[發(fā)明專利]一種基于機載LiDAR數(shù)據(jù)的輸電線路的電力線提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210324684.1
• 申請日: 2012-09-04
• 公開（公告）號: CN102879788A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邱煥斌
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州建通測繪技術(shù)開發(fā)有限公司
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 譚英強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種輸電線路的電力線提取方法，特別是一種基于機載LiDAR數(shù)據(jù)的同塔多回路的輸電線路的電力線提取方法。

背景技術(shù)

機載LiDAR測量系統(tǒng)集成了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）、激光掃描系統(tǒng)和航空數(shù)碼攝影系統(tǒng)于一體，通過發(fā)射激光束并接收返回信號以及進行對地攝影，實現(xiàn)對測區(qū)地表信息的快速獲取，近年來，在國土資源、電力、交通、水利等行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用。

電力行業(yè)是機載LiDAR測量技術(shù)應(yīng)用較早和較廣的行業(yè)之一，主要應(yīng)用在兩個方面，一是新建輸電線路的選線，通過機載LiDAR測量技術(shù)高效獲取擬建線路走廊帶的地面及附著物（建筑、植被）信息，實現(xiàn)線路方案的設(shè)計和比較；二是利用機載LiDAR測量技術(shù)對已有輸電線路走廊帶進行掃描，獲取地表及輸電線路設(shè)備（電力線及桿塔）數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的處理，得到走廊帶數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像和設(shè)備的三維模型，其作為輸電線路的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，為實現(xiàn)智能電網(wǎng)提供空間數(shù)據(jù)支持。后者涉及了如何通過機載LiDAR的點云數(shù)據(jù)制作輸電線路桿塔和電力線三維模型，目前，已有的方法均基于分類后的點云進行，將三維的電力線提取問題通過高程屬性簡化到二維平面上（高程值影像或灰度圖），利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法進行直線檢測從而達到提取目的。對于同塔多回路輸電線路，因為多條電力線束在投影面上重疊并互相干擾，給直線檢測帶來困難，難以有效檢測并分割各電力線。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種方便、快捷的基于機載LiDAR數(shù)據(jù)的輸電線路的電力線提取方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于機載LiDAR數(shù)據(jù)的輸電線路的電力線提取方法，包括：

S1、通過機載LiDAR對輸電線路采集點云；

S2、對兩個相鄰電塔之間的輸電線路進行橫截面的點云采樣；

S3、對每個橫截面采樣的點云進行聚類，進而得到各電力線束的中心在每個橫截面的位置；

S4、擬合各電力線束的中心在每個橫截面的位置，得到中心線；

S5、根據(jù)電力線分裂方法及線距，對中心線進行復(fù)制及偏移后得到電力線束；

S6、重復(fù)步驟S2-S5，得到所有相鄰電塔之間的電力線束。

進一步，所述步驟S2包括：

S21、根據(jù)點云分布特點，獲得相鄰兩電塔的位置，進而獲得輸電線路的走向；

S22、沿輸電線路的走向，以設(shè)定的間隔設(shè)置多個橫截面，進而采集每個橫截面的點云。

進一步，所述步驟S3包括：

S31、將橫截面的點云按高程進行降序排列；

S32、根據(jù)輸電線路的聚類數(shù)對橫截面的點云按高程進行聚類，并剔除非電力線點；

S33、計算每個聚類中點云的空間坐標的平均值，則獲得各電力線束的中心在橫截面的位置；

S34、重復(fù)步驟S31-S33，處理所有橫截面的點云，進而獲得各電力線束的中心在每個橫截面的位置。

進一步，所述步驟S32中所述輸電線路的聚類數(shù)為輸電線路的電力線束數(shù)。

進一步，所述步驟S3包括：

S310、對每個橫截面的點云，根據(jù)各點與輸電線路的走向的關(guān)系，劃分為線路左側(cè)和線路右側(cè)兩個組；

S320、對每組的點云按高程進行降序排列；

S330、根據(jù)每組的聚類數(shù)對每組的點云按高程進行聚類，并剔除非電力線點；

S340、計算每組的每個聚類中點云的空間坐標的平均值，則獲得各電力線束的中心在橫截面的位置；

S350、重復(fù)步驟S310-S340，處理所有橫截面的點云，進而獲得各電力線束的中心在每個橫截面的位置。

進一步，所述步驟S310，其具體為：

用（x1，y1，z1）及（x2，y2，z2）分別表示兩相鄰電塔的空間位置，令每個橫截面的點云中的點為點Pi（xi，yi，zi），根據(jù)點Pi與輸電線路的走向的關(guān)系使用下式對點Pi進行劃分：

Side?=?a?*?xi?+?b?*?yi?+?c

式中，a?=?y2-y1，b?=?x1-x2，c?=?x2?*y1–x1*y2，若Side＜0，則將點Pi劃分到線路左側(cè)，若Side＞0，則將點Pi劃分到線路右側(cè)。

進一步，所述步驟S330所述每組的聚類數(shù)為輸電線路每側(cè)的電力線層數(shù)。