禾赛P40激光雷达在特高压并行线路三维扫描中的作业方式探索

李云奇 杜亚明 陈昊宇

（江苏省测绘工程院，江苏南京 210013）

随着科技不断发展进步，无人机搭载三维激光雷达扫描设备丰富了架空线路运检手段，可以采集大量的基础点云数据，为通道数字化提供数据支撑。目前，激光雷达主要分为机械式激光雷达、半固态式激光雷达以及固态式激光雷达，而不同测程的雷达之间价格差异较大，选取经济合适的雷达是许多项目执行者重点关注的问题。文章针对特高压并行线路通道三维激光扫描，探索禾赛P40雷达在该并行线路中有效的激光扫描作业方案。

1 测区概况

项目测区位于江苏淮安境内，主要为丘陵地形，地势高差较大。测区内包括1 000 kV和800 kV特高压并行线路，两条线路内侧边导线间距约60 m。1 000 kV特高压架设杆塔大部分约100～120 m，800 kV杆塔高度大部分为60～80 m。

测区并行线路示意图如图1所示。

图1 测区并行线路示意图

2 硬件设备及后处理软件介绍

本次测试使用的飞行平台为飞马D300多旋翼无人机，在飞机前端加配了图传设备，便于空中实时监视航路情况。激光设备为禾赛Pandar40P的40线激光雷达，无人机激光扫描系统单架次实际最大飞行时间约22 min，数据后处理主要为飞机轨迹解算和雷达数据解算，分别在IE软件和飞马无人机管家中实施。

无人机激光扫描系统如图2所示。Pandar40P性能参数如表1所示。

图2 无人机激光扫描系统

表1 Pandar40P性能参数

3 作业方案分析

为了保证作业过程中特高压输电线路的安全，所有飞行严禁在输电线路上方和两条并行线路内侧进行，无人机距离输电线塔顶和边导线两侧各需要保持15 m以上的安全距离。

为了有效获取两并行线路有效的激光点云，1 000 kV塔杆高度普遍比800 kV塔杆高一些，方案在1 000 kV塔杆中应用的扫描效果较好时，可以保证800 kV的效果理论上也没有问题。

（1）方案一。

针对800 kV和1 000 kV的并行线路，目标为仅获取1 000 kV单线路点云数据，设计方案为边导线两侧各20 m，距塔顶高20 m，飞行速度为5 m/s的自主飞行方式。

1 000 kV塔杆点云（方案一）如图3所示。

图3 1 000 kV塔杆点云（方案一）

由图3可知，1 000 kV塔杆的中下部明显未获得有效点云数据，不能满足要求。

（2）方案二。

针对800 kV和1 000 kV的并行线路，仅获取1 000 kV单线路的点云数据。在方案一的基础上，降低高度，飞行高约80 m，距离边导线20 m，飞行速度为5 m/s的方式加密采集点云数据。

1 000 KV塔杆点云（方案二）如图4所示。

图4 1 000 KV塔杆点云（方案二）

由图4可知，与方案一相比，方案二成果中，1 000 kV塔杆的中部改善较明显，但塔杆底部仍未获得有效点云数据，也不能满足要求。

（3）方案三。

针对800 kV和1 000 kV的并行线路，仅获取1 000 kV单线路的点云数据，在方案二的基础上，继续降低高度，飞行高约60～65 m（中相导线与下相导线之间），在塔基位置处增加两点悬停。

1 000 kV塔杆点云（方案三）如图5所示。

图5 1 000 kV塔杆点云（方案三）

由图5可知，成果中1 000 kV塔杆所有结构均能够扫描清晰，能够满足1 000 kV特高压塔杆的采集要求。按照前面的分析，采用同样的飞行方式应能够有效获取800 kV特高压塔杆的点云数据。故设计了方案四。

（4）方案四。

针对800 kV和1000 kV的并行线路，同时获取800 kV和1 000 kV单线路的点云数据，结合方案三的设计，采用4条航线飞行方式（右侧杆塔为1 000 kV杆塔，左侧为800 kV，红色圆圈和黄色圆圈为飞行位置示意处）。

并行线路飞行如图6所示。800 kV塔杆点云如图7所示。1 000 kV塔杆点云（方案四）如图8所示。

图6 并行线路飞行

图7 800 kV塔杆点云

图8 1 000 kV塔杆点云（方案四）

方案四能够有效获取特高压并行线路的点云数据，成果满足要求。

4 结语

本文改进作业方案，在利用现有激光雷达基础上，满足项目成果需求，避免更换大测程激光雷达带来的高额经济负担，节约项目成本，为后续特高压并行线路开展激光扫描探索出了一条有效的作业路径。