利用无人机LiDAR点云数据进行电力线危险点检测

智能电网建设的大规模开展对电网快速高精度勘测、巡查和可视化管理提出了巨大的应用需求。机载LiDAR系统为快速、高效、高精度电力线路建模、巡视和危险点检测提供了可能。小型无人直升机遥感平台特有的便于携带、转移方便、成本低、易于维护的优势使基于无人机平台搭建的对地观测系统成为世界各国争相研究的热点。本文讨论了将机载LiDAR系统与无人机技术结合,并以温州市苍南县境内电力线为试验区,实现了对基于无人机LiDAR点云数据的电力线危险点的快速、精确检测。     

基于机载LiDAR数据提取特定地表目标的方法

简要介绍了LiDAR数据的特点及应用,重点介绍基于TerraSolid系列软件,利用LiDAR数据提取特定地表目标的有关技术,内容包括建筑物、电力线、电力塔、独立树木3维点云数据的提取和输电线路矢量化、建筑物矢量化及3维建模、独立树木依比例符号化的方法。     

空间域分割的机载LiDAR数据输电线快速提取

机载LiDAR具有快速、直接获取地物3维坐标的能力,在电网高压输电线路安全巡检中具有较大的应用前景。论文针对机载LiDAR输电线智能巡检的需求,提出并实现了一种基于空间域分割的LiDAR点云数据输电线自动提取方法。该方法首先利用高程直方图统计法去除地面点,再次利用点云密度差异剔除杆塔,根据相邻线之间的距离差和相邻层的高程差进行单根输电线分离。最后,采用多项式模型在3维空间中重构每根输电线空间坐标。实验结果表明该方法能够快速自动地提取多个杆塔之间的多根输电线数据,具有一定的工程应用价值。     

基于线性体素分割的机载LiDAR点云数据电力线提取

提出了一种基于线性体素分割的机载LiDAR点云电力线自动提取方法.该方法首先基于八叉树结构对海量三维点云数据进行体素化处理,再对体素点云进行线性检测,并结合马尔可夫随机场(MRF)对线性体素进行分割.然后在分割得到的线性段中,通过杆塔和电力线之间上下文关系的先验知识对杆塔进行精度定位,获取杆塔连接线边集.最后,通过设定的圆柱形搜索框,对边集周围的线性段进行识别,提取出电力线点云.为了验证本文方法的有效性,对江苏省电力设计院提供的在山区复杂场景中采集得到的3块机载LiDAR数据进行试验.结果表明,本文方法能够从LiDAR点云数据中提取出较为完整的电力线,提取的平均质量达到了92.6％,对电力线的风险管理具有较高的应用价值.     

架空输电线路机载激光雷达点云电力线三维重建

电力线三维重建是机载激光雷达(LiDAR)电力巡线的一项重要任务之一。本文提出了一种基于架空输电线走廊机载LiDAR点云的电力线三维重建方法。首先,基于电塔LiDAR点和初始线路轨迹数据提取精确的电塔位置、电塔数量、线路轨迹、总档数等信息;然后,将线路分档,并确定每一档的二维空间范围和相应的电力线LiDAR点云;接着,分别对每一档的电力线LiDAR点云进行中心化投影,并利用k-means聚类将每一个电力线LiDAR点划分到相应的根;最后,利用直线和抛物线相结合的模型进行单档单根电力导线三维重建。两景试验表明,本文方法可以实现自动、高精度、正确的重建长距离架空输电线走廊电力线三维模型,重建过程中具有对电力线数目、空间配置结构、类型、粗差点、档距长度、点云不规则断裂等因素不敏感的优势。     

机载激光点云输电线路巡检关键技术研究EI北大核心CSCD

输电线路作为电网系统的重要组成部分,承载着国民生产和生活所需电力能源的运输命脉,对其运行状态安全巡检及风险监测一直是电网运营管理部门关注的重点。机载激光雷达(light detection and ranging)能够快速获取高精度、高密度的输电线路三维空间信息——点云数据,弥补了传统人工地面巡检效率低下、精度不高的缺陷,已成为输电线路智能化巡检研究的新型技术手段。尽管国内外学者开展了大量的激光雷达电力巡检工程试验和理论研究并取得了显著的进展,但相关研究仍存在算法普适性不够高、信息挖掘和应用不够全面等问题。因此,论文聚焦激光点云输电线精细提取、激光点云输电线模型重建、输电线工况模拟和状态监测等关键技术开展研究。主要研究内容和结论如下。     

