三維測量技術在輸電線路測量工作中的應用

李勇

隨著科技的不斷發(fā)展，新形勢背景下三維測量技術獲得良好的發(fā)展機遇，不僅能夠有效地檢測輸電線路的危險物，而且能夠提高輸電線路測量的精準度，從而實現(xiàn)三維可視化的目的。基于此，本文選取三維測量技術在輸電線路測量工作中的應用為研究對象，對三維測量技術的原理、特點以及工作流程進行粗略闡述的基礎上，對三維測量技術在輸電線路測量工作中應用實踐路徑進行分析與介紹，旨在利用三維測量技術有效地對輸電線路進行全面檢測，提升輸電線路的安全性，為輸電線路穩(wěn)定運行提供保障。

三維測量技術，顧名思義，就是從被測物體的x軸、y 軸和z 軸三個維度出發(fā)，對其進行全方位測量的一種技術。該技術的實現(xiàn)，能夠有效解決因為視覺技術的不足而在獲得深度信息時的困難，可以達到精準測量的效果。三維測量技術的應用領域較為廣泛，比如，測繪工程、結構測量、建筑古跡測量、輸電線路測量等。以往的輸電線路測量多是運用多光譜和熱紅外技術，但是這兩種測量技術分別存在著各自的不足，比如，難以實現(xiàn)高空定位測量以及精準距離測量等，從而影響輸電線路測量的最終效果。三維測量技術的出現(xiàn)則徹底彌補了輸電線路測量方面的這一缺憾，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)二維平面上的障礙檢測，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)面掃描功能。

一、三維測量技術的特點及優(yōu)勢

1.三維測量技術的特點

首先，實時發(fā)現(xiàn)激光數(shù)據(jù)中的異常。在對原始數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)進行對比后，找出誤差所在進行及時處理，提升測量的準確度；其次，計算數(shù)據(jù)形成三維坐標。聯(lián)合軌跡、距離將三維坐標完整呈現(xiàn)出來；再次，識別和擬合線路。利用相關軟件進行分類計算，有效彌補空間線路中的缺失；最后，完成人工交互編輯。消除標注的錯誤激光點，同時清理沒有正確分類的激光點。

2.三維測量給水度優(yōu)勢

首先是可視化程度高。域傳統(tǒng)的全站式測量以及GPS-RTK 的單點測量，三維技術的云端處理可視化程度更高，縮短施工時間；其次是排除干擾能力強。三維測量技術可以不受環(huán)境的限制，擺脫以往夜晚和特殊天氣不能正常測量的束縛，提升數(shù)據(jù)測量的速度，此外三維測量能夠?qū)⒈粶y區(qū)域內(nèi)樹木、樓房的遮擋干擾排除在外，保證測量的精度；最后是數(shù)據(jù)質(zhì)量高。與以往測量技術相比，三維測量具有更強的數(shù)據(jù)處理能力，能夠最大程度上保證測量的質(zhì)量，進而使其與真實數(shù)據(jù)相耦合。

二、三維測量技術的工作流程

三維測量技術的工作流程主要分為八個部分，第一是獲取原始數(shù)據(jù)。三維測量系統(tǒng)能夠沿著輸電線路進行航拍，錄制并自動記錄輸電線路的三維數(shù)據(jù)信息。具體包括激光掃描數(shù)據(jù)、原始數(shù)碼影像、激光反射強度信息等。第二是確定飛行軌跡。根據(jù)獲取數(shù)據(jù)信息，結合GPS 聯(lián)合查分，重新構建飛行軌跡，這一步可以理解為獲取原始數(shù)據(jù)的驗證。第三是消除誤差。誤差是任何測量中的必然，所以在獲取測量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)后需要對激光數(shù)據(jù)系統(tǒng)其中的誤差成分予以消除，以獲取精準數(shù)據(jù)。第四是計算。通過測量所得的精準數(shù)據(jù)進行有效計算，從而獲取所需要的三維坐標數(shù)據(jù)。在進行坐標數(shù)據(jù)計算時，并不是直接將消除誤差后的飛行數(shù)據(jù)進行帶入，而是需要結合GPS 軌跡數(shù)據(jù)以及激光測距數(shù)據(jù)進行綜合運算。第五是航帶拼接。因為所獲取的原始數(shù)據(jù)存有一定的重疊，所以需要對測量數(shù)據(jù)進行區(qū)域拼接，既是保證測量區(qū)域的連貫性，又是保證測量區(qū)域的無重復。第六是組合線路。針對測量輸電線路中的缺失部分，需要通過軟件濾波以及分類計算的方式進行銜接，完整組合輸電線路。第七是編輯。編輯的主要目的是消除計算中的無效激光點，比如已經(jīng)失效的激光點、誤差激光點以及未能正確分類的激光點等。第八是測距。該步驟主要為測量輸電線路和地面距離。

