電力工程測繪機載激光雷達技術應用
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摘要：隨著現代信息化和智能化技術的快速發展，電力工程測繪的要求也越來越高，技術上也越來越發達。當前，激光雷達技術能夠進行非常精準的目標識別和定位，并通過數據等形式進行信息傳遞，從而展現出高科技應用的成效。通過將激光雷達技術運用于電力工程測繪項目，可以在信息收集、數據處理等方面取得更大的進展，從而推動電力工程測繪精準度的大幅提升。
引言
在電力工程測繪項目中，各種智能化、高科技的測繪技術和儀器不斷地被開發和應用到測繪過程，促進了電力工程測繪的創新發展。其中，機載激光雷達技術以其數字化管理、精準化測繪以及立體化顯示等優點，能夠更好地適用于電力工程測繪特別是電網系統工程的測繪項目，為電力工程的建設以及后續電網工程的長效運營提供重要的數據支撐，從而保障電力企業的可持續發展。
1機載激光雷達技術概述
1.1基本概念
所謂激光雷達技術，就是借助激光在接觸物體時會出現反射的特性，利用回波來對物體之間的距離、位置、方向等進行測量，同時還可以辨別出需要定位的目標，而不至于對被測物體造成傷害或者妨礙。機載激光雷達集成了GPS定位系統、IMU高精度光纖以及激光掃描儀，是具有極高精準度的探測和測距系統。在電力工程測繪中，機載激光雷達技術能夠對結構復雜且有著較高安全性要求的電網系統進行高精度探測和測距，并且借助其穿透力強的特征進行目標物體的探尋和定位，從而有效滿足電力工程測繪的各項需求。
1.2運行原理
從目前電力工程測繪項目的實際需求來看，機載激光雷達技術主要發揮探測和測距的作用，其運行原理為波的反射。具體來說，就是通過使用測距激光設備，反復地發出連續的激光，當激光接觸到目標物體后將會反射回來，從而測出激光發射器與目標物體之間的方向、位置、距離關系，或者探測發現所需要尋找的目標物體。在機載雷達激光系統接收到回波后，通過將檢測到的光學信號進行電學轉化，使其可以被計算機系統識別并進行相應的處理，最終生成關于電力工程測繪的各項數據，儲存在測繪系統中進行運算使用，同時也可以為以后的日常管理與運行提供相應的數據參考。
1.3技術優勢
機載激光雷達技術在電力工程測繪中的應用優勢，主要體現在獲取數據多、測繪精度高兩個方面。一方面，機載激光雷達技術可以在較短時間內進行大量的數據采集，從而減少了不同時段數據的變動所帶來的處理偏差，從而更好地保證了數據處理的及時性和有效性。另一方面，外界的光、風等自然因素以及人為操作因素對于機載激光雷達技術的干擾極小甚至可以忽略不計，因而測繪的精準度非常高，更加適用于電力工程等有著較高安全性要求的項目。此外，激光信號通過與地面、目標物體的接觸與反射，可以迅速獲取雷達系統與地面、目標物體之間的位置關系等數據，從而即時得到相關物體的坐標情況，為后續的工程建設或者管理提供及時的參考。
2機載激光雷達技術在電力工程測繪中的具體應用
電力工程涉及到規劃、勘測、設計、施工、運營、管理、維護等諸多方面，對于空間信息的需求非常強烈，而機載激光雷達技術的優勢正好契合了電力工程的客觀需要，并在線路設計規劃等多個方面發揮著具體的作用。具體見圖1，即機載激光雷達技術在電力工程測繪中的應用思路：
2.1在電力線路優化設計方面的應用
