基于3D激光扫描点云的输电线路通道情况分析

焦政国，马立博，聂鹏高，孙政樑，黄子恩

（国网北京市电力公司检修分公司输电运行中心，北京 丰台 100068）

输电线路安全运行是国家经济发展的重要要素之一，随着我国社会、经济等方面飞速发展，各地区对电力供应的需求也是逐年攀升，特别是北京地区，政治供电任务频繁，因此，维护输电线路安全是输电运行专业的重点工作。影响输电线路运行的隐患主要可分为3 类，分别为异物、施工和树木隐患，其中树木隐患可控性较高，可在隐患形成初期进行排查并解决，但随着时间的推移，输电线路周边环境也越来越复杂，给线路巡视工作带来困难，特别是线路与树木之间的距离难以判断。为此，寻找一种能够快速、准确、全面反映线路通道环境的技术是必须的。

激光扫描（Light detection and ranging）技术是一种非接触主动式快速获取物体表面三维密集点云的技术，已成为高时空分辨率三维对地观测的一种主要手段[1]。该技术可直接获取具有三维坐标一定属性（反射强度等）的海量、不规则空间分布的三维点云，而且受天气影响小，同时具有一定的穿透性，在全球变化、智慧城市、资源调查、环境监测、基础测绘等领域发挥越来越重要的作用[2]。经过20多年的发展，三维激光扫描硬件在稳定性、精度、易操作性等方面取得了长足的进步，尤其是在机载、车载、地面三维激光扫描方面进展显著[3]。

将激光扫描技术应用于输电杆塔和线路建模工作，产生的点云数据使用计算机视觉理论获取物体表面三维信息，实现输电线路弧垂量测[4]。使用三维激光雷达测量技术可以弥补传统巡线技术空间定位精度低，难以精确判断输电线路走廊地物到输电线之间距离的局限性[5-6]。通过机载激光扫描系统获取输电线路及其走廊环境内的地表物高精度三维坐标，利用这些坐标数据对输电线进行自动提取，并计算输电线与地表物距离，从而实现输电线路通道安全距离诊断。同时，也可节约人工巡检所需大量人力和物力，对于丘陵或山区的架空线路来说意义尤为重大[10]。

1 基于点云数据处理的输电通道环境分析

1.1 点云数据处理

一般来说，激光扫描生成的数据不能直接用于分析，先对数据进行解析处理，再经过坐标和投影转换后形成以las 为后缀的文件，将该文件导入点云分析软件后方可进行分类和无人机航线规划。图1 给出的是分类完成的点云数据，为方便分辨点云数据，采用不同颜色代表不同类型，如图2所示。

图2 不同颜色代表分类类型

1.2 通道环境分析

对已完成分类的数据进行项目危险点分析，可以自动筛选出线路交叉跨越明细以及实时工况安全距离明细，本文以110 kV间齿线为例，对此进行分析，分析完毕后的交叉跨越明细和实时工况安全距离分析通道隐患结果如表1、表2所示。

表1 交叉跨越明细表

表2 实时工况安全距离分析通道隐患列表

1.2.1 交叉跨越明细

从交叉跨越明细表中可以看出，该线路存在交叉跨越的具体杆塔区间、坐标点、跨越物类型以及与跨越物之间的距离，此数据准确、真实、具体、全面，为统计、核实和整改“三跨”线路工作提供重要依据。

图3 #0003～#0004正视图

图4 #0003～#0004侧视图

图5 #0003～#0004俯视图

1.2.2 线路实时隐患

表2给出线路实时工况安全距离分析通道隐患，该表主要针对110 kV间齿线通道隐患，从表中可以看出，与线路不满足安全距离的有3 处树木隐患以及1 处建筑隐患，树木隐患均在线侧处，净空距离在3～4 m 之间，该数据检测时间为1 月，因此在春夏树木生长旺盛期间应对这几处重点关注，及时消除隐患；建筑隐患主要为道路检测或照明装置，一般来说对线路运行不会构成威胁，但是不满足安全距离，应持续关注隐患点。

表2 损耗与电容量试验情况

下面以35 kV 间齿线#0003～#0004 段落的树木隐患进行详细分析，图3～5分别给出了该段线路隐患的正视图、侧视图以及俯视图，可以看出隐患点距离#0004 塔比较近，且间齿线三线与隐患树净空距离为3.23 m，不满足安全规程。#0001～#0002 和#0009～#0010 两处隐患情况与之类似，巡视人员在巡视过程中须对此处隐患关注并及时处理。

2 结束语

通过上述分析，基于点云数据分析的通道环境，能够全面、精准地展示线路及保护区的交跨情况和隐患情况，为运行班组线路资料梳理工作以及“三跨”管理工作提供数据支撑，为运行人员巡视工作提供工作重点，防患于未然，避免掉闸事故。