维迈航测系统+Ecan Laspro在输电线路勘测设计中的应用

刘侠+李新剑+刘佳明

摘要：众所周知，摄影测量相较于工测是勘测设计上的一个大的技术突破，但是仍然存在线路平断面精度不高等问题。激光雷达测量技术采集的三维数据精度高、信息丰富。应用已有的技术力量和设备，另辟蹊径，对激光雷达数据进行有效处理使用，维迈+Ecan Laspro应用于输电线路勘测设计就是基于该思路上进行技术创新的一种尝试，并经实例证明行之有效，提高了勘测设计效率和成果质量。随着该技术的推广，维迈和激光雷达技术在工程中的应用将更大更全面。

Abstract： It is well known that compared with worker measurement， photographic measurement is a big breakthrough in the design of the survey. But there are still exists some problems such as the line plane sections accuracy is not high. The 3D data collected by laser radar measurement technique has high accuracy and rich information. The existing technology and equipment are used to effectively process the laser radar data. Applying WeiMai + Ecan Laspro to the survey and design of the transmission line is a new kind of technological innovation based on this idea. Examples show that it is effective to improve the efficiency of the survey design and the quality. With the promotion of the technology， the application of WeiMai and laser radar technology in the project will be more comprehensive.

关键词：维迈航测系统；Ecan Laspro 技术；激光雷达；三维视图

Key words： WeiMai photographic measurement system；Ecan Laspro technology；laser radar；three-dimensional view

中图分类号：TN957.51 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）35-0173-02

0 引言

维迈航测系统是我公司自主研发的输电线路航测应用平台。Ecan Laspro作为一种最新的机载激光雷达数据处理软件，是北京正能空间在VS2010平台上开发的针对机载激光雷达数据软件应用平台。激光雷达测量系统，可以直接采集线路走廊高精度激光点云和高分辨率航空数码影像，进而获得线路的高精度三维空间信息，为电力线路设计提供高精度测量数据成果。我们应用维迈+Ecan Laspro在工程实际中进行输电线路勘测设计的尝试，取得空前的成功。相信随着该项技术的推广，不久的将来，维迈和激光雷达技术在输电线路工程中的应用将更大更全面。

1 工作思路和流程

工作思路：应用Ecan Laspro对机载激光雷达数据进行处理，通过对栅格影像、矢量、DEM以及激光雷达三维点云数据的输入、显示和输出等功能，以及对基础数据进行的处理（数字高程模型生产，包括格网DEM、TIN、等高线），形成数据中心。通过对其数据格式的解析，旋转矩阵，相对定向，绝对定向，等一系列标准化操作等分析研究，将其解算数据成果导入到维迈航测系统，从而顺利并快速、无缝地展现在选线平台上。根据三维视图进行勘测设计。

工作流程如图1。

2 机载激光雷达航飞

机载雷达（LIDAR）扫描技术是以激光为测量媒介的新型遥感技术。激光LIDAR +集低空飞行器技术的优势就是：飞行高度低，可根据测区情况调整飞行高度和速度进行快速数据采集；以及超强的应急和快速响应能力，仅需要100米的跑道即可升空作业，和足够的安全保障（如到人员无法进入的、山区或危险区域作业）。

在工程实际中我们应用的设备为德国TopoSys公司的Harrier68i和动力三角翼平台。数码相机为德国TopoSys公司的Rollei专业相机；惯导系统型号为Applanix POS/AV系列，采样频率200Hz；激光扫描仪的型号为Riegl VUX-1，精度25mm，扫描速度最大200线/秒，最大脉冲频率600kHz。

影响LiDAR获得数据的水平和垂直精度的主要因素有：内因：GPS+IMU（POS）系统和激光系统本身都有自身的精度限制。外因主要与航线设计、飞行条件、大气条件、地形起伏因素和植被覆盖有关。在给定系统误差的情况下，LiDAR获得的三维坐标精度主要与地形、航高、发射频率等因素相关。激光LIDAR+集低空飞行器主要硬件配置如图2。

3 Ecan Laspro激光雷达数据处理

Ecan Laspro激光雷达数据处理流程如图3。

然后，利用基于DEM和DOM的立体匹配片生成技术平行光线法，即将DEM高程转化为视差，引入“正射影象”产生“立体配对片”。其生成原理如图4。

4 维迈航测

三维立体地面模型建立后，首先在区域三维立体模型中调入初步设计路径中转角坐标文件，在维迈系统中根据显示的初步路径走向，在三维立体环境下进行线路路径的优化设计，让设计人员犹如身临其境，可以根据实际地形、交叉跨越等自然条件更改初步设计方案，在区域三维立体环境下，对所选的线路路径，能按设计需求实现各种查询功能。选择符合技术标淮经济环保的路线，快速而淮确地进行最优的路径选择。维迈航测系统界面如图5。

维迈平台下的电力线路平断面成图软件Epigs结合现场调绘成果生成ele平断面图，再用接口软件导入道亨SLCAD平断面成图排位系统生成ORG，供电气人员排位。定位测量使用GPS及全站仪测量，包括现场定线、平断面图巡视补充校核测量、沿线林木调查测量、放样塔位桩房屋属性调查和检测、勘探点放样等。而塔基断面图和塔位地形图测量可以在了维迈航测系统内业中自动生成。

5 效益监测

2015年5月我公司成立维迈+Ecan Laspro技术应用科研小组，成员们通过自学、相互交流和专家现场指导，逐步对该技术从不了解、不熟悉到了解、掌握。在接下来的湘潭换流站至船山500kV送电线路勘测设计中大胆应用该技术，边学边干，勘测与设计人员密切合作，高效优质地完成了勘测设计任务。通过该技术的应用，大大降低勘测外业劳动强度，提高了勘测设计质量，真正实现了高质量、低强度、高效率、低成本。

①直接经济效益，以每百公里送电线路测量的经济效益为例，查电力工程勘测生产定额手册，每百公里节省工日数为167个工日，节省的工日换算成产值为：直接产生的经济效益=167工日x0.1万元/工日=16.7万元。

②间接经济效益，以该500kV送电为例，该项目节省工期的同时，节省了航飞费用11.35万元。同时对路径进行优化设计，缩短路径1.2%，本体优化2.3%，节省了投资，提高了勘测设计工作效率，缩短了工程建设周期，提高了勘测设计质量，间接经济效益可观。

6 结束语

众所周知，摄影测量相较于工测是勘测设计上的一个大的技术突破，但是仍然存在线路平断面精度不高、外业工作量大、数据不直观、软件平台不易用等问题。激光雷达测量技术采集的三维数据精度高、信息丰富。如何应用已有的技术设备，对激光雷达数据有效、方便地处理使用，从而提高了勘测设计效率和成果质量，维迈+Ecan Laspro应用于输电线路勘测设计就是基于该思路上进行技术创新的一种尝试，并经实例证明行之有效。

鉴于基于激光雷达的测量技术的各种数据优势，维迈+Ecan Laspro技术的应用应不局限于输电线路勘测设计，如输电线路的巡检、应急抢险等。我们相信，随着该技术的推广，维迈和激光雷达技术在工程中的应用将更大更全面。

参考文献：

[1]张祖勋，张剑清.数字摄影测量学[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，1996.

[2]城市测量规范[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.

[3]王之卓.摄影测量原理[M].北京：测绘出版社，1979.

[4]武汉测绘科技大学《测量学》编写组.测量学[M].北京：测绘出版社，1996.

[5]GB 6962—86，1：500 1：1 000 1：2 000比例尺地形图航空摄影规范[S].