機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在電力工程測繪中的應(yīng)用探析

機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在電力工程測繪中的應(yīng)用探析

Summary：隨著技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展和設(shè)備的更新迭代，能夠進(jìn)行主動式測量的機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)越來越受到關(guān)注。當(dāng)前，激光雷達(dá)技術(shù)能夠進(jìn)行非常精準(zhǔn)的目標(biāo)識別和定位，并通過數(shù)據(jù)等形式進(jìn)行信息傳遞，從而展現(xiàn)出高科技應(yīng)用的成效。該文章探討機(jī)載激光雷達(dá)運(yùn)行原理及技術(shù)優(yōu)勢，詳細(xì)分析機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在電力工程測繪中的具體應(yīng)用，以供參考。前言1.機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用必要性在電力工程測繪項(xiàng)目中，各種智能化、現(xiàn)代化的測繪技術(shù)和儀器不斷地被開發(fā)和應(yīng)用到測繪領(lǐng)域，促進(jìn)了電力工程測繪的創(chuàng)新發(fā)展。其中，機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)以其數(shù)字化管理、精準(zhǔn)化測繪以及立體化顯示等優(yōu)點(diǎn)，能夠更好地適用于電力工程測繪特別是電網(wǎng)系統(tǒng)工程的測繪項(xiàng)目，為電力工程的建設(shè)以及后續(xù)電網(wǎng)工程的長效運(yùn)維提供重要的數(shù)據(jù)支撐，從而保障電力企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。2.機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)運(yùn)行原理分析從目前電力工程測繪項(xiàng)目的實(shí)際需求來看，機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)主要發(fā)揮探測和測距的作用，其運(yùn)行原理為波的反射。具體來說，就是通過使用測距激光設(shè)備，反復(fù)地發(fā)出連續(xù)的激光，當(dāng)激光接觸到目標(biāo)物體后將會反射回來，從而測出激光發(fā)射器與目標(biāo)物體之間的方向、位置、距離關(guān)系，或者探測發(fā)現(xiàn)所需要尋找的目標(biāo)物體。在機(jī)載雷達(dá)激光系統(tǒng)接收到回波后，通過將檢測到的光學(xué)信號進(jìn)行電學(xué)轉(zhuǎn)化，使其可以被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)識別并進(jìn)行相應(yīng)的處理，最終生成關(guān)于電力工程測繪的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，儲存在測繪系統(tǒng)中進(jìn)行運(yùn)算使用，同時(shí)也可以為以后的日常管理與運(yùn)行提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)參考。3.機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)優(yōu)勢機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)作為一種新興的測繪手段，集成了激光掃描、高精度動態(tài)定位、高動態(tài)載體測姿等一系列前沿技術(shù)。與傳統(tǒng)的航空攝影測量技術(shù)相比，具有以下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：1）機(jī)載激光雷達(dá)掃描作業(yè)能夠同時(shí)搭載航空攝影像機(jī)，在滿足激光數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上還能補(bǔ)充影像數(shù)據(jù)；2）機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)屬于主動式測量，不同于航空攝影的被動式測量，其對光照條件要求較低；3）激光點(diǎn)云精度高，不會受限于地形條件。對于電力工程而言，高精度的地形數(shù)據(jù)是開展一系列工程建設(shè)的前提條件。一般電力工程所覆蓋區(qū)域大多地形復(fù)雜、植被覆蓋較多，而激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)不受地形影響，且激光束由于其物理特性能夠穿透樹冠獲取地面數(shù)據(jù)，因此，激光雷達(dá)技術(shù)能夠廣泛應(yīng)用于電力工程中。4.機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在電力工程測繪中的具體應(yīng)用電力工程涉及到規(guī)劃、勘測、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營、管理、維護(hù)等諸多方面，對于空間信息的需求非常強(qiáng)烈，而機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的優(yōu)勢正好契合了電力工程的客觀需要，并在線路設(shè)計(jì)規(guī)劃等多個(gè)方面發(fā)揮著具體的作用。4.1在電力線路優(yōu)化設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用在電力企業(yè)的電網(wǎng)建設(shè)工程中，電力線路的選擇不僅關(guān)系到工程建設(shè)的鋪設(shè)成本和耗材使用等經(jīng)濟(jì)效益,還涉及到線路周邊環(huán)境對工程施工以及線路維護(hù)等造成的影響，因而需要結(jié)合諸多因素進(jìn)行綜合考察，確定最優(yōu)化的電力選線方案，才能夠?qū)崿F(xiàn)電力供應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益的共贏。機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在線路設(shè)計(jì)上的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）進(jìn)行線路規(guī)劃以及電網(wǎng)立桿點(diǎn)的選擇，通過激光技術(shù)進(jìn)行整個(gè)線路的距離測繪，并結(jié)合相關(guān)參數(shù)進(jìn)行細(xì)致地分析，從而對立桿點(diǎn)位和線路設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性進(jìn)行計(jì)算和分析。