在電力企業的電網建設工程中，電力線路的選擇不僅關系到工程建設的鋪設成本和耗材使用等經濟效益，還涉及到線路周邊環境對工程施工以及線路維護等造成的影響，因而需要結合諸多因素進行綜合考察，確定最優化的電力選線方案，才能夠實現電力供應和經濟效益的共贏。機載激光雷達技術在線路設計上的應用，主要體現在以下幾個方面：第一，進行線路規劃以及電網立桿點的選擇，通過激光技術進行整個線路的距離測繪，并結合相關參數進行細致地分析，從而對立桿點位和線路設計的經濟性和可靠性進行計算和分析。通過立體場景的模擬，還可以從不同的視角對線路的周邊環境進行審查，盡可能地減少環境因素對線路規劃與使用帶來的不利影響。第二，進行線路沿線樹木砍伐的面積測算。在電力工程線路鋪設過程中，不可避免地需要砍伐沿線的樹木，而通過對面積進行精準測算，可以將工程施工對自然環境的影響降至最低。第三，進行沿線房屋拆遷的測繪和費用測算。通過機載激光雷達技術，不僅可以探測出線路沿線需要拆遷的房屋數量，還能夠測繪出房屋內部的結構、層數、占地面積等與拆遷費用息息相關的情況，并通過三維影象進行展示，再結合相關數據處理系統進行數據計算，可以基本估算出電力工程所需要準備的拆遷業務量和費用，從而為后續的施工和拆遷工程奠定良好的基礎。
2.2在電力系統線路巡檢方面的應用
隨著現代產業的深入發展，電力的生活、生產需求越來越高，電網項目特別是高壓、長距離電力等配送的輸變電日益增加，能否實現線路建成后的安全、穩定、高效運行，是當前電力企業非常重視也十分重要的議題。因此，電力企業必須要加強對電網線路的實時測繪，從而掌握電網運行的即時信息，以隨時進行維護和故障排除，保障用戶的用電安全和穩定。然而，從電網線路管理與維護的現狀來看，天氣、環境以及人為因素，都有可能對電力工程測繪造成影響，導致測繪的工作效率、質量難以達到既定的目標。通過機載激光雷達技術的應用，可以基本無視外界環境對測繪技術的影響，精準高效地對電路系統進行測繪，并且通過立體展示技術對輸電線路的三維空間進行模擬演示，使電力企業相關部門和管理人員能夠更加直觀地觀測到電網運行的實際情況，從而作出相應的應對決定和措施，保障線路的安全、穩定運行。圖2所示，通過對線路所處環境的地面危險點進行檢測，可以實現對電網運行過程中全方位、高精度的安全檢測，當激光數據點小于安全距離時，系統就會根據傳輸回的回波信息進行自動匯總，并輸出相應的圖表，從而為后續的野外現場運行維護作業提供精確的坐標和檢修建議，提高檢修的質量、效率和安全。
2.3在可視化管理方面的應用
我國電力企業在線路系統識別和管理方面，長期以來一直使用基于二維坐標的GIS系統，這種以二維為核心、采取幾何圖形方式表現出來的測繪圖并不能真實展現出線路、桿塔等設備或者電力設施周邊的具體情況，對于自然環境、地形地貌的描述比較抽象，對于管理、觀測、檢修人員的綜合素質有著較高的要求，而且容易因圖層疊加而忽視個別細節，從而導致電網系統的安全隱患未能在第一時間被發現和解決。相比之下，機載激光雷達技術以其良好的穿透性和反射性，可以非常精準地測繪出所有地形、地貌的具體情況，并且通過“回波信號——數據信息———模擬影像”的數據處理和三維可視化技術，以立體模擬影像的方式完美、直觀地展現出線路、設備周邊的地理環境和其他情況，從而為電力企業的管理與決策提供更加清晰、精準的信息參考。其中，對于新建設的高壓線路、超高壓線路等，可以通過機載激光雷達技術進行精準地立體測繪，全方位地展現出線路走廊三維地形、地貌走廊地物空間信息等影像，并在線路優化設計之后將線路布局、排桿方位等全部投射在影像當中，還可以根據觀測人員的需要顯示桿線數據資料、天氣、風速等其他相關元素，從而提供出更加直觀、簡潔、清楚地三維可視化內容，為觀測、設計、施工、管理等相關人員決策使用。