机载激光雷达数据中电力线的快速提取

针对当前机载LiDAR技术在电力巡线应用中对电力线数字模型高精度和快速重建的需求,该文提出一种高效的电力线点云分类方法。首先基于局部范围点的高程统计直方图,实现电力线点的快速粗提取;然后运用随机抽样一致性算法剔除残留的电塔点,结合点云高程统计进一步剔除绝缘子点,实现电力线点的精提取;最后利用同一垂直面内电力线点的高程分布特性,实现单根电力线点的快速提取。基于实际输电线路机载LiDAR数据的实验结果表明,该方法可实现电力线点的快速、高精度提取:粗分类后的电力线点中仅含约10%的非电力线点;精分类后约有2%的电力线点被误分为绝缘子点,最终各条电力线点的提取比率平均为98%以上。     

结合超体素与区域增长的LiDAR点云屋顶面分割

针对传统区域增长算法易受噪声影响且局部分割性能不稳定的问题,提出了一种结合超体素与区域增长的屋顶面片点云分割算法。利用八叉树组织初始点云数据,基于点云的欧氏距离和法向量信息两个约束分割点云获得超体素。结合超体素结构特征,改进种子点选取准则,在超体素的光滑性和表面几何特征约束下进行点云区域增长,提取屋顶面片点云。选取不同复杂程度的建筑物LiDAR点云进行实验,结果表明,结合超体素与区域增长算法能有效提取复杂建筑物屋顶面片点云,提取率高且具有较好的适应性,可以为基于机载LiDAR的建筑物三维模型重建提供可靠的屋顶面信息。     

无人机LiDAR在输电线路平断面测绘中的应用

传统输电线路平断面测绘方法工作量大、野外危险性高,难以测量植被覆盖区域地面点高程及交叉跨越导线。针对该问题,本文提出了将无人机LiDAR技术应用于输电线路平断面测绘的方法。首先分析了无人机LiDAR的原理及优势;然后对无人机LiDAR外业数据采集、激光点云滤波构建DEM、三维地物采集、断面提取及平断面快速成图等关键技术进行了深入研究。结果表明,该方法可以实现高精度、智能化地测绘平断面图,效率大大提高,为输电线路路径优化提供了技术支撑,具有巨大的经济和社会效益,值得推广与借鉴。     

基于不同GNSS增强系统的激光巡线数据分析

无人直升机搭载激光雷达(LiDAR)进行输电线路巡检具有高精度、低成本的优点,为了获取高精度输电线路三维点云高精度地理空间坐标,采用基于基站差分动态后处理(PPK)、江苏省连续运行参考站(JS-CORS)、千寻位置(QX-CORS)等三种不同定位服务方式进行输电线路巡检,分析了三种定位下获取的点位定位精度以及点云质量....     

智能电网输电安全巡检系统的设计与开发

线路巡检时存在缺陷巡检记录无统一规范、巡检人员巡检时难以考勤、消缺人员错登杆时无法提醒、靠近危险点时无法提示等问题。针对以上问题,开发了智能电网输电安全巡检系统,利用计算机技术和移动GIS技术将输电线路巡检工作纳入智能化、规范化、网络化、安全化的轨道。     

输电线路风偏模拟分析系统研究

采用激光点云、数据高程、高清影像等技术,构建了输电线路工况模拟分析模型,设计开发了输电线路风偏模拟分析系统。在系统中实时集成第三方环境参数,通过输电线路风偏工况模拟分析,对超过安全阈值的输电线路进行定位、预警和预报,为输电线路的自动化巡检和隐患智能预警分析提供了技术支撑和科学决策依据。     

