[发明专利]一种基于激光点云数据的测量杆塔倾斜角度的方法及装置

说明书

本申请公开了一种基于激光点云数据的测量杆塔倾斜角度的方法及装置，涉及测量技术领域，为解决杆塔倾斜测试效率低的问题而发明。该方法主要包括：获取杆塔的激光点云数据，所述激光点云数据通过机载激光雷达系统获取；识别所述激光点云数据中的横担数据；根据所述横担数据，计算模拟横担平面方程；计算所述模拟横担平面方程的法线与Z轴的杆塔倾斜角度。本申请主要应用于杆塔倾斜测量的过程中。

技术领域

本申请涉及测量技术领域，尤其涉及一种基于激光点云数据的测量杆塔倾斜角度的方法及装置。

背景技术

杆塔是架空输电线路中基本设备，成塔状架构，用来支撑架空线路导线和架空地线，是导线与导线之间，导线与架空地线之间，以及导线对大地和交叉跨越物之间有足够的安全距离。杆塔倾斜是指因杆塔基础发生变化，导致杆塔中心偏离铅锤位置的现象。杆塔倾斜度是指杆塔中心与铅锤的偏离角度。线路投运前，竣工验收时测量杆塔倾斜度，以便及时发现杆塔存在的倾斜缺陷，让施工方及时处理，消除隐患，确保线路投运后的安全运行。线路投运后，当发生滑坡、沉陷等地质灾害或外力破坏时，重新测量杆塔倾斜度，以便于判断采取临时修复措施或永久修复措施。

现有的测量杆塔倾斜的方法有铅垂测量法、经纬仪测量法、平面镜测量法和地面三维激光测量法。三维激光扫描技术，是一门新兴的测绘技术，能够快速地获取空间均匀分布而且密度较高的点云坐标数据信息，从而反演出测量目标物的三维模型。三维激光扫描仪采用非接触的测量方法，直接得到实务表面的采样点，即激光点云数据。激光点云数据经过处理可以重构出任意曲面。地面三维激光测量法，具体包括：在杆塔的塔角主材上选取一个较低点，以该点的三维坐标和法向量(0,0,1)建立一个绝对水平面，进而选取其他三个塔角与水平面的交点，以这四个塔角点的对角线作为杆塔的底部中心点；然后在杆塔顶部的塔材构造中心选取一点作为杆塔顶部中心点最后，通过杆塔底部底部中心点和杆塔顶部中心点计算出杆塔的倾斜度。

地面三维激光测量方法，为了精确选中角点，提高杆塔倾斜测量精度，需要对同一个杆塔进行多次设站获取完整的杆塔点云数据，并处理大量杆塔点云数据，难以提高杆塔倾斜的测量效率。

发明内容

本申请提供了一种基于激光点云数据的测量杆塔倾斜角度的方法及装置，以解决杆塔倾斜测试效率低的问题。

第一方面，本申请提供了一种基于激光点云数据的测量杆塔倾斜角度的方法，该方法包括：获取杆塔的激光点云数据，所述激光点云数据通过机载激光雷达系统获取；识别所述激光点云数据中的横担数据；根据所述横担数据，计算模拟横担平面方程；计算所述模拟横担平面方程的法线与Z轴的杆塔倾斜角度。采用本实现方式，通过机载激光雷达系统，一次飞行可获取大量激光点云数据，能够保证激光点云数据的准确度和获取效率。横担数据包括多个数据点，根据横担数据计算的模拟横担平面方程，与实际横担平面符合度高，使得计算的杆塔倾斜度准确率高。通过识别横担数据计算杆塔倾斜度，适用于含有横担数据的各种杆塔类型。而且不受周围环境影响，不需要人工现场测量，提高工作效率，节省人力物力财力。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述识别所述激光点云数据中的横担数据，包括：三维可视化所述激光点云数据；按照预置视角，旋转所述激光点云数据；识别所述横担数据。采用本实现方式，能够准确识别横担数据，提高计算杆塔倾斜度的准确度。

结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述计算所述模拟横担平面方程的法线与Z轴的杆塔倾斜角度，包括：获取所述模拟横担平面方程的法线方向向量；如果所述模拟横担平面方程的Z轴方向系数大于零，则确定所述法线方向向量与Z轴正向的夹角为所述杆塔倾斜角度；如果所述模拟横担平面方程的Z轴方向系数小于零，则确定所述法线方向向量与Z轴负向的夹角为所述杆塔的倾斜角度。

结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述计算所述模拟横担平面方程的法线与Z轴的杆塔倾斜角度之后，所述方法还包括：根据所述模拟横担平面方程，判断所述杆塔倾斜方向。