激光雷达测量技术在电网工程中的总体应用思路

§6.2　激光雷达测量技术在电网工程中的总体应用思路

电网是一个跨越大区域的工程，从电网的规划、勘测、设计、施工，到运营、管理、维护、营销、决策分析等，都对区域性空间信息有着强烈的需求。激光雷达测量技术由于其具有精度高、全三维特性，从而为电网设计和管理的精细化、科学化及高效化提供空间数据支持。

输电线路是电网的最重要组成部分，而线路走廊的地形、地貌、地物都对线路的建设和安全运行产生重大的影响，是线路设计和管理最为关注的区域。目前，电力线路走廊空间数据采集手段主要有人工测绘、航测和遥感等，这些手段在各个环节都发挥了重要的作用。但不论是电网设计单位，还是电网运行管理单位，都需要不断提高工作效率和工程质量，以降低工程造价和管理成本，因此对数据获取手段也相应地提出了更高要求。

机载激光雷达测量技术可以快速对线路走廊进行高精度三维测量，从而为输电线路的设计、运行、维护、管理企业和专业人员提供更快速、更高效和更科学的手段。采用激光雷达测量系统，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，进而获得高精度三维线路走廊地形地貌、线路设施设备，以及走廊地物的精确三维空间信息，包括杆塔、挂线点位置、电线弧垂，树木、建筑物等，从而为电力线路规划设计、运行维护提供高精度测量数据成果。

目前，激光雷达测量技术在一些发达国家的电网工程中应用已经比较多，相对成熟，而国内近几年才开始起步。根据我们近几年来的摸索和尝试，结合中国实际情况，提出如图6-1所示的激光雷达测量技术在电网工程中的应用思路。

图6-1　激光雷达测量技术在输电线路中的应用思路示意图

图6-1所示的应用思路，具体从以下几个方面进行描述:

6.2.1　新建线路的规划设计

在线路设计阶段，需要在初步选定的线路走廊的一定宽度范围内进行高精度的三维测量，以进行线路路径和杆塔定位的优化，尽最大程度地降低建设投资。对于输电线路走廊的测量手段，目前国内普遍采用工测方式，其工作量大，效率低，只有超高压线路和部分高压线路在施工图设计阶段采用航空摄影测量。航空摄影测量相较于工测来说是一个大的突破，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。

激光雷达测量技术高效采集的线路走廊三维数据精度高、信息丰富、数据使用方便，并能大大减少外业工作量，从而提高了设计效率和成果质量。

6.2.2　已建线路的巡检和分析

对于已建成线路的安全巡检，普遍采用常规人工巡查方法，这种方法存在许多限制影响因素和问题，如巡检效率、人员安全等。近年来，国内一些超高压公司已经开始利用直升机搭载红外线摄影仪、数码摄像机和数码相机等设备开展巡检工作，这种方式容易发现杆塔和线路的潜在缺陷(如局部过热、缺损、绝缘串碎裂等)，通过及时处理，可以大大提高电网的运行维护效率和安全保障能力。

如果在直升机上搭载激光雷达设备，还可以快速对线路走廊进行高精度三维测量，从而实现对危险地物(如树、房屋和交叉跨越等)到导线的距离量测、线路的线间距离量测、塔基地形变化检测等，更深入的还可用于线路增容分析、磁干扰分析等。这些应用的核心理念都是利用激光雷达测量技术的高精度三维测量特性，将线路走廊地形、地貌、地物和线路设施设备等的三维空间信息在计算机中重建，然后利用各种专业模型和算法进行分析。

由此可见，激光雷达测量技术与红外摄像、数码摄像等技术相结合，可以获得线路走廊更准确、更翔实和更全面的信息，是较理想的线路巡检手段。

6.2.3　输电线路三维可视化管理

对于新建线路，如果在勘测设计阶段采用了激光雷达测量技术，可以基于激光雷达数据和线路勘测设计成果制作输电线路三维可视化管理系统，直接提交给线路运行维护单位使用。但由于目前国内的电网工程建设流程中，激光雷达测量技术数据只是设计人员使用，没有进入后续的管理、运行维护阶段，所以我们提出“输电线路勘测设计成果数字化移交”概念，使激光雷达测量技术数据的价值由输电线路的设计阶段向后续的运行维护各个阶段延伸，从而发挥其更大的作用和价值。

对于已建线路，在巡检过程中利用激光雷达测量技术采集线路走廊高精度三维数据，可以进行高精度三维量测(如危险点检测、不同工况的模拟分析等)，为线路安全运行提供保障和支撑;同时基于这些数据进行三维化建模，并录入相关的属性信息，即可以用于输电线路三维可视化管理，并可以不断地得到更新。

综上所述，激光雷达测量技术在电网工程中的应用思路，就是在新建线路或已建线路中采用激光雷达测量技术，以节省电网建设投资、提高电网管理水平为目标，深入挖掘其数据价值，以贯通的数据流为主线，通过“数字化移交”实现二者无缝融合，搭建一体化的数字化电网。