與傳統(tǒng)的航空攝影測量優(yōu)化選線技術(shù)相比,機載LIDAR測量技術(shù)在輸電線路優(yōu)化選線設(shè)計業(yè)務(wù)中許多方面具有明顯的優(yōu)勢,主要表現(xiàn)如下:
1) 激光雷達可穿透植被、快速獲取地表的三維信息,通過對機載激光雷達數(shù)據(jù)及其同時拍攝的影像數(shù)據(jù)進行一系列處理,可以得到高精度的DEM、DSM、DOM、等高線以及植被分類圖等豐富的地表信息,結(jié)合DSM和DOM可得到真實的三維場景圖,參考三維場景圖進行電力選線,可從不同視角觀看線路周圍的地物、地貌信息,使設(shè)計人員在室內(nèi)即可高效地完成圖上選線及線路優(yōu)化工作。
2) 機載激光LIDAR利用系統(tǒng)所帶的GPS數(shù)據(jù)以及IMU系統(tǒng)的精確空間位置信息,只需要外業(yè)的幾個GPS基站布控點,進行GPS數(shù)據(jù)的差分誤差解算,基本不需要再有大量的人工外業(yè)的相控點,這相對于傳統(tǒng)航測方法來說,提高了很大的工作效率,并且節(jié)省了很大的工程設(shè)計成本。
3) 估算需砍伐樹木的面積
用激光雷達點云完成地面濾波后,參考地面點按不同高度對植被進行分類處理,得到全線范圍內(nèi)的植被分布區(qū)域。從植被分布區(qū)中可直觀地判斷需砍伐植被的位置,應(yīng)用面積查詢工具可估計需砍伐植被的面積,從而避免了不必要的植被砍伐,減少了建設(shè)輸電線路對環(huán)境的破壞。
4) 估算房屋拆遷數(shù)量及賠償費用
房屋賠償費用在輸電線路建設(shè)成本中占有一部分比例,根據(jù)高分辨率的三維真實景觀圖,可清晰地查看設(shè)計線路走廊房屋狀況,包括房屋建筑結(jié)構(gòu)、層數(shù)及占地面積,根據(jù)這些細(xì)節(jié)可準(zhǔn)備地計算需拆遷房屋數(shù)量,估算賠償費用,使輸電線路建設(shè)成本預(yù)算更科學(xué)。
5) 實時獲取斷面
利用機載LIDAR測量技術(shù),可以快速獲取不同方向不同深度的斷面圖,可方便地觀看設(shè)計電力線與周圍地物在空間上的關(guān)系,如交叉線路在高程上的差異、設(shè)計線路與走廊范圍內(nèi)植被的高差等,一些諸如房高、樹高、桿塔高等信息則利用激光點云數(shù)據(jù)自動提取,避免了傳統(tǒng)航測作業(yè)中由內(nèi)業(yè)人員逐點進行立體量測的繁瑣過程,與航空攝影測量優(yōu)化選線技術(shù)相比較,應(yīng)用機載LIDAR優(yōu)化選線技術(shù)進行平斷面采集作業(yè)效率可以提高75%左右。至于平斷面精度,絕大部分機載LIDAR斷面點高程誤差在0.5m以內(nèi),因此,機載激光LIDAR平斷面精度不僅完全能夠滿足線路設(shè)計的需要而且遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)航測平斷面精度。
6) 機載LIDAR測量技術(shù)生產(chǎn)的DOM和DEM 生成的三維場景操作更方便,效果更逼真,可以方便進行全線漫游以及多視角觀察,便于設(shè)計人員從整體上把握線路路徑。
7) 選線的測量設(shè)計成果可以非常方便地為后期電網(wǎng)三維可視化管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ),更有利于數(shù)字電網(wǎng)的實現(xiàn)。
機載LIDAR系統(tǒng)在輸電線路巡線中的應(yīng)用
輸電線路的巡檢目的,是查找線路中的安全隱患和故障,即時進行檢修,以盡最大限度地避免事故的發(fā)生,或以最高的效率恢復(fù)線路的正常運行,確保電網(wǎng)的安全運行。
機載 LIDAR 測量系統(tǒng)可以很好地解決空間定位和量測精度等問題,通過LIDAR設(shè)備,可以直接采集線路走廊高精度三維激光點云和高分辨率航空數(shù)碼影像,進而獲得高精度三維線路走廊地形、地貌、地物和線路設(shè)施設(shè)備空間信息,包括桿塔、掛線點位置、電線弧垂等??梢跃_、快速地量測線路走廊地物(特別是房屋、樹木、交叉跨越)到電線的距離、導(dǎo)線線間距離等是否滿足安全運行要求。另外,高分辨率航空數(shù)碼影像可以供巡檢人員判讀輸電線路和通道安全隱患和
異常。
根據(jù)《架空送電線路運行規(guī)程》,巡線時需要檢測的安全距離主要包括:
1) 導(dǎo)線在最大計算弧垂情況下與地面最小距離;
2) 導(dǎo)線在最大計算風(fēng)偏情況下與山坡、峭壁、巖石之間的最小凈
3) 空距離;
4) 導(dǎo)線在最大計算弧垂情況下與建筑物之間的最小垂直距離;
5) 邊導(dǎo)線在最大計算風(fēng)偏情況下與建筑物之間的最小水平距離;
6) 導(dǎo)線在最大弧垂情況下與樹木之間的垂直距離;
7) 導(dǎo)線在最大風(fēng)偏情況下與樹木之間的凈空距離;
8) 導(dǎo)線到鐵路、各等級公路、電車道、河流的垂直距離和水平距離;
9) 導(dǎo)線到交叉跨越(電力線、通信線、管道和索道)的距離。
利用機載 LIDAR 技術(shù),完全可以高精度、全面的實現(xiàn)運行規(guī)程中的這些安檢的技術(shù)要求。系統(tǒng)一旦檢測出小于安全距離的激光數(shù)據(jù)點,則自動匯總并輸出圖表,以便于運行維護人員進行野外現(xiàn)場校核檢修。
圖 地面危險點檢測