[發(fā)明專利]一種基于衛(wèi)星遙感影像的輸電通道環(huán)境隱患的識(shí)別方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011232957.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-06
• 公開（公告）號(hào): CN112380945B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊知;劉毅;趙斌濱;歐文浩;李闖;馬瀟;費(fèi)香澤;劉彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/62;G06N3/00;G06N3/12
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國(guó)文

本發(fā)明提供了一種輸電通道環(huán)境隱患的識(shí)別方法及系統(tǒng)，包括：獲取含有輸電通道的衛(wèi)星遙感影像；將所述的衛(wèi)星遙感影像輸入預(yù)先構(gòu)建的支持向量機(jī)分類器中，得到輸電通道的環(huán)境隱患類型；所述支持向量機(jī)分類器基于歷史衛(wèi)星遙感影像中的環(huán)境隱患進(jìn)行訓(xùn)練，并采用粒子群算法和遺傳算法對(duì)所述分類器進(jìn)行優(yōu)化，本發(fā)明采用粒子群算法和遺傳算法協(xié)同的方式對(duì)支持向量機(jī)分類器的參數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練，提高了支持向量機(jī)分類器對(duì)環(huán)境隱患識(shí)別的準(zhǔn)確性和效率，促進(jìn)了利用高分辨率衛(wèi)星遙感影像對(duì)輸電線路進(jìn)行天空地立體巡視的體系構(gòu)建。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于輸電桿塔監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輸電通道環(huán)境隱患的識(shí)別方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，極端氣候條件加劇，輸電線路作為核心基礎(chǔ)戰(zhàn)略設(shè)施，面臨安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的增加。不僅體現(xiàn)在大風(fēng)、地質(zhì)災(zāi)害、洪水等自然災(zāi)害對(duì)線路的影響上，同時(shí)城鎮(zhèn)化進(jìn)程導(dǎo)致土地資源日益珍貴，輸電通道保護(hù)區(qū)內(nèi)受到更多的人為活動(dòng)影響，包括且不限于：違規(guī)建筑物、高桿經(jīng)濟(jì)植物、農(nóng)業(yè)大棚等易漂浮物、施工作業(yè)區(qū)/采動(dòng)區(qū)等。這對(duì)輸電線路造成巨大的人為安全隱患。因此，針對(duì)近百萬公里的輸電線路，實(shí)現(xiàn)全覆蓋、無死角、常態(tài)化的巡視巡檢成為電力管理部門的重要需求，保證及時(shí)監(jiān)測(cè)，提前告警，防患于未然。

目前，電力管理部分主流采用的通道環(huán)境巡視主要是依靠人工野外巡查、直升機(jī)/無人機(jī)激光掃描，以及在線監(jiān)測(cè)攝像頭。在實(shí)際操作過程中，由于成本、可靠性制約，在線監(jiān)測(cè)設(shè)備往往只能在重點(diǎn)線路區(qū)段布設(shè)，后期維護(hù)費(fèi)用較高。直升機(jī)/無人機(jī)受環(huán)境制約大，哪怕軍用無人機(jī)/直升機(jī)在大風(fēng)、高原的作業(yè)也相對(duì)困難，這是航空技術(shù)手段的重要局限。人工野外巡查則效率低，作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)較高。上述手段都很難真正實(shí)現(xiàn)近百萬公里輸電線路的全覆蓋、高頻率、常態(tài)化、無死角的通道巡視。

近年來衛(wèi)星遙感技術(shù)逐漸用于輸電通道環(huán)境巡視，在《衛(wèi)星遙感技術(shù)在輸電線路運(yùn)維管理中的應(yīng)用》中，主要分析了衛(wèi)星遙感技術(shù)在輸變電線路狀態(tài)管理方面的應(yīng)用，結(jié)果表明：常規(guī)的圖像處理算法就能夠從衛(wèi)星影像上粗略的提取出輸電線路的數(shù)值對(duì)象，驗(yàn)證了實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)技術(shù)在輸電線路測(cè)量方面的應(yīng)用。通過對(duì)資料進(jìn)行調(diào)研、理論分析和實(shí)踐試驗(yàn)，為衛(wèi)星遙感技術(shù)能廣泛應(yīng)用于輸電線路運(yùn)維方面提供了重要參考數(shù)據(jù)，但是只用了簡(jiǎn)單的常規(guī)圖像處理方法，驗(yàn)證衛(wèi)星遙感輸電線路運(yùn)維可行性，并沒有針對(duì)具體的運(yùn)維場(chǎng)景進(jìn)行進(jìn)一步的研究。在《基于衛(wèi)星遙感的輸電走廊地表覆蓋變化檢測(cè)與山火易發(fā)性評(píng)估》中，基于高分辨率光學(xué)衛(wèi)星數(shù)據(jù)(高分一號(hào)、二號(hào)和資源三號(hào))，利用面向?qū)ο蟮姆诸惙椒ㄌ崛×撕笔》秶鷥?nèi)的超特高壓輸電走廊(距離輸電鐵塔1.5km范圍緩沖區(qū))區(qū)域的地表覆蓋數(shù)據(jù)，分為水域、裸地、建筑區(qū)、林地和農(nóng)田等五類特征，并對(duì)比分析了三種高分辨率衛(wèi)星影像在輸電走廊地物提取的精度，但在地形地貌、地表覆蓋的分類上，沒有對(duì)SVM分類器做優(yōu)化，依然用的是主流現(xiàn)有算法，導(dǎo)致分類結(jié)果不準(zhǔn)確。

衛(wèi)星遙感技術(shù)用于輸電通道環(huán)境巡視的技術(shù)本質(zhì)是衛(wèi)星遙感地物分類識(shí)別。目前，相關(guān)研究已經(jīng)使用了諧波分析、面向?qū)ο蠛蜕疃葘W(xué)習(xí)等方法實(shí)現(xiàn)了輸電線路衛(wèi)星遙感巡視，總的來說，諧波分析和面向?qū)ο蠓椒ㄌ崛〉奶卣飨鄬?duì)較少，專注于歸一化植被指數(shù)(NDVI)或紋理等若干特征，無法支撐輸電通道復(fù)雜環(huán)境隱患分類識(shí)別；深度學(xué)習(xí)方法作為近幾年極為熱門的技術(shù)，其制約在于需要大量樣本集，對(duì)于輸電通道巡視而言，典型輸電線路環(huán)境隱患包括建筑物、施工作業(yè)區(qū)、采動(dòng)影響區(qū)、易漂浮物、高桿植物等10大類，目前國(guó)內(nèi)外并沒有一個(gè)合適且充足的樣本集可供訓(xùn)練，因此制約了深度學(xué)習(xí)方法在輸電通道衛(wèi)星遙感巡視中的應(yīng)用。

因此，如何基于衛(wèi)星遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)輸電通道環(huán)境隱患識(shí)別的準(zhǔn)確率和效率是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種輸電通道環(huán)境隱患的識(shí)別方法，包括：

獲取含有輸電通道的衛(wèi)星遙感影像；

將所述的衛(wèi)星遙感影像輸入預(yù)先構(gòu)建的支持向量機(jī)分類器中，得到輸電通道的環(huán)境隱患類型；