专利名称：超高压输电线路三维可视化处理方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明属于输电线路监控技术领域。
背景技术：
输电线路，特别是超高压输电线路，其经过之处通常是人迹罕至的高山峻 岭，自然环境恶劣，蜂害、蛇害及其它野生动物对员工的生命安全也构成了严 重威胁，同时，部份线路由于树木、高山遮挡人工无法观测，因此，对超高压 输电线路的巡检、监控一直都是电力工作者及电力企业的难题。
特别是我国西南地区，超高压输电线路所经地区位于大山山脉，地形陡峭破 碎、沟壑纵横，地形地貌以高山大岭、陡崖深谷为主，且河流、河谷、长江支 流及湖泊较为发达，呈树枝状分布于长江两岸，使地形更呈现出陡峭破碎、沟 壑纵横、高差悬殊的情况。
多年来，我国西部地区多次出现整体滑坡现象，尽管设计已对滑坡地段作 了跨越或避让处理，但乡村公^各及国道的建设仍对山体结构造成破坏，威胁塔 基安全。而人工巡检由于线路巡视人员的视野局限性，使其不能及时、准确地
发现线路周围区域地形的变化和对塔基的威胁；特别是对线路周边的树木生长， 城镇、公路建设放炮等恶性施工引起的地形变化及滑坡隐患缺乏大视野的观测， 无法对成百上千公里纵深的线路走廊进行直观的管理。
由于输电线路呈线状分布、有距离长、杆塔分散的开放式运行环境等空间 分布特性，运行中除把握设备本体状态的同时，还要充分关注线路通道的外部 环境因素。借助地理信息技术(Geographic Information System,简称GIS), 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、直观的展现出来为电力企业的输配线路、设备维护管理提供了高效手段。由于输电线路是位 于地理空间中的人工构建物，其线路距离长，通过地区的地理条件比较复杂， 与众多电力线路和通讯线路交叉跨越，并且通过居民区、采石场及高山滑坡、 河流不稳定区域和其它特殊区域。输电线路及其杆塔位置与地理空间位置密切 相关，特别是在垂直方向上的层次信息尤为重要，这使得二维地理信息系统无 论在空间表现和分析能力等方式都具有很大的局限性，无法达到实际管理的需 求。
发明内容
有鉴于此，为了解决上述问题，本发明提出了一种超高压输电线路三维 可视化处理方法，通过飞行器搭载激光雷达测量系统获取输电线路沿线数据， 并进行三维可视化处理，为电力企业的设备维护管理提供了高效手段。
本发明的目的是这样实现的超高压输电线路三维可^L化处理方法，包括 如下步骤
Sl:由飞行器携带激光雷达测量系统对输电线路进行巡检，同步采集至少 包括输电线路走廊沿线的激光点云数据和数码影像数据；
S2:对激光点云数据进行滤波、GPS解算和分类解算处理，制作生成数字 高程模型；对数码影像数据进行纠偏处理，制作生成数字正射影像；利用激光 点云数据为参照，构建地面物体的三维模型；
S3:根据步骤S2所得的数字高程模型、数字正射影像和地面物体的三维 模型，恢复输电线路走廊三维场景。
进一步，步骤S3之后还包括如下步骤
S4:接收雷电系统数据，在输电线路通道的三维数据模型中标示雷击位置； 进一步，步骤S3之后还包括如下步骤
S5:进行行波故障点的定位检测，并在三维场景中定位行波故障点； 进一步，步骤S3之后还包括如下步骤S6:输入输电线路设备属性参数，并根据查询，在输电线路走廊三维场景 中显示。
进一步，步骤S3之后还包括如下步骤
S7:对当前数据与历史数据进行分析，模拟树木长势。
本发明还提供一种超高压输电线路三维可视化处理系统，包括
三维数据模型生成模块，接收激光雷达测量系统获得的数码影像数据和激 光点云数据，生成输电线路走廊三维场景；
三维数据模型可视化操作模块，用于对输电线路通道的三维数据模型进行 三维可视化操作。
进一步，所述三维操作包括浏览、漫游、缩放、旋转及模拟飞行；
进一步，还包括
三维量测模块，用于通过对激光点云数据进行分析，获得地面物体高度、 输电线路与地面物体距离和位置关系；
雷电定位模块，接收雷电系统数据，在输电线路通道的三维数据模型中进 行定位显示；
抢修路线优选模块，根据损点位置，优先最佳抢修线路，并在输电线路通 道的三维数据模型中标示出上山路口 ；
树木长势模拟模块，对当前数据与历史数据进行分析，模拟树木长势； 模拟淹没模块，在输电线路通道的三维数据模型中进行模拟淹没，显示洪 水灾害对输电线路设备的影响；
下弧垂模拟模块，用以模拟线路跨越；和/或
资料数据管理模块，用以输入和管理设备数据、巡查数据和检修数据；
