[发明专利]一种用于输电线路交叉跨越分析的激光点云分类方法

权利要求书

1.一种用于输电线路交叉跨越分析的激光点云分类方法，其特征在于，包括

S1、基站架设

GPS基站点布设采用三角形网的形式进行，GPS基站点沿线路走向布设；

S2、飞行规划

飞行器沿着线路两侧平行线路往返飞行，旁向重叠度要保证30％以上，测区平均点云密度不低于30点/平方米，数据覆盖以线路中心线为中心，两边外扩不少于60米；

S3、POS解算

对地面基准站GPS接收机采集的数据和飞行器机载GPS接收机接收的数据进行载波相位差分处理，得到飞行平台三维坐标；

S4、点云数据生成

搭载于飞行器中的激光雷达系统向地面发射激光脉冲，获得电力线点云数据，并接受地面反射回来的反射脉冲并同时记录所用时间，计算出激光雷达系统到地面的距离，结合飞行平台三维坐标计算出地面点的三维坐标；

S5、点云数据去噪

对步骤S4所获得电力线点云数据以及生成的地面点的三维坐标点云数据进行去噪，用三维网格划分点云数据，统计每个网格中落入的点的个数，并判断周边网格中是否存在点；若网格中点数少于一定数量并且周边网格中不存在点，则判定该点为噪音点；

S6、点云滤波

对步骤S5去噪后的电力线点云数据以及地面点的三维坐标点云数据采用不规则三角网法进行滤波：先选择种子点构建一个粗略的地面三角网，剩余的点为非地面点，然后逐渐从非地面点中选择符合要求的点向初始粗略三角网中添加构成新的网，迭代计算，直到所有的点分为地面点和非地面点为止；

S7、基于拓扑约束的电力设施点云分类

采用Adaboost算法的训练模型直接对点云滤波后的电力线点云数据进行二分类，对电力线点进行粗分类，确定电力线点的关键位置；

S8、电力线模型重建

根据步骤S7确定的电力线点的关键位置，并根据电力线的根数、分裂线数、空间配置结构保持不变的特性，采用连通成分分析，获得单根导线，然后计算导线的悬链线方程，得到导线的矢量化模型表达式：

其中,k＝σ₀/g,σ₀是导线最低点的张力，g是导线比载，C₁和C₂是积分常数，其值根据坐标原点的位置及初始条件而定；

并根据导线的矢量化模型得到本体线路；

S9、判断出地物是否危险

在分类地物中寻找与本体线路在水平投影相交的地物，然后计算该地物与本体线路的交叉垂直距离；再根据本体线路的电压等级、地物类型、地理环境参数在标准规定中寻找该地物与本体线路之间的安全距离，如果计算的交叉垂直距离大于标准规定的安全距离，则认为该地物是危险地物，给出预警；

在所述步骤S7中，确定电力线点的关键位置的过程为：

确定输电线路左右大小号线路，对分类后的每根电力线投影到平面，将电力线走向近似并且两条线间距小于一定阈值的电力线归为一侧电力线，取平面包围盒中心线作为电力线大小号走向线路；

大小号侧线路配对，确定每级线路的对应的大号侧线路和小号侧线路，辅助每条线路对应的最高点，取线路方向角度和线路高程相近并且距离最小的两条线路作为每级电力线路的大小号侧；

通过每级电力线路的大小号两侧线路进行约束，对处于大小号两侧线路内部的点进行特征判断，若符合特征条件，以两条线路之间的距离为边长确定电力塔的潜在区域。

2.如权利要求1所述的用于输电线路交叉跨越分析的激光点云分类方法，其特征在于，在步骤S1中，所述GPS基站辐射半径为30公里，两GPS基站间最大距离不超过60公里。

3.如权利要求1所述的用于输电线路交叉跨越分析的激光点云分类方法，其特征在于，在步骤S9中，所述标准规定为《架空输电线路运行规程》。