激光雷达探测输电走廊安全风险研究现状

输电走廊环境监测和风险预警是电网防灾抗灾的重要研究内容。在激光雷达、物联网、无人机及计算机技术的发展与推动下,利用各种新型遥感监测与巡检手段进行输电走廊大范围、智能化巡检成为重要发展趋势。综合多种监测数据的线路安全风险评估与灾害预警,成为智能电网建设工作的研究热点之一。本文系统论述了应用激光雷达技术进行输电走廊安全风险探测的研究现状与发展趋势,分析了激光雷达在输电线路安全风险探测中的优缺点,讨论了激光雷达输电线路巡检和监测数据在输电线路安全风险评估预警中所面对的问题与挑战。     

基于KD树的LiDAR点云索引方法及其在公路勘测中的应用

针对基于LiDAR点云公路勘测设计中高密度、海量、散乱点云的索引与管理难点,提出一种基于KD树的LiDAR点云索引方法,对机载LiDAR点云进行高效管理,在此基础上快速生成纵横断面,实现基于LiDAR点云的公路勘测应用。实验结果表明,该方法能够支持高密度大数据量点云的一体化索引管理,能够很好地支持基于LiDAR的公路勘测设计。     

基于四叉树的LiDAR点云数据组织研究

针对传统的数据读取方法不能满足LiDAR点云数据量大的特点,基于Windows的内存映射机制,研究LiDAR点云数据组织,利用四叉树对LiDAR点云数据进行索引管理,并在LiDAR点云的三维场景绘制中对点云数据进行剪裁,减轻CPU的负担,提高其运算的效率.     

电力巡线中机载激光点云数据处理的关键技术

介绍了机载激光雷达技术在电力巡线中的具体应用,探讨了巡线应用中点云数据处理的关键技术以及输电线路走廊点云分类和本体三维重建技术的研究进展。构建基于电力巡线需求的机载点云处理流程,能提高点云处理算法和三维建模的自动化程度,是机载激光雷达技术在电力巡线应用中发挥其重要作用的保证。     

一种基于无人机载LiDAR点云的 电力线安全距离判定算法

针对无人机电力巡检距离判定算法缺乏问题,本文提出了一种基于无人机LiDAR点云分类的安全距离判定算法,该法首先对LiDAR点云进行维度特征分类,然后将电力悬线方程改进为最小二乘法模型,并以分段的方法计算地物到电力悬线的空间距离。实验表明,本文提出的距离判定算法距离测量精度接近于全站仪测量精度,且算法鲁棒性较好,具有较低的时间复杂度,不失为一种高精度无人机载LiDAR点云电力线安全距离判定新方法。     

机载激光雷达点云电力线三维重建方法研究

正机载激光雷达(LiDAR)技术的出现和发展,为地理空间三维信息的获取提供了全新的技术手段。目前,机载LiDAR技术已经得到了广泛的应用,其中,电力巡线是其主要的工程应用领域之一。尽管基于机载LiDAR的电力巡线日臻成熟,但是其中的一些关键数据处理和信息提取方法亟待完善。本文围绕机载LiDAR点云电力线三维重建涉及的机载LiDAR点云数据滤波、单档电     

针对不同作业模式分析LiDAR点云密度对电力巡线的影响

LiDAR技术在电力巡线中逐步发挥着重要作用,设定怎样的点云密度、确定怎样的作业模式是电力巡线前期工作的重要环节。本文利用同一区域相同环境下获取不同飞行速度的LiDAR点云数据,对比分析不同点云密度作业模式下电力巡线的差异,探索机载LiDAR在电力巡线中科学高效的作业模式。研究表明:杆塔点云密度值在一定范围内时,不仅能提取电力巡线及电力线和杆塔信息,还能够有效提高数据采集效率,降低数据处理及存储成本。     

电力资源地理信息平台研究与实现

随着新时期智能电网建设不断发展,电力资源管理呈现一体化、资源互享特点,电力部门不断加强与其他行业数据共享与交换,同时需形成一套从数据采集、编辑、成图、检查、入库、更新、共享与交换等一体化长期有效更新机制保证电力数据现势性。基于面向服务的软件架构利用地理信息系统、移动网络、数据库等技术研发电力资源地理信息平台,实现不同终端用户对电力资源数据(输电、配电等)管理与应用,保证电力资源数据快速生产与建库,高效与国土、规划等部门数据共享,辅助相关部门的管理与决策,提升电网设施保护和安全管理水平。