[发明专利]基于点云数据的输电线路对地表净空距离轮廓线提取方法

说明书

本发明公开了一种基于点云数据的输电线路对地表净空距离轮廓线提取方法，通过点云获取、点云分类、导线拟合、档距分区、净空距离计算和距离最小点提取、净空距离最小点投影转换、轮廓线生成等步骤，提取出特高压直流输电线路导线对下方线路走廊地表净空距离的轮廓线，轮廓线的高低即标识导线对地净空距离的大小，可直观展示静止或风偏不同工况情况下导线与下方地物的距离情况，同时可基于轮廓线实现线路走廊地表多期数据的对比，发现导线下方地物或树木发生变化的区域，为线路走廊管控提供参考。所述轮廓线提取方法设计科学合理，能充分考虑不同工况，得出整段输电线路导线与地表的最小净空距离，以实现对树障的管控。

技术领域

本发明涉及点云数据处理技术领域，特别涉及一种基于点云数据的特高压直流输电线路对地表净空距离轮廓线的提取方法。

背景技术

输电线路通道走廊(即沿高压架空电力线路边导线，向两侧伸展规定宽度的线路下方带状区域)内，当树木与线路导线的距离低于安全距离时，导线将击穿空气，与树木、大地形成接地回路，造成输电线跳闸。造成的输电线路跳闸被称为“树木故障”，简称树障。树障容易造成线路停运，危害很大。运行经验表明，及时掌控导线对地距离对管控树障隐患可有效减少树障的发生，具有重大意义。随着无人机技术及摄影测量技术的发展，利用无人机对输电线路通道走廊进行巡检日益增多。目前，一般利用无人机对输电线路通道走廊进行航拍，并对航拍照片进行数据处理得出输电线路导线及通道走廊点云数据，从而计算分析导线对地距离情况。此种方式下，仅能得出导线静态情况下对地距离，且无法直观展示不同工况下导线与地面距离的整体情况，不利于对树障的管控。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上所述缺陷，提供一种基于点云数据的输电线路对地表净空距离轮廓线提取方法，设计科学合理，充分考虑不同工况，得出整段输电线路导线与地表的最小净空距离，以实现对树障的管控。

为了解决以上所述技术问题，本发明所述基于点云数据的输电线路对地表净空距离轮廓线提取方法包括以下步骤：

§1点云数据获取使用无人机搭载激光雷达设备对输电线路进行三维激光点云数据采集；

§2点云分类对所述步骤§1获取到的输电线路点云数据进行分类，分为导线点云、杆塔点云和地物点云；

§3导线拟合基于所述步骤§2分类后的点云数据，通过导线设计挂点坐标(已有挂点坐标情况)、手动选点(导线点云较稀疏情况)或自动拟合(导线点云较完整情况)的方式，依据抛物线悬链公式(公式1)对导线进行拟合，生成连续的矢量导线：

y＝ax²+bx+c(a、b、c是抛物线参数)……(1)

将两根电线杆之间的点投影到电力线方向和z轴所在的平面，用数值分析中曲线拟合及函数逼近方法(最小二乘法)解算式(1)中最佳的参数a,b,c，得到每条电力线的最佳参数，则可三维重建每条电力线，即静态的电力线；

考虑导线风偏对导线对地距离的影响，除了拟合出静态条件下的电力线外，还需要根据模型(即下述公式2)拟合风偏情况下的导线弧垂；风偏情况下导线任意点处弧垂为：

式中，x为任意点与一侧杆塔的水平距离，单位：m；l为档距(即架空线路在平行于相邻两杆塔间导线所受比载的平面内的两悬挂点之间的水平距离)，单位：m，l可通过查询运维单位技术台账得到；f_m为最大弧垂，通过查询运维单位图纸得到，单位：m；

该点处水平风偏x为：

该点处垂直风偏y为：

(3)、(4)式中，为悬垂绝缘子串风偏角(特高压直流都是v形挂点,挂点是固定的，故此值为0)，ξ为导线的风偏角(已知)；