一种基于激光扫描技术的输电线路数据处理方法与流程

本发明属于数据处理的，具体地涉及一种基于激光扫描技术的输电线路数据处理方法。

背景技术：

1、机载激光扫描技术是一种新兴的主动式三维对地观测技术，是继全球卫星导航系统广泛使用以来在遥感测绘领域的又一场技术革命。它集成了激光测距技术、航空摄影测量技术、高动态载体姿态测定技术和高精度动态gnss差分定位技术，能够快速获取大面积高精度的地面点云数据和高分辨率的数码影像，具有作业速度快、数据产品丰富、测量精度高、自动化程度高、受地形条件限制少等特点。

2、在输电线路工程基建验收中，机载激光雷达测量可获取输电线路的密集点云数据和高分辨率正射影像，基于密集点云数据，为输电线路杆塔和输电线的建模提供基础数据，最终基于建模成果和通道点云成果，内业即可完成验收测量，大大提高了输电线路工程验收测量的工作效率和成果精度。

3、但在获取输电线路的密集点云数据和高分辨率正射影像之后，由于得到的点云数据较多且密集，无法准确且快速的将输电线路中的杆塔以及输电线分离拟合，进而无法得到杆塔以及输电线的准确坐标，导致在对输电线路的数据处理时更加困难且缓慢。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于激光扫描技术的输电线路数据处理方法，用于解决现有技术中点云数据较多且密集，无法准确且快速的将输电线路中的杆塔以及输电线分离拟合，进而无法得到杆塔以及输电线的准确坐标，导致在对输电线路的数据处理时更加困难且缓慢的技术问题。

2、本发明实施例提供以下技术方案，一种基于激光扫描技术的输电线路数据处理方法，所述方法包括以下步骤：

3、s01、获取输电线路点云数据与输电线路影像数据；

4、s02、对输电线路点云数据与输电线路影像数据进行数据处理，得到输电线路三维点云图；

5、s03、对输电线路三维点云图进行杆塔分离和输电线拟合，得到杆塔与输电线的三维坐标；

6、s04、根据杆塔与输电路的三维坐标，计算输电线路的当前验收参数，所述当前验收参数包括杆塔位移量、杆塔倾斜度、引流线与杆塔相对位置以及输电线弧垂；

7、s05、获取输电线路的许用验收参数，以此建立输电线路验收模型；

8、在所述步骤s03中，所述杆塔分离的步骤包括：

9、求出输电线路点云数据中点云投影点位置的最左、右、上、下边界：

10、，

11、其中为输电线路点云数据中任意一点p的三维坐标；

12、再设定一个细分尺度a，将输电线路点云数据中的点云在水平面上所占的区域划分成均匀网格，网格的总体宽度和高度为：

13、，

14、式中0.001是一个正的微小量；

15、将输电线路点云数据中的点云向水平面投影，统计各细分格内所落的点数，得到一个以竖直投影直方量为灰度值的二维图像；

16、在二维图像中，寻找最亮处，即得杆塔的水平位置；

17、以杆塔水平位置为界，将输电线路分为若干段，对每段线通过hough变换求出斜率和倾角（ ；为线段数），对各相邻段以其角平分线方向建立分界线；

18、将各杆塔位置的某一邻域竖直向上拉伸成柱形，落在此柱内的点云属于杆塔，完成杆塔分离；

19、所述输电线拟合包括：

20、除属于杆塔的点云外，其余点云属于输电线，将建立的若干分界线向上拉伸成竖面，夹在两竖面之间或落在首末两竖直面外侧的点云属于不同的输电线，完成输电线拟合。

21、相比现有技术，本申请的有益效果为：通过获取输电线路的点云数据以及影像，并对点云数据以及影像数据进行数据处理，得到三维点云图，对三维点云图进行杆塔分离以及输电线拟合，得到准确的杆塔以及输电线的三维坐标，经过杆塔分离以及输电线拟合过程，可准确且快速的将输电线路中的杆塔以及输电线分离拟合，加快了输电线路的数据处理效率。

22、较佳的，在所述步骤s01中，采用飞行设备搭载激光雷达扫描输电线路获取输电线路点云数据与输电线路影像数据，所述飞行设备为直升机、动力三角翼或无人机。

23、较佳的，在所述步骤s02中，所述步骤s02用于获取输电线路点云数据的空间坐标和输电线路影像数据的影像外方位元素，生成输电线路三维点云图，所述步骤s02包括以下步骤：

