本书以案例的形式对无人机机载激光雷达扫描系统在电力输电线路巡检中的方法进行介绍。全书共3章,主要内容包括机载激光雷达扫描系统的技术原理、系统结构、技术特点、作业流程等,并对机载激光雷达扫描技术的发展与应用进行了总结与展望。
专用教材在编写过程中以岗位要求为核心,遵循“知识必须够用、为技能服务”的原则。在编写原则上,突出以岗位能力为核心;在内容定位上以电力输电从业人员岗位工作标准为依据,突出了核心知识点介绍,关键技能项训练,并涵盖了电力行业*的政策、标准、规程、规定以及电力电缆等先进技术。在写作方式上,按照深入浅出,避免烦琐的理论推导和验证。将对有序开展电力输电线路运维检修专业方向人员培训,增强培训的针对性、有效性,加快电力输电从业人员技术技能提升起到积极推动作用。
机载激光雷达扫描技术作为近年来发展较快的遥感测量技术之一,逐渐突破在测绘领域的应用范畴,在各行各业引起了较多的关注。该系统能够快速获取高精度、高分辨率的数字表面模型(Digital Surface Model,DSM)、地表物体的三维空间结构,同时集合可见光数码相机,进一步增强了对地物的认知与识别能力。在电力领域,机载激光雷达扫描技术应用较为广泛,在线路设计、施工、验收、运维管理四大阶段带来了革命性的变化。1998年,日本东京电力公司设计了一套直升机机载激光雷达系统,专门用于测量电力线与树木之间的距离。德国GAH公司已将激光雷达系统应用于电网的设计与维护中,将激光雷达、数码相机搭载到直升机上,并在输电线路上方100m左右高度沿线路飞行,获取输电线路的激光点云与可见光影像数据。2007年,广西电力工业勘察设计研究院在220kV雷村—林村输电线路中成功运用机载激光雷达技术完成线路优化设计、障碍避让、优化排杆等应用。2007年,广西桂能信息工程有限公司在国内首次尝试将机载激光雷达测量技术应用于华北电网超高压电力线路巡线项目,测量输电线路的线间距,精确安装相间间隔棒。激光雷达技术在电力领域的应用越来越普遍化、班组化。本书结合当前激光雷达、无人机等技术的发展,主要围绕无人机激光雷达系统进行介绍,故接下来在介绍机载激光雷达时全部默认为无人机激光雷达,以免读者产生误会。同时在激光雷达数据处理方面,本书已避开复杂的工序流程,如点云与POS数据匹配等,直接以精简化的电力巡检分析流程为主要目标完成方法介绍。本书主要内容包括以下几个方面。(1)简要介绍了机载激光雷达扫描技术的发展历史与现状,以及当前机载激光雷达在电力行业的发展与应用。(2)介绍了机载激光雷达系统的工作原理、特点及系统结构,以及影响机载激光雷达系统作业的因素。(3)全面细致介绍了机载激光雷达系统外业采集数据、内业数据处理以及巡检报告生成等工作流程,并以实际应用案例进行方法介绍。(4)对本书进行了全面总结,并对未来机载激光雷达技术的发展进行展望。限于编者水平与编写时间,书中难免存在疏漏之处,恳请各位专家和读者提出宝贵意见,使之不断完善。
张鹏,男,1975年12月出生,汉族,中共党员,计算机科学专业研究生学历,硕士学位,高级工程师。现任国网山东省电力公司人资部副主任。曾获得济南市五一劳动奖章,组织参与研究的《基于自然语言处理(NLP)的“互联网+品牌建设”管理体系》获得山东电力科学进步一等奖。
前言
绪论1
第1章机载激光雷达扫描系统4
11机载激光雷达扫描技术原理4
12机载激光雷达扫描技术的特点5
13机载激光雷达扫描系统结构5
131激光雷达测距系统5
132动态差分全球卫星导航定位系统定位6
133惯性导航系统姿态测量系统8
14机载激光雷达数据构成、显示与格式9
141机载激光雷达数据构成9
142点云数据的显示9
143点云数据的格式10
15机载激光雷达扫描系统实例介绍11
151机载激光雷达扫描设备整体结构 11
152激光雷达11
153地面RTK基站12
154飞行控制软件13
155输电线路巡检分析软件13
第2章机载激光雷达扫描系统操作流程15
21机载激光雷达扫描系统作业流程15
22航线规划15
221110、220kV飞行航线设计(单回路)16
222220、500kV飞行航线设计(双回路)17
223±800kV 飞行航线设计17
2241000kV飞行航线设计一18
2251000kV飞行航线设计二18
23数据采集20
231飞行前的准备 20
232RTK地面基站安装21
233INS参数校准21
24数据预处理22
241点云数据与POS数据匹配23
242划分杆塔 23
243滤波去噪24
244分割分类24
25数据分析25
第3章机载激光雷达扫描系统应用及未来发展28
31构建三维可视化系统28
32无人机自主巡检航线规划29
33竣工验收30
34其他扩展应用32