方向預測規(guī)則化的機載激光雷達建筑物正交輪廓線提取

在論述激光雷達技術原理的基礎上,針對激光雷達點云數(shù)據(jù)高密度高精度測量的特點,根據(jù)電力巡線的測量技術需求,利用直升機作為空中搭載平臺,同時結合gis與三維仿真技術,設計了一條適應于寧波市寧海地區(qū)的500kv超高壓送電線路安全巡線的合理方案,并進行了工程實踐應用,獲取了電力走廊dem和dom,快速搭建三維電力巡線與資產管理平臺,取得了理想的效果。

本研究針對現(xiàn)有傳統(tǒng)電力巡線進行電力線安全檢測工作存在操作復雜、作業(yè)強度大的問題而開展。面對航空遙感影像資料實時獲取能力差以及有人機載雷達成本高的問題，借鑒國內外無人機實用經驗的基礎上，本文提出了將無人機與三維激光雷達結合使用的技術方案。經過諸多點云分類以及曲線擬合方法的研究，最終確定在生產單位更為便捷高效的處理流程——將經過預處理的激光點云數(shù)據(jù)首先采用漸進分類法實現(xiàn)電力線鑒別，然后采用聚類采樣法對電力線快速擬合，實現(xiàn)電力線的自動提取。

針對地面激光點云包含大量冗余數(shù)據(jù)、特征信息不明顯等缺點,提出了一種自動提取建筑物點云輪廓線的方法。首先基于主成分分析和熵函數(shù)計算每個點的最佳鄰域,再根據(jù)幾何位置關系,濾除散亂點和平面中的點,保留輪廓線點云。針對不同地面激光點云數(shù)據(jù),無需反復調整閾值。實驗證明,該方法提取的建筑物點云輪廓線清晰完整,與現(xiàn)有方法提取的結果相比正確率有一定的提高,且冗余點云幾乎全部被濾除,自動化程度高,具有良好的適用性。

機載lidar點云數(shù)據(jù)分布呈現(xiàn)離散化,掃描的目標點云沒有明確的輪廓,而建筑物形狀呈現(xiàn)復雜化和多樣化,這給提取機載lidar數(shù)據(jù)中建筑物輪廓線帶來了困難。alphashapes算法的優(yōu)點在于無需知道點云中各點處的法向量及其他先驗知識就能進行處理,避免了插值算法帶來的誤差影響,對于少量點云缺失及數(shù)據(jù)冗余的情況,算法仍具有良好的穩(wěn)定性和適應性。alphashapes方法可以得到較為精細的建筑物邊緣,且該算法適用于各種多邊形建筑物輪廓線的提取。

本文采用dgps和ppp兩種方法分別對不同區(qū)域三個架次的軌跡進行解算并對比分析軌跡差異,結果顯示兩種方法解算的軌跡存在系統(tǒng)偏差:平面(ne)方向小于10cm,高程(h)方向ppp解算結果要大于dgps結果,差值約15~40cm。

介紹機載激光雷達的基本原理、系統(tǒng)特點及應用領域,并成功應用于長陽土家族自治縣城鎮(zhèn)土地調查中。實踐表明,lidar能夠顯著提高土地調查的效率,值得推廣。

提出了針對機載激光雷達點云的建筑物三維模型提取方法。首先通過濾波從點云中提取數(shù)字地形模型(dtm),再從數(shù)字表面模型(dsm)中剔除dtm影響,得到正規(guī)化數(shù)字表面模型(ndsm);然后通過高程濾波和雙邊濾波從ndsm中得到建筑物區(qū)域;在建筑物幾何形狀約定下,將建筑物分"層"處理,通過邊緣探測與規(guī)格化算法得到每"層"建筑物的邊緣;邊緣點坐標構成了建筑物三維模型的基礎。該方法借助數(shù)學形態(tài)學易于計算機處理的優(yōu)點,能較為快速、準確地提取建筑物三維模型,適合大規(guī)模、快速、對精度要求不高的lidar數(shù)據(jù)提取。最后通過數(shù)據(jù)驗證了該方法的可行性及有效性。