进一步，还包括在线监测展示模块，用于接收杆塔应力监视系统、导线舞 动预警系统、在线测温系统、冰雪监视系统以及在线图象、视频系统的数据， 进行综合展示；进一步，还包括数据接口模块，用于其它系统访问本系统的数据。
本发明提出了 一种超高压输电线路三维可视化处理方法和处理系统，通过 机载激光雷达测量系统，同步釆集输电线路走廊沿线激光点云数据和数码影像 数据，经数据加工处理和三维建模后，结合线路设计参数、运行参数进行三维 可视化处理与专业分析，为电力企业的输电线路维护管理提供了高效手段以机 载激光雷达技术快速获取三维数据和数码影像数据为基础，生成输电线路通道 的三维数据模型，可对输电线路通道的三维数据模型进行浏览、漫游、缩放、 旋转及模拟飞行等三维操作，可以真实、准确地对输电线路走廊的地形地貌、 线路设备及周边建筑、地理环境、设施等三维信息进行模拟和再现，实现输电 线路全方位安全监控，为输电线路运行统计、事故抢险、抗击自然灾害提供科 学的决策分析手段，提升输电线路设备维护、运行管理水平。为今后继续开展 输电线路状态检修，全面提高输电线路健康水平和运行水平，提升抵御自然灾 害和外力破坏的能力，提高输电线路的安全性、可靠性、运行率，降低检修综 合成本，确保电网安全、稳定和经济运行打下基础。在进一步的技术方案中， 还可结合输电线路重点部位的杆塔应力监视、导线舞动预警、在线测温系统、 冰雪监视及在线视频、雷电定位、防盗报警等系统，把输电线路相关的各种空 间数据、属性信息、在线监测数据有效组织起来，进行综合管理。
本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行 阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是 显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点 可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和 获得。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本
发明作进一步的详细描述图1示出了超高压输电线路三维可视化处理方法流程示意图； 图2示出了超高压输电线路三维可视化处理系统结构示意图。
具体实施例方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
参见图1，超高压输电线路三维可视化处理方法，包括如下步骤
Sl:由飞行器携带激光雷达测量系统对输电线路进行巡^r，所述激光雷达 测量系统包括包括GPS定位系统、激光扫描测距系统、惯性导航系统，获得输 电线路沿线的数码影像数据、激光点云数据和GPS数据；
S2:对激光点云数据进行滤波，并结合GPS数据进行分类解算，生成能证 实反映地表形状细节的数字高程模型(DEM);
利用激光点云数据为参照，构建地面物体的三维模型，如线路、建筑、 植被的三维模型；
对数码影像数据进行纠偏处理，生成数字正射影像； S3:根据步骤S2所得的数字高程模型、数字正射影像和地面物体的三维 模型，恢复输电线路走廊三维场景；
还包括对输电线路通道的三维数据模型进行三维可视化操作和如步骤 S4-S7的管理、分析处理
S4:接收雷电系统数据，在输电线路通道的三维数据模型中标示雷击位置；
S5:进行行波故障点的定位检测，并在三维场景中定位行波故障点；
S6:输入输电线路设备属性参数，并根据查询，在输电线路走廊三维场景 中显示。
S7:对当前数据与历史数据进行分析，模拟树木长势。 参见图2，超高压输电线路三维可视化处理系统，包括 三维数据^^莫型生成模块，接收激光雷达测量系统获得的数码影像数据和激光点云数据，生成输电线路走廊三维场景；
三维数据模型可视化操作模块，用于对输电线路通道的三维数据模型进行
三维可视化操作；
三维量测模块，由于激光点云数据密集，通过对激光点云数据进行分析， 获得地面物体高度、输电线路与地面物体距离和位置关系；
雷电定位模块，接收雷电系统数据，在输电线路通道的三维数据模型中进 行定位显示；
抢修路线优选模块，根据损点位置，优先最佳抢修线路，并在输电线路通 道的三维数据模型中标示出上山路口 ；
树木长势模拟模块，对当前数据与历史数据进行分析，模拟树木长势，为 树木砍伐提供依据；
模拟淹没模块，在输电线路通道的三维数据模型中进行模拟淹没，显示洪 水灾害对输电线蹈4殳备的影响；
下弧垂模拟模块，用以模拟线路跨越；和/或