在此基礎上，還可以對上述可視化內容進行數字化儲存、導入、輸出，使其在系統中得到更加廣泛的推廣和應用，實現數據、資料的全面共享，使測繪成果得到更加充分地利用。在線路巡檢過程中，也可以借助三維三視化技術，將建設時的線路三維走廊進行重現，在巡檢以及增容前先對立體影像進行觀察和分析，從而為后續的各項工作奠定良好的基礎，減少巡檢、增容等環節的重復勞動和額外付出，在減少電網運行管理成本的同時提高管理的質量和效率。
2.4在輸電線路配電增容方面的應用
電力企業的輸電線路安裝工程，往往不能僅僅滿足于當前管轄范圍內用戶的用電需求，而要適當地進行擴容，從而有效應對未來用電客戶和用電量的增加。如果要滿足電力能源輸送的持續快速增長，最為直接同時效果也最為明顯的方案就是新增輸電線路。然而從當前電力企業的運行和技術上看，新增輸電線路不僅要額外增加大量的工程投入和資源耗損，更重要的是在線路選擇上將會愈發困難。在機載激光雷達技術的支持下，電力企業可以利用激光LIDAR測量技術快速掃描并恢復線路走廊精確的地形、地物三維空間位置，并且能夠實時記錄作業時的環境變量信息。在此基礎上，借助計算機模擬提高荷載后的弧垂，進行弧垂對地距離安全檢測，從而為提高電線載流容量提供精準的數據依據。通過這種測繪，施工人員可以快速、精準地計算出現有電網線路當中哪些檔可以直接適應新的載荷要求，并且能夠安全、穩定地運行；而對于現有情況下不能適應輸電增容的檔，可以在測繪之后進行相應的計算，采取移動電線桿、電塔位置、更換部分設備或者設施、清除部分樹木植被等方式，提高輸電線路的載荷容量，如圖3所示，就是運用機載激光雷達技術下的線路增容模擬分析圖。
3機載激光雷達技術在電力工程測繪中的發展建議和前景展望
機載激光雷達技術有效結合了光電學原理以及信息化、數據化等現代智能技術，在許多行業領域特別是探測與測繪方面發揮了巨大的作用，并且在技術上也愈發地成熟。在可預期的范圍內，機載激光雷達技術將進一步加強自動化和智能化發展，依據激光測量所獲取的海量數據信息，并借助網絡信息傳遞功能，共同構建測繪信息庫和數據庫，從而在滿足電力工程測繪的基礎上實現電力網絡的互聯互通、數據共享。當然，要實現這一目標，必須在加強行業內的競爭與合作，探索研發能夠實現激光測繪數據收集、傳輸、儲存、處理、查詢和共享一體化的系統和軟件，最大程度地發掘測繪數據資源的潛在價值，并且依托測繪數據進行數據信息系統建設，為電力工程的規模化建設與運行管理提供助力，促進現代電力工程項目的穩定創新發展。
4結束語
綜上所述，機載激光雷達技術在電力工程測繪中的應用，是電力工程技術的一大進步，也是電力系統實現數字化、信息化并逐步進入智能化階段的重要保障，對于電力系統的運行和管理發揮著巨大的作用。電力企業要在有效利用當前技術的同時，不斷加強技術的更新和升級，探索電力測繪和系統運行智能化發展，為電力工程測繪工作的高質高效發展提供更多的技術支撐，為電力企業和我國電力行業的現代化建設作出更大的貢獻。
參考文獻：
[1]王佩成，漆振華.機載激光雷達技術在電力工程測繪中的應用[J].中國科技縱橫，2018（20）：166-167.
[2]劉穎，董理，高國峰.機載激光雷達數據的地物分類方法及處理方式[J].測繪與空間地理信息，2015（12）：108-110.
[3]吏軍平.電力行業測繪新技術的應用探討[J].低碳世界，2018（7）：109.
作者：王珂 單位：武漢供電設計院有限公司
