[发明专利]一种基于激光点云的圆形杆塔倾斜变形快速计算方法

说明书

本发明涉及一种基于激光点云的圆形杆塔倾斜变形快速计算方法，属于倾斜检测的技术领域，其包括以下步骤：一、选择合理扫描架站点和扫描角度；二、进行网格密度分割，实现圆形杆塔点云数据的自动提取；三、对步骤二提取的数据进行自动截取任意高度薄层数据；四、将步骤三截取的薄层数据中各个薄层点云环异常点剔除，得到满足圆方程的点云环；五、将点云环中心自动拟合，拟合出任意高度薄层的中心位置；六、计算步骤五得到参考基准中心发生的偏移量后，根据计算公式快速计算圆形杆塔倾斜率。本发明具有计算速度快、经济适用、自动实现任意高度的倾斜变形测量工作、精度高的效果。

技术领域

本发明涉及一种基于激光点云的圆形杆塔倾斜变形快速计算方法，属于倾斜检测的技术领域。

背景技术

电力作为全世界重要的能源资源，其电力设施是全世界重要的基础建设，因此电力设施的监测维护就显得尤为重要，尤其是电力杆塔、风机塔筒等的倾斜变形监测。所谓杆塔倾斜是由于基础立柱顶面高低不平引起杆塔中心偏离铅锤位置的现象。当输电线路杆塔或风机处于采空区或滑坡等特殊地质区域时，可能由于上部覆盖岩在重力、应力和自然力等局部环境或外力因素作用下，引起地面裂缝、岩体错位、崩塌、地面塌陷等地质不良现象，进而发生杆塔或风机扭曲、倾斜、甚至倾倒的重大安全事故。杆塔倾斜是影响输电线路与风电场稳定运行的主要威胁之一，因此进行电力杆塔与风机塔筒的倾斜监测是电力检测的重要内容。

传统的倾斜测量方式为全站仪测量或平面镜法，这两种倾斜测量方法都不够精确、不够严密，不能全面的反映电力杆塔与风机塔筒倾斜变形情况。地面三维激光扫描技术的发展，大大提高了数据获取的效率、精度与数据量，相较传统测量有了质的飞跃。利用激光测距的原理，一次性获取成千上万个目标点的距离值，并利用辅助测量设备确定发射点的位置和姿态，进而获取目标点的三维坐标、反射率和纹理等信息，构建高精度、高分辨率的地表模型及真实三维建模。相比传统的测量仪器而言，激光扫描可以获得海量的点位信息，能更好地表征物体表面模型。

测定杆塔倾斜变形对维护线路、风机运行安全具有重要的意义，是保障电力设施运维安全、维护国家能源安全的重要技术手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于激光点云的圆形杆塔倾斜变形快速计算方法，具有计算速度快、经济适用、自动实现任意高度的倾斜变形测量工作、精度高的效果。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于激光点云的圆形杆塔倾斜变形快速计算方法，包括以下步骤：

一、选择合理扫描架站点和扫描角度；

二、进行圆形杆塔点云数据的自动提取；

三、对步骤二提取的数据进行自动截取任意高度薄层数据；

四、将步骤三截取的薄层数据中各个薄层点云环异常点剔除，得到满足圆方程的点云环；

五、将点云环中心自动拟合，拟合出任意高度薄层的中心位置；

六、计算步骤五得到参考基准中心发生的偏移量后，根据倾斜率ρ＝d/h的计算公式计算圆形杆塔倾斜率，式中d为横截面中心相对参考基准中心发生的偏移量，h为高度。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤一中扫描架站点空旷、地物单一；扫描角度为30度。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤二圆形杆塔点云数据的自动提取包括以下步骤：

①通过扫描架站的位置坐标和杆塔概略高度进行点云自动筛减，从任意点云开始，计算其与扫描架站位置的距离，若距离小于杆塔高度，则该点云被标记为有用点，否则标记为噪声；

②重复步骤①，遍历点云，提取圆形杆塔小范围内的所有有用点云；