專利名稱：超高壓輸電線路三維可視化處理方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輸電線路監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
輸電線路，特別是超高壓輸電線路，其經(jīng)過之處通常是人跡罕至的高山峻 嶺，自然環(huán)境惡劣，蜂害、蛇害及其它野生動物對員工的生命安全也構(gòu)成了嚴 重威脅，同時，部份線路由于樹木、高山遮擋人工無法觀測，因此，對超高壓 輸電線路的巡檢、監(jiān)控一直都是電力工作者及電力企業(yè)的難題。
特別是我國西南地區(qū)，超高壓輸電線路所經(jīng)地區(qū)位于大山山脈，地形陡峭破 碎、溝壑縱橫，地形地貌以高山大嶺、陡崖深谷為主，且河流、河谷、長江支 流及湖泊較為發(fā)達，呈樹枝狀分布于長江兩岸，使地形更呈現(xiàn)出陡峭破碎、溝 壑縱橫、高差懸殊的情況。
多年來，我國西部地區(qū)多次出現(xiàn)整體滑坡現(xiàn)象，盡管設(shè)計已對滑坡地段作 了跨越或避讓處理，但鄉(xiāng)村公^各及國道的建設(shè)仍對山體結(jié)構(gòu)造成破壞，威脅塔 基安全。而人工巡檢由于線路巡視人員的視野局限性，使其不能及時、準確地
發(fā)現(xiàn)線路周圍區(qū)域地形的變化和對塔基的威脅；特別是對線路周邊的樹木生長， 城鎮(zhèn)、公路建設(shè)放炮等惡性施工引起的地形變化及滑坡隱患缺乏大視野的觀測， 無法對成百上千公里縱深的線路走廊進行直觀的管理。
由于輸電線路呈線狀分布、有距離長、桿塔分散的開放式運行環(huán)境等空間 分布特性，運行中除把握設(shè)備本體狀態(tài)的同時，還要充分關(guān)注線路通道的外部 環(huán)境因素。借助地理信息技術(shù)(Geographic Information System,簡稱GIS), 將輸配電線路、供用電設(shè)備及地理環(huán)境以圖文并茂的形式準確、直觀的展現(xiàn)出來為電力企業(yè)的輸配線路、設(shè)備維護管理提供了高效手段。由于輸電線路是位 于地理空間中的人工構(gòu)建物，其線路距離長，通過地區(qū)的地理條件比較復(fù)雜， 與眾多電力線路和通訊線路交叉跨越，并且通過居民區(qū)、采石場及高山滑坡、 河流不穩(wěn)定區(qū)域和其它特殊區(qū)域。輸電線路及其桿塔位置與地理空間位置密切 相關(guān)，特別是在垂直方向上的層次信息尤為重要，這使得二維地理信息系統(tǒng)無 論在空間表現(xiàn)和分析能力等方式都具有很大的局限性，無法達到實際管理的需 求。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種超高壓輸電線路三維 可視化處理方法，通過飛行器搭載激光雷達測量系統(tǒng)獲取輸電線路沿線數(shù)據(jù)， 并進行三維可視化處理，為電力企業(yè)的設(shè)備維護管理提供了高效手段。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的超高壓輸電線路三維可^L化處理方法，包括 如下步驟
Sl:由飛行器攜帶激光雷達測量系統(tǒng)對輸電線路進行巡檢，同步采集至少 包括輸電線路走廊沿線的激光點云數(shù)據(jù)和數(shù)碼影像數(shù)據(jù)；
S2:對激光點云數(shù)據(jù)進行濾波、GPS解算和分類解算處理，制作生成數(shù)字 高程模型；對數(shù)碼影像數(shù)據(jù)進行糾偏處理，制作生成數(shù)字正射影像；利用激光 點云數(shù)據(jù)為參照，構(gòu)建地面物體的三維模型；
S3:根據(jù)步驟S2所得的數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像和地面物體的三維 模型，恢復(fù)輸電線路走廊三維場景。
進一步，步驟S3之后還包括如下步驟
S4:接收雷電系統(tǒng)數(shù)據(jù)，在輸電線路通道的三維數(shù)據(jù)模型中標(biāo)示雷擊位置； 進一步，步驟S3之后還包括如下步驟
S5:進行行波故障點的定位檢測，并在三維場景中定位行波故障點； 進一步，步驟S3之后還包括如下步驟S6:輸入輸電線路設(shè)備屬性參數(shù)，并根據(jù)查詢，在輸電線路走廊三維場景 中顯示。
進一步，步驟S3之后還包括如下步驟
S7:對當(dāng)前數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進行分析，模擬樹木長勢。
本發(fā)明還提供一種超高壓輸電線路三維可視化處理系統(tǒng)，包括
三維數(shù)據(jù)模型生成模塊，接收激光雷達測量系統(tǒng)獲得的數(shù)碼影像數(shù)據(jù)和激 光點云數(shù)據(jù)，生成輸電線路走廊三維場景；
三維數(shù)據(jù)模型可視化操作模塊，用于對輸電線路通道的三維數(shù)據(jù)模型進行 三維可視化操作。
進一步，所述三維操作包括瀏覽、漫游、縮放、旋轉(zhuǎn)及模擬飛行；
進一步，還包括
