[发明专利]一种基于机载LiDAR数据的输电线路的电力线提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种输电线路的电力线提取方法，特别是一种基于机载LiDAR数据的同塔多回路的输电线路的电力线提取方法。

背景技术

机载LiDAR测量系统集成了全球导航卫星系统（GNSS）、惯性导航系统（INS）、激光扫描系统和航空数码摄影系统于一体，通过发射激光束并接收返回信号以及进行对地摄影，实现对测区地表信息的快速获取，近年来，在国土资源、电力、交通、水利等行业获得广泛应用。

电力行业是机载LiDAR测量技术应用较早和较广的行业之一，主要应用在两个方面，一是新建输电线路的选线，通过机载LiDAR测量技术高效获取拟建线路走廊带的地面及附着物（建筑、植被）信息，实现线路方案的设计和比较；二是利用机载LiDAR测量技术对已有输电线路走廊带进行扫描，获取地表及输电线路设备（电力线及杆塔）数据，通过对数据的处理，得到走廊带数字高程模型、数字正射影像和设备的三维模型，其作为输电线路的基础地理数据，为实现智能电网提供空间数据支持。后者涉及了如何通过机载LiDAR的点云数据制作输电线路杆塔和电力线三维模型，目前，已有的方法均基于分类后的点云进行，将三维的电力线提取问题通过高程属性简化到二维平面上（高程值影像或灰度图），利用数学形态学方法进行直线检测从而达到提取目的。对于同塔多回路输电线路，因为多条电力线束在投影面上重叠并互相干扰，给直线检测带来困难，难以有效检测并分割各电力线。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种方便、快捷的基于机载LiDAR数据的输电线路的电力线提取方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于机载LiDAR数据的输电线路的电力线提取方法，包括：

S1、通过机载LiDAR对输电线路采集点云；

S2、对两个相邻电塔之间的输电线路进行横截面的点云采样；

S3、对每个横截面采样的点云进行聚类，进而得到各电力线束的中心在每个横截面的位置；

S4、拟合各电力线束的中心在每个横截面的位置，得到中心线；

S5、根据电力线分裂方法及线距，对中心线进行复制及偏移后得到电力线束；

S6、重复步骤S2-S5，得到所有相邻电塔之间的电力线束。

进一步，所述步骤S2包括：

S21、根据点云分布特点，获得相邻两电塔的位置，进而获得输电线路的走向；

S22、沿输电线路的走向，以设定的间隔设置多个横截面，进而采集每个横截面的点云。

进一步，所述步骤S3包括：

S31、将横截面的点云按高程进行降序排列；

S32、根据输电线路的聚类数对横截面的点云按高程进行聚类，并剔除非电力线点；

S33、计算每个聚类中点云的空间坐标的平均值，则获得各电力线束的中心在横截面的位置；

S34、重复步骤S31-S33，处理所有横截面的点云，进而获得各电力线束的中心在每个横截面的位置。

进一步，所述步骤S32中所述输电线路的聚类数为输电线路的电力线束数。

进一步，所述步骤S3包括：

S310、对每个横截面的点云，根据各点与输电线路的走向的关系，划分为线路左侧和线路右侧两个组；

S320、对每组的点云按高程进行降序排列；

S330、根据每组的聚类数对每组的点云按高程进行聚类，并剔除非电力线点；

S340、计算每组的每个聚类中点云的空间坐标的平均值，则获得各电力线束的中心在横截面的位置；

S350、重复步骤S310-S340，处理所有横截面的点云，进而获得各电力线束的中心在每个横截面的位置。

进一步，所述步骤S310，其具体为：

用（x1，y1，z1）及（x2，y2，z2）分别表示两相邻电塔的空间位置，令每个横截面的点云中的点为点Pi（xi，yi，zi），根据点Pi与输电线路的走向的关系使用下式对点Pi进行划分：

Side = a * xi + b * yi + c

式中，a = y2-y1，b = x1-x2，c = x2 *y1–x1*y2，若Side＜0，则将点Pi划分到线路左侧，若Side＞0，则将点Pi划分到线路右侧。

进一步，所述步骤S330所述每组的聚类数为输电线路每侧的电力线层数。