机载激光雷达技术在电力线路勘测中的应用

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机载激光雷达技术在电力线路勘测中的应用密威 (汉供电公司武汉武 40 0 ) 3 0 0摘要：本文介绍了机裁激光雷达的工作原理和系统构成，并论述了电力线路工程设计的特点及发展趋势，在此基础上介绍了机裁激光雷达技术在国内电力线路勘测设计中的成功应用，实践表明，羲激光雷达技术是目前最先进的电力线路勘测测量方法。机 关键词： I AR激光雷达电力勘测电力选线 LD 中图分类号： M5 T 文献标识码： A文章编号： 6 2 3 9 ( 0 9 o ( ) 0 5 2 1 7 - 7 12 0 )7 a一0 0—0

机载激光雷达 ( DAR)术是一种将 LI技激光用于回波测距和定向，并通过位置、 径向速度及物体反射特性等信息来识别目 标的技术。它集中体现了激光测距技术、 高精度动态载体姿态测量技术、高精度动态 GP S差分定位技术和计算机技术的迅速发展，近十年来摄影测量与遥感领域革是命性的成就之一，也是目前最先进的三维航空遥感技术。与传统航空摄影测量技术相比，机载激光雷达技术是一种主动式测量技术，够快速获取大面积地表三维数能据，具有可穿透植被、自动化程度高、高精度以及作业成本低等特点。可用于快速生产数字高程模型 ( ) D E M、数字表面模型 ( S和数字正射影像 ( M)也可用于城 D M) DO,市三维建模、自然灾害评估、资源调查、海洋监测、大型工程测量等各个方面。 近年来，为了适应国民经济的快速发展，缓解日趋突出的电力供求矛盾，国电我力建设正在加速发展。超高压送电线路作为国家主干电网的重要组成部分，建设要其求越来越高，传统的和现存的超高压送电线路的测量方法由于存在外业工作量大、断面精度低以及工期比较长等弊端，已渐渐不能适应这一发展要求。随着机载激光雷达技术的快速发展和日趋成熟，开始越来越它多地应用于超高压送电线路的工程测量，它必将像 GP S技术和航测技术一样，给超高压送电线路的测量带来一场新的技术

革命。

表 1测量方法优缺点对比表

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图 1 LD I AR工作原理示意图

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1激光雷达测量系统的工作原理和系统构成1 1激光雷达测量系统的工作原理 .假设三维空间中一点 O S的坐标 ( , X s YS Z ) , 已知，出该点到地面上某一待定 S求点 P( Y, )向量 s, P点的坐标就可 x, z的则以通过 OS坐标加向量 s得到。的 在机载激光雷达系统中，通过记录激光脉冲从发射到经地面目标反射后回到接收器的时间差 t,可以精确测定激光发射器到

地面反射点之间的距离考 t,一其中 C为光速。与此同时，性测量系统( M U)以惯 I可精确测定飞行器的瞬间空间姿态参数， S GP 能够精确提供飞行器的瞬间空间三维坐标。 结合激光扫描仪测得的斜距、I U测得的 M飞行器姿态参数和 GPS测得的飞行器三维 坐标，以解算出每个激光脚点精确的三维可坐标 ( Y, ) x, Z。通过大量高密度激光脚点的三维坐标，可以获取高精度的数字高程模型，而达到测量地形地物的目的。从 1 2激光雷达测量系统的系统构成 .机载激光雷达测量系统一般由以下五个部分构成：激光扫描仪、动态差分 GPS 、惯性测量系统( M U) I、数码相机和中心控制单元。

激光扫描仪：光扫描仪是 L DAR系激 I统的核心，一般由激光发射器、接收器、时间间隔测量装置、传动装置、计

算机和软件组成。它利用激光的单色性好、方向性强、能量高、光束窄等特点，现高精度的实计量和检测，量测长度、距离、速度、角如 度等等。在机载激光雷达测量系统中，光激扫描仪用于测定传感器到地面点的距离。 动态差分 GP机载激光雷达采用动态 S:差分 G S技术， G S组件由两个地面基准 P其 P站和一个空中流动站组成，为空中流动站作的 GP S与飞机上的 LI DAR系统相连，两台基准站 GP S接收机则同步而连续的观测 GPS 卫星信号，过载波相位测量差分定位技术通后处理获取扫描装置投影中心的三维坐标。 惯性测量系统：性测量系统是 L D 惯 I AR的一个重要组成部分，负责提供飞行器的瞬时姿态参数，包括俯仰角、侧滚角和航偏角三个姿态角，每秒能测 5 0至 2 0。该 0次系统不仅可以是飞行员保证飞行姿态，还可以为后续处理提供数据。 数码相机：高分辨率的数码相机用于同步获取目标区域的数字影像信息。所获取的信息主要有三种用途，一是记录目其 标实况，以便对后续生成的 DEM产品的质量进行评价；二是作为一种纹理数据源；其 其三是用于后续的目标分类。这些影像信息可以弥补 LI DAR系统在纹理和光谱信息方面的不足，达到优势互补的目的。因此，目前越来越多的 L DAR系统中集成了 I 高分辨率的航空数码相机。 中心控制单元：载 LI机 DAR系统由多 个重要硬件组成，系统内部设备之间的精

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同步及控制主要由中心控制单元来完成。中心控制单元一般都采用导航、定位和管理系统严格同步的方式记录 I MU角速度、加速度增量以及 GP S位置、激光扫描仪和数码相机数据。

2电力线路工程设计的特点及发展超高压送电线路是国家主干电网的重要组成部分，随着国家电力建设的加速发展，建设要求也越来越高，其目前其建设要求主要呈现出以下三个特点： 1线路距离长， () 覆盖范围大； ) (安全可靠性要求高；3建设工 2 ()期要求越来越短。由于超高压送电线路的建设要求具备以上三个特点，因此要求所使用的测量方法必须具备与之对应的以下三个特点：1能够获取大面积的地表三维数据； () () 2数据精度要求高； 3数据生产周期短。 () 传统的和现存的超高压送电线路的测 (下转 8页 )

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高新技术Ti e m -va i b iy o h rh’ a ra i t f t e Ea t S gr y- l iy fed: t il Hyd oog c l a c a c e - r l ia nd o e ni l f cs n t i si e e e tO sng e t a d he r po sbl d tc i nu i Re r,G￥20 0, 4 27 po t I 0 2— .

两种结果符合的相当好。于平均水储量对变化， GRA E结果得出的周年振幅为3. m C 4等效水高， P C C结果为4 5 m, . C二者相位分别为2 7和2 7,明GRACE卫星重力反 5。 6。表

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