三維量測模塊，用于通過對激光點云數(shù)據(jù)進行分析，獲得地面物體高度、 輸電線路與地面物體距離和位置關(guān)系；
雷電定位模塊，接收雷電系統(tǒng)數(shù)據(jù)，在輸電線路通道的三維數(shù)據(jù)模型中進 行定位顯示；
搶修路線優(yōu)選模塊，根據(jù)損點位置，優(yōu)先最佳搶修線路，并在輸電線路通 道的三維數(shù)據(jù)模型中標(biāo)示出上山路口 ；
樹木長勢模擬模塊，對當(dāng)前數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進行分析，模擬樹木長勢； 模擬淹沒模塊，在輸電線路通道的三維數(shù)據(jù)模型中進行模擬淹沒，顯示洪 水災(zāi)害對輸電線路設(shè)備的影響；
下弧垂模擬模塊，用以模擬線路跨越；和/或
資料數(shù)據(jù)管理模塊，用以輸入和管理設(shè)備數(shù)據(jù)、巡查數(shù)據(jù)和檢修數(shù)據(jù)；
進一步，還包括在線監(jiān)測展示模塊，用于接收桿塔應(yīng)力監(jiān)視系統(tǒng)、導(dǎo)線舞 動預(yù)警系統(tǒng)、在線測溫系統(tǒng)、冰雪監(jiān)視系統(tǒng)以及在線圖象、視頻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)， 進行綜合展示；進一步，還包括數(shù)據(jù)接口模塊，用于其它系統(tǒng)訪問本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明提出了 一種超高壓輸電線路三維可視化處理方法和處理系統(tǒng)，通過 機載激光雷達測量系統(tǒng)，同步釆集輸電線路走廊沿線激光點云數(shù)據(jù)和數(shù)碼影像 數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)加工處理和三維建模后，結(jié)合線路設(shè)計參數(shù)、運行參數(shù)進行三維 可視化處理與專業(yè)分析，為電力企業(yè)的輸電線路維護管理提供了高效手段以機 載激光雷達技術(shù)快速獲取三維數(shù)據(jù)和數(shù)碼影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，生成輸電線路通道 的三維數(shù)據(jù)模型，可對輸電線路通道的三維數(shù)據(jù)模型進行瀏覽、漫游、縮放、 旋轉(zhuǎn)及模擬飛行等三維操作，可以真實、準確地對輸電線路走廊的地形地貌、 線路設(shè)備及周邊建筑、地理環(huán)境、設(shè)施等三維信息進行模擬和再現(xiàn)，實現(xiàn)輸電 線路全方位安全監(jiān)控，為輸電線路運行統(tǒng)計、事故搶險、抗擊自然災(zāi)害提供科 學(xué)的決策分析手段，提升輸電線路設(shè)備維護、運行管理水平。為今后繼續(xù)開展 輸電線路狀態(tài)檢修，全面提高輸電線路健康水平和運行水平，提升抵御自然災(zāi) 害和外力破壞的能力，提高輸電線路的安全性、可靠性、運行率，降低檢修綜 合成本，確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行打下基礎(chǔ)。在進一步的技術(shù)方案中， 還可結(jié)合輸電線路重點部位的桿塔應(yīng)力監(jiān)視、導(dǎo)線舞動預(yù)警、在線測溫系統(tǒng)、 冰雪監(jiān)視及在線視頻、雷電定位、防盜報警等系統(tǒng)，把輸電線路相關(guān)的各種空 間數(shù)據(jù)、屬性信息、在線監(jiān)測數(shù)據(jù)有效組織起來，進行綜合管理。
本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標(biāo)，和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行 闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是 顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點 可以通過下面的說明書，權(quán)利要求書，以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和 獲得。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本
發(fā)明作進一步的詳細描述圖1示出了超高壓輸電線路三維可視化處理方法流程示意圖； 圖2示出了超高壓輸電線路三維可視化處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。
參見圖1，超高壓輸電線路三維可視化處理方法，包括如下步驟
Sl:由飛行器攜帶激光雷達測量系統(tǒng)對輸電線路進行巡^r，所述激光雷達 測量系統(tǒng)包括包括GPS定位系統(tǒng)、激光掃描測距系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，獲得輸 電線路沿線的數(shù)碼影像數(shù)據(jù)、激光點云數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)；