24、s21、imu/gnss联合解算；

25、s22、影像外方位元素检校、输电线路点云数据检校以及坐标转换；

26、s23、点云数据处理；

27、s24、dem、dsm及dom制作；

28、s25、成果数据质量检查。

29、较佳的，所述步骤s21包括：

30、利用gnss偏心分量、imu偏心分量和相机偏心分量，采用差分技术，融合imu数据，联合解算获取影像的初始外方位元素和激光雷达的航迹文件，所述航迹文件包含激光雷达在各个gnss采样时间的位置信息、姿态信息及速度，根据激光雷达的航迹文件和激光扫描数据的回波强度和回波次数等信息，计算输电线路点云数据在wgs84坐标系下的三维坐标。

31、较佳的，在所述步骤s22中，影像外方位元素检校包括imu与航摄仪之间的偏心角检校和gnss天线与航摄仪之间的线元素检校；输电线路点云数据检校包括偏心角检校、距离检校、扭转检校、俯仰角倾斜检校；坐标转换包括利用基础控制点的wgs84坐标系和工程坐标系坐标解算坐标系的转换参数，使用转换参数对点云数据进行坐标转换。

32、较佳的，所述步骤s23包括：

33、s231、噪声点滤除与数据分块；

34、s232、自动分类；

35、s233、人工交互分类编辑；

36、其中，所述步骤s231包括：将明显高于或低于整体数据点或点群进行滤除，并对输电线路点云数据进行分块处理；

37、所述步骤s232包括：基于反射强度、回波次数、地物形状等算法或算法组合对激光点云数据进行自动分类，分离出地面点、植被点、导线点以及筑物点类别；

38、所述步骤s233包括：人机交互分类辅助使用光照、三维浏览、显示模式、影像对照进行人机交互检查，纠正分类误差。

39、较佳的，所述步骤s24包括：

40、s241：dem制作；

41、s242：dsm制作；

42、s243：dom制作；

43、其中，步骤s241包括：利用去噪后的输电线路点云数据通过数据内插生成栅格形式的dsm成果；

44、步骤s242包括：利用分离出的地面点通过数据内插生成栅格形式的dem成果；

45、步骤s243包括：利用分离出的地面点对影像数据进行正射纠正，并进行匀色和镶嵌，生成dom成果。

46、较佳的，所述dsm成果、所述dem成果以及所述dom成果采用geotiff或erdasimagine格式。

技术特征：

1.一种基于激光扫描技术的输电线路数据处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于激光扫描技术的输电线路数据处理方法，其特征在于，在所述步骤s01中，采用飞行设备搭载激光雷达扫描输电线路获取输电线路点云数据与输电线路影像数据，所述飞行设备为直升机、动力三角翼或无人机。

3.根据权利要求2所述的基于激光扫描技术的输电线路数据处理方法，其特征在于，在所述步骤s02中，所述步骤s02用于获取输电线路点云数据的空间坐标和输电线路影像数据的影像外方位元素，生成输电线路三维点云图，所述步骤s02包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的基于激光扫描技术的输电线路数据处理方法，其特征在于，所述步骤s21包括：

5.根据权利要求4所述的基于激光扫描技术的输电线路数据处理方法，其特征在于，在所述步骤s22中，影像外方位元素检校包括imu与航摄仪之间的偏心角检校和gnss天线与航摄仪之间的线元素检校；输电线路点云数据检校包括偏心角检校、距离检校、扭转检校、俯仰角倾斜检校；坐标转换包括利用基础控制点的wgs84坐标系和工程坐标系坐标解算坐标系的转换参数，使用转换参数对点云数据进行坐标转换。

6.根据权利要求5所述的基于激光扫描技术的输电线路数据处理方法，其特征在于，所述步骤s23包括：

7.根据权利要求6所述的基于激光扫描技术的输电线路数据处理方法，其特征在于，所述步骤s24包括：

8.根据权利要求7所述的基于激光扫描技术的输电线路数据处理方法，其特征在于，所述dsm成果、所述dem成果以及所述dom成果采用geotiff或erdasimagine格式。

技术总结
本发明提供了一种基于激光扫描技术的输电线路数据处理方法，所述方法包括：获取输电线路点云数据与输电线路影像数据；对输电线路点云数据与输电线路影像数据进行数据处理，得到输电线路三维点云图；对输电线路三维点云图进行杆塔分离和输电线拟合，得到杆塔与输电线的三维坐标；根据杆塔与输电路的三维坐标，计算输电线路的当前验收参数，所述当前验收参数包括杆塔位移量、杆塔倾斜度、引流线与杆塔相对位置以及输电线弧垂；获取输电线路的许用验收参数，以此建立输电线路验收模型；本发明可准确且快速的将输电线路中的杆塔以及输电线分离拟合，加快了输电线路的数据处理效率。

技术研发人员：肖子洋,何群,李路明,王华,周洋,邱日轩,刘显明,彭超,沈宏杰
受保护的技术使用者：国网江西省电力有限公司信息通信分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15