岩土工程�勘测激光雷达在电力线路工程勘测设计中的应用*收稿日期:2006�07�10�作者简介:陈功(1979�),硕士,现从事电力勘测设计工作。激光雷达在电力线路工程勘测设计中的应用陈�功,程正逢,石克勤,张�健,龙�维(中南电力设计院,湖北�武汉�430071)摘�要:现阶段采取传统的航空摄影测量方式的超高压电力线路测量,仍存在无法穿透植被覆盖地区直接获得地面高程,也不能准确测量植被高度的问题。激光雷达是20世纪最重要的技术之一。由于激光雷达能够穿透植被覆盖层,而且有的激光系统集成GPS、IMU等设备,可以快速获取地形、地貌数据,获取植被高度数据,是工程测绘的全新手段。中南电力设计院于2006年5月在罗平至百色二回500kV紧凑型输电线路勘测设计工程中,运用激光雷达技术进行了生产实验,并且同常规勘测设计模式进行比较,实践结果表明激光雷达系统的精度基本能够达到设计要求,取得了较好的效果。关键词:激光雷达;断面;全球定位系统;惯性制导仪�中图分类号:P2���文献标志码:B���文章编号:1671�9913(2006)05�0053�04TheApplicationofLIDARinSurveyingandDesignofPowerLineCHENGong,CHENGZheng�feng,SHIKe�qin,ZHANGJian,LONGWei(CentralSouthernElectricPowerDesignInstitute,Wuhan�430071,China)Abstract:Intheseyears,thesurveyingofpowerlinemainlyadoptstheairphotogrammetry�Buttherearesomeproblemsunresolvedthatvegetariancannotbepenetratedandtheinformationofheightcannotbegotten�LIDARisoneofmostimportantinventionsin21st�BecauseLIDARcanpenetratethevegetarianandreachthegroundwhichin�tegrateGPS,IMU,itcanfastgettheallkindgeographyinformation�Recently,manyexpertsfocusonhowtomakeLIDARworkinthedesignofpowerlines�TheCSEPDImakesexperimentinMay,2006,andtheresultindicatetheexcellentperformanceandpotentiality�Keywords:LIDAR;profile;GPS;inertialmeasurementunit�1�激光雷达测量系统基本原理1�1�激光雷达测量原理激光雷达使用的是由激光器发射的红外线,或可见光、紫外光。激光是以3108m/s的速度传播的。当来自激光器的激光射到一个物体的表面时,其中一部分的光会被反射回去,被激光雷达配备的接收器所接收。当仪器计算出光由激光器射出并返回到接收器的时间2t后,那么,激光器到反射物体的距离=光速(c)时间(2t)/2,即距离=ct,再结合激光扫描仪的姿态数据,即可得到测点的三维坐标。如果物体的表面高低不平,在地面使用三维激光扫描仪,可获得反射物体的表面形貌图;使用机载激光雷达系统时,可以获取高精度的数字高程模型。53激光雷达在电力线路工程勘测设计中的应用岩土工程�勘测1�2�激光雷达系统构成机载激光雷达系统通常由以下几个部分组成:激光器,光学系统(通常为摆动扫描系统或转动扫描系统),接收器(通常使用光电倍增管),GPS,IMU(InertialMeasurementUni,t惯性制导仪),飞行计划和管理系统,数据采集和存储系统。激光器对地面进行扫描,获得距离数据,是整个系统中的关键部分。在整个激光雷达系统中,GPS的功能有三项:其一,提供组合传感器在空中的准确位置数据,一般是传感器扫描行中心像元成像时刻主光学系统后节点的三维地理坐标。其二,与姿态测量装置(IMU)相结合,构成INS/GPS组合姿态测量装置,以便进行GPS和INS数据组合滤波,提高三轴姿态量测精度。其三,向导航显示系统提供飞机飞行时的三维位置数据,提高机上自动驾驶仪的领航精度,或使轻型飞机上人工驾驶准确地保持航线,实现高精度导航。姿态测量装置可以实时提供组合传感器主光学系统主光轴的姿态角,即俯仰角、侧滚角和航向角,以便与GPS定位数据结合起来,对激光扫描以及多波段影像数据(如果该系统集成多波段数码航摄仪)进行快速定位,从而保持各种数据在时空上一致。2�试验以及结果在电力线路设计过程中,地面高程信息对线路杆塔排位影响较大,排位主要依据平断面图,平断面图传统的测量方式是采取工程测量或者航测,工程测量方式耗时长,工作量大,而航测方式则常常受到植被覆盖的影响,无法得到地面的高程。现在利用高精度的DEM,可以直接获得断面图,精度高、速度快。进一步,可以考...