S2:對激光點云數(shù)據(jù)進行濾波，并結(jié)合GPS數(shù)據(jù)進行分類解算，生成能證 實反映地表形狀細節(jié)的數(shù)字高程模型(DEM);
利用激光點云數(shù)據(jù)為參照，構(gòu)建地面物體的三維模型，如線路、建筑、 植被的三維模型；
對數(shù)碼影像數(shù)據(jù)進行糾偏處理，生成數(shù)字正射影像； S3:根據(jù)步驟S2所得的數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像和地面物體的三維 模型，恢復(fù)輸電線路走廊三維場景；
還包括對輸電線路通道的三維數(shù)據(jù)模型進行三維可視化操作和如步驟 S4-S7的管理、分析處理
S4:接收雷電系統(tǒng)數(shù)據(jù)，在輸電線路通道的三維數(shù)據(jù)模型中標(biāo)示雷擊位置；
S5:進行行波故障點的定位檢測，并在三維場景中定位行波故障點；
S6:輸入輸電線路設(shè)備屬性參數(shù)，并根據(jù)查詢，在輸電線路走廊三維場景 中顯示。
S7:對當(dāng)前數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進行分析，模擬樹木長勢。 參見圖2，超高壓輸電線路三維可視化處理系統(tǒng)，包括 三維數(shù)據(jù)^^莫型生成模塊，接收激光雷達測量系統(tǒng)獲得的數(shù)碼影像數(shù)據(jù)和激光點云數(shù)據(jù)，生成輸電線路走廊三維場景；
三維數(shù)據(jù)模型可視化操作模塊，用于對輸電線路通道的三維數(shù)據(jù)模型進行
三維可視化操作；
三維量測模塊，由于激光點云數(shù)據(jù)密集，通過對激光點云數(shù)據(jù)進行分析， 獲得地面物體高度、輸電線路與地面物體距離和位置關(guān)系；
雷電定位模塊，接收雷電系統(tǒng)數(shù)據(jù)，在輸電線路通道的三維數(shù)據(jù)模型中進 行定位顯示；
搶修路線優(yōu)選模塊，根據(jù)損點位置，優(yōu)先最佳搶修線路，并在輸電線路通 道的三維數(shù)據(jù)模型中標(biāo)示出上山路口 ；
樹木長勢模擬模塊，對當(dāng)前數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進行分析，模擬樹木長勢，為 樹木砍伐提供依據(jù)；
模擬淹沒模塊，在輸電線路通道的三維數(shù)據(jù)模型中進行模擬淹沒，顯示洪 水災(zāi)害對輸電線蹈4殳備的影響；
下弧垂模擬模塊，用以模擬線路跨越；和/或
資料數(shù)據(jù)管理模塊，用以輸入和管理設(shè)備數(shù)據(jù)、巡查數(shù)據(jù)和檢修數(shù)據(jù)，其 中設(shè)備數(shù)據(jù)包括線路的電壓等級、連接方式、起止點、回路數(shù)、路徑長度、導(dǎo) 線型號等設(shè)備屬性，巡查數(shù)據(jù)和檢修數(shù)據(jù)包括線路運行管理的有關(guān)規(guī)程規(guī)定、 技術(shù)生產(chǎn)指標(biāo)圖表、線路缺損、消缺、維護、檢修技術(shù)記錄及統(tǒng)計等，可結(jié)合 輸電線路通道的三維數(shù)據(jù)模型，形象地提供歷史上發(fā)生事故的類型、次數(shù)和位 置等信息；
在線監(jiān)測展示模塊，用于接收桿塔應(yīng)力監(jiān)視系統(tǒng)、導(dǎo)線舞動預(yù)警系統(tǒng)、在 線測溫系統(tǒng)、水雪監(jiān)視系統(tǒng)以及在線圖象、視頻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，進行綜合展示；
數(shù)據(jù)接口模塊，用于其它系統(tǒng)訪問本系統(tǒng)的相關(guān)三維數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)。
還可結(jié)合對應(yīng)的二維GIS系統(tǒng)，在三維和二維系統(tǒng)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)互動，通過 二維圖上的精確定位來實現(xiàn)桿塔、線路等設(shè)備管理和維護。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和 范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技 術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.超高壓輸電線路三維可視化處理方法，包括如下步驟S1由飛行器攜帶激光雷達測量系統(tǒng)對輸電線路進行巡檢，同步采集至少包括輸電線路走廊沿線的激光點云數(shù)據(jù)和數(shù)碼影像數(shù)據(jù)；S2對激光點云數(shù)據(jù)進行濾波、GPS解算和分類解算處理，制作生成數(shù)字高程模型；對數(shù)碼影像數(shù)據(jù)進行糾偏處理，制作生成數(shù)字正射影像；利用激光點云數(shù)據(jù)為參照，構(gòu)建地面物體的三維模型；S3根據(jù)步驟S2所得的數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像和地面物體的三維模型，恢復(fù)輸電線路走廊三維場景。
