一种输电线路设计中线高自动获取与成图方法与流程

本发明涉及输电线路勘测设计，尤其是一种输电线路设计中线高自动获取与成图方法。

背景技术：

1、输电线路勘测设计的重点工作是测绘线路走廊的交叉跨越物的位置与高度，保障设计线路与交叉跨越物预留足够安全距离，确保设计线路建成后能安全地运行。而输电线路交跨测量最重要的工作，就是交叉跨越电力线线高测量工作。

2、输电线路勘测设计线高测量时，10kv及以下等级电力线和弱电线路等低等级架空线路的高度一般在12米内，且导线较细，在线高测量时，一般利用手持测距仪法、比测法或经验法估测即可；而对于35kv以上等级输电线路，线高往往在20-100米，一般估测方式误差较大，不能采用；通用的方法为全站仪实地测量。10kv(山区大跨度)及以上电力线，使用全站仪在近桩观测一测回测定跨越中线点、边线点及杆塔顶部的距离和高差，测定被跨越电力线与本线路的相对位置。当设计线路跨越已建线路时，测量已建线路地线的线高；当设计线路钻越已建线路时，测量已建线路最低的的下导线线高。常用的线高测量方法包括全站仪悬高测量或测角测距法，但这些方法需gps等配合，获取已建线路与设计线路的交点中线、边线的点位坐标与高程。

3、常规输电线路线高测量方法为先用gps确定设计线路与交跨输电线路的中线、边线位置，并测量其相应坐标与高程值，然后利用悬高测量方法测量各点的线高值。首先把全站仪设置于预定点，在要测量线高位置相应的地面点设置反射棱镜，首先记录地面点棱镜高，测量线高测量点于架站点的水平距离和地面棱镜点高差，然后锁死水平制动，竖直转动照准部瞄准线高点，获取线高点的高差，通过高点的高差减去地面棱镜点高差加上棱镜高，得到线高值。

4、输电线路悬高测量时，由于测量目标处于悬空状态，无法直接在地面准确定位，可能对照准点位产生照准误差，影像架站点与目标点的水平距离，从而影像测量精度。

技术实现思路

1、本发明需要解决的技术问题是提供一种输电线路设计中线高自动获取与成图方法，实现线高的全面测量，同时实现跨越方案与钻越方案的线高信息自动提取，自动化程度强、测量精度高。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种输电线路设计中线高自动获取与成图方法，包括以下步骤：

4、s1、确定待建输电线路路径方案；

5、s2、根据待建输电线路路径方案获取完整的电力线通道点云数据；

6、s3、设置带宽，将带宽内的点云数据分类出电力线点云与地面点云；

7、s4、根据电力线点云与地面点云建立设计线路耐张段直线方程，提取交叉电力线分析点云集；

8、s5、采用空间聚类追踪归纳法，找到各单根导线与地线的代表中线点；

9、s6、利用拟合追踪，计算各单根电力线方向，建立单根电力线数据库；

10、s7、利用密度分段处理与邻域聚类归纳方法，初步形成电力线分布单元电力线数据库；

11、s8、在初步形成的电力线分布单元电力线数据库中，判断电力线中线代表点归属，进行电力线等级统计划分的更新；

12、s9、设计边线线高提取与赋值，建立设计边线危险点数据库；

13、s10、根据低压、高压电力线的数据库与设计边线危险点数据库，实现跨越方案与钻越方案的线高自动提取与平断面图生成。

14、本发明技术方案的进一步改进在于：s2中，利用多旋翼搭载激光雷达对输电线路路径进行点云数据采集，获取输电线路路径方案中设计线路的沿线地形地貌资料；根据雷达测距能力，合理规划航线。

15、本发明技术方案的进一步改进在于：s3中，以输电线路设计方案为中线截取75米带宽的通道点云。

16、本发明技术方案的进一步改进在于：s4中，从s3分类的电力线点云与地面点云数据出发，以设计输电线路耐张段为单元，建立设计线路耐张段直线方程，以设计线路为中心截取电力线点云20cm宽度的点云，作为交叉电力线分析点云集；并截取地面点云20cm宽度的点云，作为后续差值计算。

17、本发明技术方案的进一步改进在于：s5中，包括以下步骤：

18、s5.1按设计线路耐张段直线方程，通过循环检查，找到所有满足线路耐张段直线方程的中线点云，形成中线点云集；

19、s5.2针对中线点云集，采用聚类追踪归纳法，对中线点云点归纳出代表各单根导线或地线的代表中线点；

20、通过设置归纳阈值，若当两点云距离小于归纳阈值，则取高点舍弃低点，依次循环计算，归纳出各单根导线或地线的中线点集的高点作为各单根导线或地线的代表中线点。

21、本发明技术方案的进一步改进在于：所述归纳阈值设置为10cm。

22、本发明技术方案的进一步改进在于：s6中，针对s4分类的电力线分析点云集与s5分类的电力线中线代表点，设置搜索半径20cm，以s5分类的中线代表点为基点，对交叉电力线分析点云集进行拟合追踪，通过空间距离计算，依次找到各中线代表点相应最远点作为边线点，边线点与中线代表点间距为20cm，并计算其电力线方向值；并建立单根电力线数据库，每一导线或地线包含中线代表点三维坐标、远端方向点的三维坐标以及方向值。

23、本发明技术方案的进一步改进在于：s7中，包括以下步骤：

24、s7.1利用密度分段处理，把所有中线代表点数据的区段空间建立区域电力线数据库，完成输电线路中线代表点的分布归纳；

25、s7.2利用邻域聚类归纳方法，分类出高压与低压电力线中线代表点分类，初步形成电力线分布单元电力线数据库。

26、本发明技术方案的进一步改进在于：s8包括以下步骤：

27、s8.1对于低压电力线分布单元，考虑低压线路，设计输电线路都是跨越设计，仅取中线代表点高点与相应边线点的信息；

28、s8.2对于高压电力线分布单元，根据各电力线方向，对电力线分布单元点云进行点云归类分类，获取更新后的高压电力线分布单元；

29、s8.3对于更新后的高压电力线分布单元，利用聚类归纳法，根据分裂形式的不同，归纳各单根导线或地线的分裂数；

30、s8.4分别根据低压、高压电力线分布单元建立低压、高压电力线的数据库。

31、本发明技术方案的进一步改进在于：s9中，根据设计线路等级边线要求设计边线，建立输电线路耐张段边线方程，直接在电力线点云中截取，采用空间聚类追踪归纳法，拟合找到各单根导线或地线的代表边线点，全部设置为危险点，按电力跨越危险点处理，建立设计边线危险点数据库，设计边线危险点数据库包括设计边线危险点的坐标与线之高程。

32、由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

33、1、本发明实现线高测量的高智能化，使外业操作简单，适合局部空间或长距离大范围线高测量要求。

34、2、在交叉电力线分析点云集中，本发明利用密度分段处理与邻域聚类归纳方法，形成电力线分布单元数据库，拟合获取各单根导线或地线的代表中线点与电力线方向，依此判断电力线归属，归属分类效果好。

35、3、本发明根据导线分裂形式与空间分布判断同条电力线与等级，进行电力线等级统计划分，等级统计判断正确率高。

36、4、本发明解决了输电线路悬高测量目标无法直接在地面准确定位而产生照准误差的弊端，提高工作效率与线高测量精度，测量精度可达到厘米级。