對于同一項任務,利用機載lidar技術來完成比用傳統(tǒng)技術手段完成更方便、更容易、更省時省力、更容易實現(xiàn)自動化,本文以筆者參與的某輸電線路設計工程為項目背景,以lidar技術在工程中的應用為研究對象,研究探討了lidar在輸電線路優(yōu)化中的應用模式,分析了數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)處理的流程,結合自己的實踐經驗,給出了三點結論,全文是筆者工程實踐基礎上的理論升華,相信對同行能有所裨益。

該文以電力線路工程測量為研究對象,以lidar為電力線路測量的工具,首先探討了lidar的技術特點,進而分析了lidar技術應用的方向,并結合具體實例,證明了lidar技術進行電力線路的勘測設計技術上是可行的,精度是可以滿足設計要求的,可方便地進行電力線路工程優(yōu)化選線,效率更高,操作更簡便。

概述了機載激光雷達系統(tǒng)的組成結構及其工作原理,在此基礎上詳細描述了機載激光雷達技術的特點和數(shù)據(jù)成果。結合我國電力建設發(fā)展現(xiàn)狀詳細介紹了激光雷達技術在電力線路設計中的應用優(yōu)勢,以中國渦輪研究院輸變電工程線路設計項目的未來介紹了該技術在實際工程項目中的應用及帶來的效益,最后客觀分析該技術,并對該技術在電力線路設計中的應用進行了展望。

通過無人機電力線巡檢試驗,提出應用gps、glonass和bds多源融合的ppp技術并驗證其生成的pos數(shù)據(jù)和三維點云數(shù)據(jù)應用于高壓電力線巡檢的可行性。采用不同策略的pos數(shù)據(jù)融合與解算,分析了基站差分pos數(shù)據(jù)與單gps系統(tǒng)下的pos數(shù)據(jù)、gps、glonass和bds多系統(tǒng)融合下的pos數(shù)據(jù)精度；分別用不同策略的pos數(shù)據(jù)生成三維點云,并統(tǒng)計分析與基站差分點云數(shù)據(jù)的偏差距離和分布情況。研究發(fā)現(xiàn):單gps所生成的點云數(shù)據(jù),距離偏差較大在20～40cm左右,且分布不均勻,偏差距離波動較大,不能滿足電力線精細巡檢的要求；多源融合的ppp技術所生成的點云數(shù)據(jù),與基站差分下的點云數(shù)據(jù)距離偏差在x方向10cm,y方向6cm,z方向為4cm,點云數(shù)據(jù)分布均勻,穩(wěn)定,基本滿足電力線巡檢要求,且點云數(shù)據(jù)也可用于電力線的精細巡檢。

機載激光雷達技術就是一種綜合了全球定位技術、慣性測量技術以及激光掃描技術以及高精度控制技術手段的技術集合,通過主動發(fā)射激光的方式獲得目標的三維信息.此種技術是近年來攝影以及遙感領域中具有革命性代表的技術手段,也是現(xiàn)階段最為先進的一種三維航空遙感技術手段.在電力線路設計中應用機載激光雷達技術具有無可比擬的優(yōu)勢,可以在根本上提升施工質量.對此,本文主要對機載激光雷達技術在電力線路上設計中的應用進行了簡單的探究.

介紹了機載激光雷達技術及傳統(tǒng)電力選線的方法,闡述了機載激光雷達技術在電力選線工程中的具體應用優(yōu)勢,主要體現(xiàn)在線路及立桿點的優(yōu)化設計、需要砍伐樹木的面積估算、房屋拆遷數(shù)量估算、樹木及房屋高度測量、實時斷面量測等方面。介紹了機載激光雷達技術在安徽省電力線路設計項目中的應用,相關的數(shù)據(jù)處理,以及基于arcgis用vb語言開發(fā)的真三維電力選線測圖系統(tǒng)。野外測量表明,應用該系統(tǒng)選線能夠滿足電力選線的精度要求。最后客觀總結了該技術的優(yōu)缺點,同時指出該技術在未來具有的應用前景。

一、引言近年來,我國掀起了鐵路建設高潮,建成了一批時速250和350km/h的高速鐵路。在今后的一段時間里,鐵路建設任務將十分繁重。鐵路工程勘測是勘察設計流程的首要工序。目前,鐵路勘測主要采用航空攝影測量方法測繪1∶2000地形圖,采用gps技術、全站儀及水準測量方法進行線路測量。該方法存在的主要問題是工作效率較低,在險、難勘測工程環(huán)境下采用gps和全站儀進行線路測量給

