依据。基于这种方法，可以计算出哪些档可以满足新载荷下能安全运行、哪些档不能。对不能满足的档，可以选择进行杆塔位置移动、更新部分设备、或者清楚走廊、砍伐树木等加以解决。
来源：激光雷达LiDAR |
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