2. 如權(quán)利要求l所述的超高壓輸電線路三維可視化處理方法，其特征在于' 還包括如下步驟S4:接收雷電系統(tǒng)數(shù)據(jù)，在輸電線路通道的三維數(shù)據(jù)模型中標(biāo)示雷擊位置。
3. 如權(quán)利要求1所述的超高壓輸電線路三維可視化處理方法，其特征在于 還包括如下步驟S5:進行行波故障點的定位檢測，并在三維場景中定位行波故障點。
4. 如權(quán)利要求3所述的超高壓輸電線路三維可視化處理方法，其特征在于 還包括如下步驟S6:輸入輸電線路設(shè)備屬性參數(shù)，并根據(jù)查詢，在輸電線路走廊三維場景 中顯示。
5. 如權(quán)利要求4所述的超高壓輸電線路三維可視化處理方法，其特征在于 還包括如下步驟S7:對當(dāng)前數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進行分析，模擬樹木長勢。
6. 超高壓輸電線路三維可視化處理系統(tǒng)，其特征在于包括 三維數(shù)據(jù)模型生成模塊，接收激光雷達測量系統(tǒng)獲得的數(shù)碼影像數(shù)據(jù)和激光點云數(shù)據(jù)，生成輸電線路走廊三維場景；三維數(shù)據(jù)模型可視化操作模塊，用于對輸電線路通道的三維數(shù)據(jù)模型進行 三維可視化操作。
7. 如權(quán)利要求6所述的超高壓輸電線路三維可視化處理系統(tǒng)，其特征在于 所述三維操作包括瀏覽、漫游、縮放、旋轉(zhuǎn)及模擬飛行。
8. 如權(quán)利要求6所述的超高壓輸電線路三維可視化處理系統(tǒng)，其特征在于 還包括三維量測模塊，用于通過對激光點云數(shù)據(jù)進行分析，獲得地面物體高度、 輸電線路與地面物體距離和位置關(guān)系；雷電定位模塊，接收雷電系統(tǒng)數(shù)據(jù)，在輸電線路通道的三維數(shù)據(jù)模型中進 行定位顯示；搶修路線優(yōu)選模塊，根據(jù)損點位置，優(yōu)先最佳搶修線路，并在輸電線路通 道的三維數(shù)據(jù)模型中標(biāo)示出上山路口 ；樹木長勢模擬模塊，對當(dāng)前數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進行分析，模擬樹木長勢； 模擬淹沒模塊，在輸電線路通道的三維數(shù)據(jù)模型中進行模擬淹沒，顯示洪 水災(zāi)害對輸電線路設(shè)備的影響；下弧垂模擬模塊，用以模擬線路跨越；和/或資料數(shù)據(jù)管理模塊，用以輸入和管理設(shè)備數(shù)據(jù)、巡查數(shù)據(jù)和檢修數(shù)據(jù)。
9. 如權(quán)利要求6所述的超高壓輸電線路三維可視化處理系統(tǒng)，其特征在于 還包括在線監(jiān)測展示模塊，用于接收桿塔應(yīng)力監(jiān)視系統(tǒng)、導(dǎo)線舞動預(yù)警系統(tǒng)、 在線測溫系統(tǒng)、冰雪監(jiān)視系統(tǒng)以及在線圖象、視頻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，進行綜合展示。
10. 如權(quán)利要求6所述的超高壓輸電線路三維可視化處理系統(tǒng)，其特征在 于還包括數(shù)據(jù)接口模塊，用于其它系統(tǒng)訪問本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種超高壓輸電線路三維可視化處理方法，通過機載激光雷達測量系統(tǒng)，同步采集輸電線路走廊沿線激光點云數(shù)據(jù)和數(shù)碼影像數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)加工處理和三維建模后，可結(jié)合線路設(shè)計參數(shù)、運行參數(shù)進行三維可視化處理與專業(yè)分析，為電力企業(yè)的輸電線路維護管理提供了高效手段；本發(fā)明還提供一種超高壓輸電線路三維可視化處理系統(tǒng)，包括三維數(shù)據(jù)模型生成模塊，接收激光雷達測量系統(tǒng)獲得的數(shù)碼影像數(shù)據(jù)和激光點云數(shù)據(jù)，生成輸電線路走廊三維場景；三維數(shù)據(jù)模型可視化操作模塊，用于對輸電線路通道的三維數(shù)據(jù)模型進行三維可視化操作。
文檔編號H02G1/02GK101621191SQ20091010455
公開日2010年1月6日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月6日
發(fā)明者真 吳, 楊國建, 晉 高 申請人:重慶市電力公司超高壓局