機載激光雷達數(shù)據(jù)的簡單規(guī)則建筑物模型重建

在論述激光雷達技術(shù)原理的基礎(chǔ)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(shù)需求,利用直升機作為空中搭載平臺,同時結(jié)合gis與三維仿真技術(shù),設(shè)計了一條適應(yīng)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(yīng)用,獲取了電力走廊dem和dom,快速搭建三維電力巡線與資產(chǎn)管理平臺,取得了理想的效果。

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

提取建筑物輪廓線是機載激光雷達(lidar)點云數(shù)據(jù)特征提取的熱點；為了獲得較高精度的建筑物輪廓線；提出了一種基于方向預(yù)測規(guī)則化算法的機載激光雷達建筑物正交輪廓線提取方法；首先利用α-shape算法提取輪廓點；然后利用改進的douglas_peucker算法提取關(guān)鍵點并提出角度檢驗規(guī)則篩選關(guān)鍵點；使用隨機抽樣一致性算法簡化輪廓線；最終用提出的方向預(yù)測算法進行輪廓線規(guī)則化；通過vaihingen城區(qū)數(shù)據(jù)對算法進行驗證；結(jié)果表明:與流行的分類強制正交算法相比；方向預(yù)測規(guī)則化算法最大偏差平均減小了43.1%；均方根誤差平均降低了39.7%；建筑物占地面積相對誤差平均降低了7.02%；點云貢獻率平均提高了9.32%；有效減小了機載激光雷達點云建筑物正交輪廓線規(guī)則化誤差；

對于同一項任務(wù),利用機載lidar技術(shù)來完成比用傳統(tǒng)技術(shù)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(shè)計工程為項目背景,以lidar技術(shù)在工程中的應(yīng)用為研究對象,研究探討了lidar在輸電線路優(yōu)化中的應(yīng)用模式,分析了數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)處理的流程,結(jié)合自己的實踐經(jīng)驗,給出了三點結(jié)論,全文是筆者工程實踐基礎(chǔ)上的理論升華,相信對同行能有所裨益。

一、引言近年來,我國掀起了鐵路建設(shè)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(shè)任務(wù)將十分繁重。鐵路工程勘測是勘察設(shè)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(shù)、全站儀及水準(zhǔn)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

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(shù)特點,進而分析了lidar技術(shù)應(yīng)用的方向,并結(jié)合具體實例,證明了lidar技術(shù)進行電力線路的勘測設(shè)計技術(shù)上是可行的,精度是可以滿足設(shè)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。

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(fù)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(nèi)外無人機實用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，本文提出了將無人機與三維激光雷達結(jié)合使用的技術(shù)方案。經(jīng)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(chǎn)單位更為便捷高效的處理流程——將經(jīng)過預(yù)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。

機載lidar測量技術(shù)將是未來測量發(fā)展方向之一，具有很多獨特的優(yōu)勢，完全能滿足輸電線路、鐵路、公路勘察設(shè)計的精度要求，也能有效提高勘察設(shè)計的效率。但其也有一定的局限性：與硬件的發(fā)展相比，激光雷達數(shù)據(jù)的后期處理軟件發(fā)展相對滯后，數(shù)量較少，且算法還很不成熟，數(shù)據(jù)處理還需要大量人工干預(yù)。鑒于此，對機載激光雷達技術(shù)及其在電力工程中的應(yīng)用進行了分析探討，僅供參考。

現(xiàn)代公路的范圍越來越廣泛,經(jīng)常需要在復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中建設(shè)公路,這增加了公路勘查設(shè)計難度.基于此,在公路勘查設(shè)計過程中,要加強對機載激光雷達技術(shù)的應(yīng)用,從而提高公路勘查設(shè)計質(zhì)量,從而提高公路的整體質(zhì)量,為人們提供更加穩(wěn)定、良好的交通環(huán)境.

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

通過無人機電力線巡檢試驗,提出應(yīng)用gps、glonass和bds多源融合的ppp技術(shù)并驗證其生成的pos數(shù)據(jù)和三維點云數(shù)據(jù)應(yīng)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(xì)巡檢的要求；多源融合的ppp技術(shù)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(xì)巡檢。

隨著近些年來我國科技的快速發(fā)展,遙感領(lǐng)域也取得革命性成就,其中最為突出的當(dāng)屬機載激光雷達技術(shù),并列入當(dāng)前最為先進的三維遙感技術(shù)之列,本文將機載激光雷達技術(shù)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(jīng)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(yán)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。

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

介紹了機載激光雷達技術(shù)及傳統(tǒng)電力選線的方法,闡述了機載激光雷達技術(shù)在電力選線工程中的具體應(yīng)用優(yōu)勢,主要體現(xiàn)在線路及立桿點的優(yōu)化設(shè)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(shù)在安徽省電力線路設(shè)計項目中的應(yīng)用,相關(guān)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(yīng)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(jié)了該技術(shù)的優(yōu)缺點,同時指出該技術(shù)在未來具有的應(yīng)用前景。

機載lidar集gps、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)以及激光技術(shù)于一身,能夠快速、精確地獲取所需目標(biāo)的海量三維空間數(shù)據(jù)。lidar技術(shù)在測繪領(lǐng)域是居全球?qū)Ш郊夹g(shù)之后的又一項技術(shù)革新。目前,機載lidar技術(shù)已廣泛應(yīng)用于眾多行業(yè),電力行業(yè)是其應(yīng)用發(fā)展的重要領(lǐng)域之一。就機載lidar技術(shù)在電力選址(線)、電力巡線方面的研究與應(yīng)用進行了系統(tǒng)分析及總結(jié),對該技術(shù)的應(yīng)用前景進行了展望。lidar技術(shù)作為遙感測量技術(shù)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(shù),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(shù)在電力工程中的應(yīng)用,最后展望了機載激光雷達技術(shù)在我國電力行業(yè)中的應(yīng)用前景。

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

文章簡要分析了機載激光雷達技術(shù)的特點和優(yōu)勢,并對其應(yīng)用在水利工程項目中的具體路徑展開討論。

隨著我國全面改革的深化發(fā)展,電力領(lǐng)域的改革也有了進一步深化。在電網(wǎng)的建設(shè)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(shù)的應(yīng)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(shù)的內(nèi)涵以及技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢加以分析,然后對電力線路勘測當(dāng)中機載激光雷達技術(shù)具體的應(yīng)用進行詳細(xì)探究。

機載激光雷達技術(shù)是目前較為成熟的新型測量技術(shù),與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比,機載激光雷達測量技術(shù)具有以下特點:首先,測量數(shù)據(jù)精度高、速度快、內(nèi)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(yīng)用.本文概述了機載激光雷達技術(shù)原理,同時對其在輸電線路工程中的應(yīng)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(gòu)成,并論述了電力線路工程設(shè)計的特點及發(fā)展趨勢,在此基礎(chǔ)上介紹了機載激光雷達技術(shù)在國內(nèi)電力線路勘測設(shè)計中的成功應(yīng)用,實踐表明,機載激光雷達技術(shù)是目前最先進的電力線路勘測測量方法。

機載激光掃描系統(tǒng)是集成了gps、慣性導(dǎo)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(jīng)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(guān)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(yīng)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(jié)果.