隨著我國全面改革的深化發(fā)展,電力領域的改革也有了進一步深化。在電網(wǎng)的建設過程中,對電力線路的勘測就顯得比較重要。機載激光雷達技術的應用就能對電力線路的勘測起到積極作用。本文主要就機載激光雷達技術的內涵以及技術應用的優(yōu)勢加以分析,然后對電力線路勘測當中機載激光雷達技術具體的應用進行詳細探究。

機載激光雷達技術是目前較為成熟的新型測量技術,與傳統(tǒng)的測量技術相比,機載激光雷達測量技術具有以下特點:首先,測量數(shù)據(jù)精度高、速度快、內業(yè)數(shù)據(jù)自動化處理程度高、作業(yè)成本相對較低;另外,機載激光具有較強的穿透能力,對于地表植被稀疏的地形,其所獲數(shù)據(jù)的高程精度很高.正是由于以上特點,它在山區(qū)輸電線路工程中被廣泛的應用.本文概述了機載激光雷達技術原理,同時對其在輸電線路工程中的應用進行研究.

本文介紹了機載激光雷達的工作原理和系統(tǒng)構成,并論述了電力線路工程設計的特點及發(fā)展趨勢,在此基礎上介紹了機載激光雷達技術在國內電力線路勘測設計中的成功應用,實踐表明,機載激光雷達技術是目前最先進的電力線路勘測測量方法。

隨著近些年來我國科技的快速發(fā)展,遙感領域也取得革命性成就,其中最為突出的當屬機載激光雷達技術,并列入當前最為先進的三維遙感技術之列,本文將機載激光雷達技術作為根本切入點對其組成和原理進行分析。近幾年來,隨著國民經濟不斷發(fā)展,越來越高的用電需求對國家電網(wǎng)帶來了嚴峻的考驗,如何保證電網(wǎng)運輸穩(wěn)定以及電力運輸安全也就成了重中之重。

機載lidar集gps、慣性導航系統(tǒng)以及激光技術于一身,能夠快速、精確地獲取所需目標的海量三維空間數(shù)據(jù)。lidar技術在測繪領域是居全球導航技術之后的又一項技術革新。目前,機載lidar技術已廣泛應用于眾多行業(yè),電力行業(yè)是其應用發(fā)展的重要領域之一。就機載lidar技術在電力選址(線)、電力巡線方面的研究與應用進行了系統(tǒng)分析及總結,對該技術的應用前景進行了展望。lidar技術作為遙感測量技術最新的研究熱點,未來在電力工程方面具有很大的發(fā)展空間。

文章介紹了機載激光雷達技術,包括機載激光雷達系統(tǒng)組成、原理以及機載激光雷達數(shù)據(jù)等,隨后論述了機載激光雷達技術在電力工程中的應用,最后展望了機載激光雷達技術在我國電力行業(yè)中的應用前景。

機載激光掃描系統(tǒng)是集成了gps、慣性導航系統(tǒng)(ins)和掃描激光測距系統(tǒng)并利用飛機作為運行平臺,來獲取地面的三維位置,進而快速生成數(shù)字表面模型(dsm).隨著機載掃描激光測距系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展,獲取城市dsm數(shù)據(jù)也變得越來越快速,而且方便和經濟可靠,地面激光點的密度也大大提高.目前國外激光掃描系統(tǒng)的激光點密度一般都達到了1～20點/m2,因此利用機載激光掃描系統(tǒng)獲取的城市dsm提取建筑物也漸漸受到重視.利用激光掃描數(shù)據(jù)提取建筑物可以分為兩大類,第一類是單純以獲取的機載激光測距數(shù)據(jù)來提取建筑物,第二類是融合激光測距數(shù)據(jù)和其他相關信息的建筑物提取,如融合航空影像、融合ikonos高分辨率衛(wèi)星影像來提取建筑物.本文對國際上利用機載激光掃描測距數(shù)據(jù)進行建筑物提取的最新研究進展進行了一些分析,同時也給出了應用我國研制的機載激光掃描數(shù)據(jù)提取建筑物的試驗研究和初步結果.

從機載激光雷達系統(tǒng)的組成、工作原理兩方面,詳細介紹了機載激光雷達技術,對機載激光雷達技術在電力優(yōu)化選線和電力巡線中的應用進行了探討,并對機載激光雷達技術在電力行業(yè)的應用前景進行了簡單介紹。