三、三維測量技術在輸電線路測量工作中的應用

1.檢測輸電線路危險物

輸電線路所承載的電壓負荷較高，其安全性成為保證其有效工作的基礎和關鍵。三維測量技術能夠精準測量出輸電線路與各種地物之間的距離，以確保其是否符合安全范圍。一旦發(fā)現(xiàn)小于安全距離，則需要進行調(diào)整或者重新規(guī)劃。檢測輸電線路危險物具體分兩步，第一步是精準分類激光點。針對阻礙輸電線路測量的障礙物進行劃分，然后通過三維測量檢測出輸電線路與絕緣子之間的掛線點并進行擬合和計算。如果該計算距離不符合安全距離，系統(tǒng)就會自動發(fā)出警報。工作人員即可根據(jù)警報指定位置進行檢修。第二步是檢測輸電線路到物點的距離。該過程需要與天氣溫度、風力、照射強度、空氣濕度等天氣因素相結合，通過建立弧垂模型的方式計算輸電線路與物點之間的距離。同第一步，當該距離低于安全距離時會自動報警。

2.測量輸電線距

受外界環(huán)境以及人為等因素的影響，輸電線路之間的距離會發(fā)生一定程度的改變，由此便會增加輸電線路的危險性。借助三維測量技術進行輸電線路距離測量時，并不需要直接接觸線路，提高輸電線路測量安全性的同時還能獲得較為精準的測距效果。

3.輸電線路可視化管理

在獲取輸電線路的測量數(shù)據(jù)之后，需要對測量數(shù)據(jù)進行處理，以建立高精度的數(shù)字模型和影像。并借此建立輸電線路的地形、地貌、地物的三維模型。這里的模型還包括樹叢、建筑物等障礙物，對其的可視化處理是提高輸電線路測量精度的必要舉措。

4.檢測地形、地貌的變化情況

針對輸電線路范圍內(nèi)的地形以及地貌等地質(zhì)變化，可以通過三維測量技術對其進行檢測，以避免或者降低其對輸電線路的影響。檢測過程中，三維測量技術主要利用其高分辨率影像和激光點云，以實現(xiàn)對輸電線路地形地貌的精準顯示。輸電線路工作人員可以根據(jù)三維測量技術所測得的結果制定相應的線路解決方案，以保證輸電線路的正常有效工作。

5.分析輸電線路增容

通過三維測量技術獲取的輸電線路范圍內(nèi)的空間數(shù)據(jù)進行模擬，以建立線路弧垂，從而實現(xiàn)對輸電線路和地面之間安全距離的有效檢測，以為輸電線路載流容量提供依據(jù)。

6.最大限度保護樹木

因為輸電線路需要穿過樹木叢林地帶，這也就需要對其中的阻礙部分進行清理，通過三維測量技術能夠科學劃分阻礙樹木的清理空間，以最大限度地降低樹木砍伐，這樣既能夠保護環(huán)境，同時又能夠降低建設成本。在輸電線路鋪設完工之后，通過三維測量技術對中間所經(jīng)過的樹木空間信息進行測算，這個測量也正是對樹木最小砍伐量的測算。同時，再借助三維測量技術中的激光點云獲取樹木叢林的結構信息，從而將樹木叢林的全貌進行模擬和構建，以為輸電線路的最佳線路優(yōu)化進行估算，確保輸電線路的有效運轉(zhuǎn)。

7.輸電線路維護運行檢測

輸電線路涉及的地形并不局限，一般可結合工程需要橫跨多個地形，但是由于自然環(huán)境中地質(zhì)災害等因素的影響，比如，山體塌陷、位移等問題的出現(xiàn)會嚴重影響輸電線路的正常運行。三維測量技術的應用可實時獲得區(qū)域地形的情況，及時了解地形、地貌的變化情況。如果發(fā)生改變?nèi)S監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出警報，管理人員可在第一時間及時了解情況，為后期輸電線路的維修提供保障，以減少由于地形變化而產(chǎn)生的嚴重后果。除此之外，結合樹木、地面、房屋等變化情況，實時記錄并及時維修，按照自然因素管理表進行，以提升輸電線路的穩(wěn)定性。

綜上所述，三維測量技術在輸電線路測量工作中的應用范圍十分廣泛，特別是隨著電力工業(yè)及科學技術的迅猛發(fā)展，新時代背景下為了滿足輸電線對于測量技術的要求，以及輸電線隱患的客觀因素指引，三維測量技術在輸電線中的應用成為目前研究的熱點，在理論與實際結合基礎上深入了解了三維技術的概念及特征，剖析傳統(tǒng)測量技術的劣勢所在，引入三維測量技術通過確定測量點的坐標提升管理的可視化程度，減少成本支出，從根本上提高測量的精準度，因此本文的研究具有極強的現(xiàn)實意義，旨在為輸電線路測量完善和系統(tǒng)建設提供理論指導。