通過立體場景的模擬，還可以從不同的視角對線路的周邊環(huán)境進(jìn)行審查，盡可能地減少環(huán)境因素對線路規(guī)劃與使用帶來的不利影響。2）進(jìn)行線路沿線樹木砍伐的面積測算。在電力工程線路鋪設(shè)過程中，不可避免地需要砍伐沿線的樹木，而通過對面積進(jìn)行精準(zhǔn)測算，可以將工程施工對自然環(huán)境的影響降至最低。3）進(jìn)行沿線房屋拆遷的測繪和費(fèi)用測算。通過機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)，不僅可以探測出線路沿線需要拆遷的房屋數(shù)量，還能夠測繪出房屋內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、層數(shù)、占地面積等與拆遷費(fèi)用息息相關(guān)的情況，并通過三維影象進(jìn)行展示，再結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，可以基本估算出電力工程所需要準(zhǔn)備的拆遷業(yè)務(wù)量和費(fèi)用，從而為后續(xù)的施工和拆遷工程奠定良好的基礎(chǔ)。4.2在電力系統(tǒng)線路巡檢方面的應(yīng)用隨著現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的深入發(fā)展，電力的生活、生產(chǎn)需求越來越高，電網(wǎng)項(xiàng)目特別是高壓、長距離電力等配送的輸變電日益增加，能否實(shí)現(xiàn)線路建成后的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，是當(dāng)前電力企業(yè)非常重視也十分重要的議題。因此，電力企業(yè)必須要加強(qiáng)對電網(wǎng)線路的實(shí)時(shí)測繪，從而掌握電網(wǎng)運(yùn)行的即時(shí)信息，以隨時(shí)進(jìn)行維護(hù)和故障排除，保障用戶的用電安全和穩(wěn)定。然而，從電網(wǎng)線路管理與維護(hù)的現(xiàn)狀來看，天氣、環(huán)境以及人為因素，都有可能對電力工程測繪造成影響，導(dǎo)致測繪的工作效率、質(zhì)量難以達(dá)到既定的目標(biāo)。通過機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用，可以基本無視外界環(huán)境對測繪技術(shù)的影響，精準(zhǔn)高效地對電路系統(tǒng)進(jìn)行測繪，并且通過立體展示技術(shù)對輸電線路的三維空間進(jìn)行模擬演示，使電力企業(yè)相關(guān)部門和管理人員能夠更加直觀地觀測到電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況，從而作出相應(yīng)的應(yīng)對決定和措施，保障線路的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。4.3在可視化管理方面的應(yīng)用我國電力企業(yè)在線路系統(tǒng)識別和管理方面，長期以來一直使用基于二維坐標(biāo)的GIS系統(tǒng)，這種以二維為核心、采取幾何圖形方式表現(xiàn)出來的測繪圖并不能真實(shí)展現(xiàn)出線路、桿塔等設(shè)備或者電力設(shè)施周邊的具體情況，對于自然環(huán)境、地形地貌的描述比較抽象，對于管理、觀測、檢修人員的綜合素質(zhì)有著較高的要求，而且容易因圖層疊加而忽視個(gè)別細(xì)節(jié)，從而導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)的安全隱患未能在第一時(shí)間被發(fā)現(xiàn)和解決。相比之下，機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)以其良好的穿透性和反射性，可以非常精準(zhǔn)地測繪出所有地形、地貌的具體情況，并且通過“回波信號-數(shù)據(jù)信息-模擬影像”的數(shù)據(jù)處理和三維可視化技術(shù)，以立體模擬影像的方式完美、直觀地展現(xiàn)出線路、設(shè)備周邊的地理環(huán)境和其他情況，從而為電力企業(yè)的管理與決策提供更加清晰、精準(zhǔn)的信息參考。4.4在輸電線路方面的應(yīng)用電力企業(yè)的輸電線路安裝工程，往往不能僅僅滿足于當(dāng)前管轄范圍內(nèi)用戶的用電需求，而要適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行擴(kuò)容，從而有效應(yīng)對未來用電客戶和用電量的增加。如果要滿足電力能源輸送的持續(xù)快速增長，最為直接同時(shí)效果也最為明顯的方案就是新增輸電線路。然而從當(dāng)前電力企業(yè)的運(yùn)行和技術(shù)上看，新增輸電線路不僅要額外增加大量的工程投入和資源耗損，而且在線路選擇上將會愈發(fā)困難。在機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的支持下，電力企業(yè)可以利用激光LIDAR測量技術(shù)快速掃描并恢復(fù)線路走廊精確的地形、地物三維空間位置，并且能夠?qū)崟r(shí)記錄作業(yè)時(shí)的環(huán)境變量信息。在此基礎(chǔ)上，借助計(jì)算機(jī)模擬提高荷載后的弧垂，進(jìn)行弧垂對地距離安全檢測，從而為提高電線載流容量提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)依據(jù)。通過這種測繪，施工人員可以快速、精準(zhǔn)地計(jì)算出現(xiàn)有電網(wǎng)線路當(dāng)中哪些檔可以直接適應(yīng)新的載荷要求，并且能夠安全、穩(wěn)定地運(yùn)行；而對于現(xiàn)有情況下不能適應(yīng)輸電增容的檔，可以在測繪之后進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，采取移動電線桿、電塔位置、更換部分設(shè)備或者設(shè)施、清除部分樹木植被等方式，提高輸電線路的載荷容量。5.結(jié)語綜上所述，機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在電力工程測繪中的應(yīng)用，是電力工程技術(shù)的一大進(jìn)步，也是電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、信息化并逐步進(jìn)入智能化階段的重要保障，對于電力系統(tǒng)的運(yùn)行和管理發(fā)揮著巨大的作用。電力企業(yè)要在有效利用當(dāng)前技術(shù)的同時(shí)，不斷加強(qiáng)技術(shù)的更新和升級，探索電力測繪和系統(tǒng)運(yùn)行智能化發(fā)展，為電力工程測繪工作的高質(zhì)高效發(fā)展提供更多的技