资料数据管理模块，用以输入和管理设备数据、巡查数据和检修数据，其 中设备数据包括线路的电压等级、连接方式、起止点、回路数、路径长度、导 线型号等设备属性，巡查数据和检修数据包括线路运行管理的有关规程规定、 技术生产指标图表、线路缺损、消缺、维护、检修技术记录及统计等，可结合 输电线路通道的三维数据模型，形象地提供历史上发生事故的类型、次数和位 置等信息；
在线监测展示模块，用于接收杆塔应力监视系统、导线舞动预警系统、在 线测温系统、水雪监视系统以及在线图象、视频系统的数据，进行综合展示；
数据接口模块，用于其它系统访问本系统的相关三维数据、属性数据。
还可结合对应的二维GIS系统，在三维和二维系统中实现数据互动，通过 二维图上的精确定位来实现杆塔、线路等设备管理和维护。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和 范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技 术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.超高压输电线路三维可视化处理方法，包括如下步骤S1由飞行器携带激光雷达测量系统对输电线路进行巡检，同步采集至少包括输电线路走廊沿线的激光点云数据和数码影像数据；S2对激光点云数据进行滤波、GPS解算和分类解算处理，制作生成数字高程模型；对数码影像数据进行纠偏处理，制作生成数字正射影像；利用激光点云数据为参照，构建地面物体的三维模型；S3根据步骤S2所得的数字高程模型、数字正射影像和地面物体的三维模型，恢复输电线路走廊三维场景。
2. 如权利要求l所述的超高压输电线路三维可视化处理方法，其特征在于' 还包括如下步骤S4:接收雷电系统数据，在输电线路通道的三维数据模型中标示雷击位置。
3. 如权利要求1所述的超高压输电线路三维可视化处理方法，其特征在于 还包括如下步骤S5:进行行波故障点的定位检测，并在三维场景中定位行波故障点。
4. 如权利要求3所述的超高压输电线路三维可视化处理方法，其特征在于 还包括如下步骤S6:输入输电线路设备属性参数，并根据查询，在输电线路走廊三维场景 中显示。
5. 如权利要求4所述的超高压输电线路三维可视化处理方法，其特征在于 还包括如下步骤S7:对当前数据与历史数据进行分析，模拟树木长势。
6. 超高压输电线路三维可视化处理系统，其特征在于包括 三维数据模型生成模块，接收激光雷达测量系统获得的数码影像数据和激光点云数据，生成输电线路走廊三维场景；三维数据模型可视化操作模块，用于对输电线路通道的三维数据模型进行 三维可视化操作。
7. 如权利要求6所述的超高压输电线路三维可视化处理系统，其特征在于 所述三维操作包括浏览、漫游、缩放、旋转及模拟飞行。
8. 如权利要求6所述的超高压输电线路三维可视化处理系统，其特征在于 还包括三维量测模块，用于通过对激光点云数据进行分析，获得地面物体高度、 输电线路与地面物体距离和位置关系；雷电定位模块，接收雷电系统数据，在输电线路通道的三维数据模型中进 行定位显示；抢修路线优选模块，根据损点位置，优先最佳抢修线路，并在输电线路通 道的三维数据模型中标示出上山路口 ；树木长势模拟模块，对当前数据与历史数据进行分析，模拟树木长势； 模拟淹没模块，在输电线路通道的三维数据模型中进行模拟淹没，显示洪 水灾害对输电线路设备的影响；下弧垂模拟模块，用以模拟线路跨越；和/或资料数据管理模块，用以输入和管理设备数据、巡查数据和检修数据。
9. 如权利要求6所述的超高压输电线路三维可视化处理系统，其特征在于 还包括在线监测展示模块，用于接收杆塔应力监视系统、导线舞动预警系统、 在线测温系统、冰雪监视系统以及在线图象、视频系统的数据，进行综合展示。
10. 如权利要求6所述的超高压输电线路三维可视化处理系统，其特征在 于还包括数据接口模块，用于其它系统访问本系统的数据。
全文摘要
本发明提出了一种超高压输电线路三维可视化处理方法，通过机载激光雷达测量系统，同步采集输电线路走廊沿线激光点云数据和数码影像数据，经数据加工处理和三维建模后，可结合线路设计参数、运行参数进行三维可视化处理与专业分析，为电力企业的输电线路维护管理提供了高效手段；本发明还提供一种超高压输电线路三维可视化处理系统，包括三维数据模型生成模块，接收激光雷达测量系统获得的数码影像数据和激光点云数据，生成输电线路走廊三维场景；三维数据模型可视化操作模块，用于对输电线路通道的三维数据模型进行三维可视化操作。
文档编号H02G1/02GK101621191SQ20091010455
公开日2010年1月6日 申请日期2009年8月6日 优先权日2009年8月6日
发明者真 吴, 杨国建, 晋 高 申请人:重庆市电力公司超高压局