摘要：无人机实景三维技术与激光雷达技术是目前较为先进的测绘技术手段，虽然二者都是采用无人机手段，但两项技术各有所长。二者互相结合能很好的解决电力线路工程测绘中遇到的多种实际问题。本文结合作者多年的电力线路工程测绘实践经验，来向读者分享无人机实景三维技术与激光扫描技术在电力线路工程中相互结合，互为补充的综合运用。

关键词：无人机实景三维技术；激光雷达技术；线路工程测绘；实践应用要点

一、电力线路工程的特点

电力线路工程测绘是指电力输电线路工程相关的测绘工作，可分为设计阶段的测绘、施工阶段以及运营阶段的测绘。

电力线路工程有工程项目呈线状分布，路线长度较长，从几公里到几十公里不等。电力线路往往需穿越崇山峻岭、泥沼河网、沙漠荒原等复杂环境，地形地势条件极度复杂，给测绘工作带来了极大困难与挑战。

二、电力线路工程测绘现状

电力线路在设计阶段，往往需要反复的修改。而电力线路传统的测绘手段采集的数据量较小、数据覆盖面狭窄、效率低，无法满足设计阶段的反复修改的需求。

传统的电力线路工程测绘，需要大量的人力和设备投入，作业条件艰辛，安全隐患丛生，滚石、毒虫、野兽等给作业人员的人身安全带来了极大的威胁。

电力线路运营阶段，也需要投入大量人力，沿线排查隐患，排查障碍物，电力线路作为带电体，其本身也严重威胁到了作业人员的人身安全。

因此迫切需要一种手段来提高效率，缩短设计周期，降低成本、降低安全隐患。

三、无人机实景三维技术与激光扫描技术简介

无人机实景三维技术是利用无人机搭载倾斜摄影镜头，从多角度对地面拍摄，进而利用相片建模软件对地面实景进行三维建模的一种新型测绘技术。该技术手段的成果是真实反应现状的、真彩着色的、连续不间断的三维实景模型，该项技术已经广泛运行于城市建设、城市管理、自然资源管理等多种领域。

激光雷达扫描技术，是利用无人机搭载激光雷达设备，通过激光雷达发射激光到被测物体或地面，激光经被测物体反射到雷达设备，激光雷达根据自身姿态信息及激光传输时间计算得到反射点的三维坐标。该技术所获得的成果是密集的点云数据，数据是离散的、不连续的，也可结合相片进行真彩着色。

激光雷达根据功率的不同，具备不同程度的穿透性。大功率的激光雷达，能较好的穿透地表的树木、草丛等植被，直接获取到地面数据。

四、无人机技术在电力线路工程中的应用实践

下面结合笔者的实际经验，从电力线路工程中几个方面的实际需求出发，讲述无人机相关技术如何来满足相关需求，应当采用哪种技术手段来满足该需求，以及无人机测绘技术相对与传统测绘技术所具备的显著优势。

（一）线路地形测绘

线路地形测绘是线路设计的基础工作。电力线路工程事关国计民生，线路设计过程，要考虑的因素繁多。地形能帮助设计人员初步解决线路路线布局、线路拆迁工作量估算、线路施工困难程度估算等问题。

无人机相关测绘技术的出现，为地形测绘提供了全新的选择。无人机实景三维技术与无人机激光雷达技术都可以满足地形测绘的需求。

实景三维建模技术，通过无人机现场拍摄相片建模，具备效率快、精度高、信息全面、时效性好等多种优势。所建立的三维模型，可以通过专业测绘软件，直接在电脑上对三维模型进行测绘，无需作业人员现场采点，大幅的降低了劳动强度。由于电力线路地形条件复杂，非常容易造成安全事故，因此，该技术手段也起到了减少项目的施工安全隐患，保障人身安全的作用。

无人机激光雷达扫描技术，也可满足地形测绘的需求。虽然激光扫描的成果为点云，但是由于密度较为密集，也能通过三维点云获取到足够的地形信息，从而完成地形图的测绘。该技术手段同样无需现场采点，只需要在电脑上使用专业测绘软件绘图即可。

激光雷达扫描技术相对于实景三维技术，效率更快。因为实景三维技术需要经历较为消耗计算机算力的空三解算和三维建模的过程，该过程也比较费时，而且容易失败。

无人机相对传统测绘，往往能实现更大范围的作业，而不会显著增加工期或成本。因此，在设计需要调整时，能有更好的适应性，在航飞作业时，充分预估可能在什么范围内调整，一次性飞完，设计便可在此范围内任意调整，而无需再次航飞。而传统测绘，线路一旦要调整，即需要按新的线路重新实测。

（二）线路数字高程模型（DEM）、数字表面模型（DSM）的构建

电力线路的设计，需要考虑杆塔之间的通视性、电力线与所跨越的地面、地物之间的距离等因素。通过构建数字高程模型和数字表面模型，能很好的满足上述需求，还可以实现可视化的三维设计。

数字高程模型的构建，宜采用激光雷达扫描技术来实现。尽管实景三维技术也能生成点云，但是由于其相片采集过程不具备植被穿透性，因此，所生成的点云往往不能反应真实的地面。

采用激光雷达扫描获取激光点云后，通过一定的算法，可以快速分类出地面点。通过密集的地面点，即可建立高精度的地面模型。

而数字表面模型则可任意选用二者之一，但是三维实景技术由于从多个方向采集相片，模型具有更多的细节。

（三）输电路线合理性验证和优化

基于无人机实景三维模型和三维激光电云数据的可视化、影像清晰、分辨率高、可量度性、色彩丰富等特点，可为输电线路路径的路线合理性验证的优化提供了更为真实、准确的数据。

结合专业线路设计软件，把实景三维模型和三维激光电云数据、杆、塔模型及输电线路径融合成一张图，由专业设计人员在模型上对输电线路径长度、交通条件、地形地貌、障碍设施、植被条件、跨越穿越条件、档距设计、施工安装、运行维护及相关规定进检查与评估，从而选择出一条最佳的线路。

由于该技术可以准确、真实反映输电线路周边环境的真实情况，使线路规划更优，有效控制了施工成本；使用实景三维模型和三维激光电云数据进行辅助设计可真实体现空间关系，达到现场模拟的效果，减小了工作人员外业实地考察的大量工作，提高了效率。

（四）线路工程量计算

电力线路工程工程量，除了杆塔、电力电缆之外，土石方工程、拆迁工程、树木砍伐等也是电力线路工程工作量的重要组成部分。

实景三维模型可以如同实地一般来勾绘并统计沿线的需要拆迁的建筑、需要砍伐的树木等，很方便的实现了工作量的统计。而利用激光点云所生成的数字高程模型结合设计数据，进行设计地形与实际地形的叠加，便能方便的计算各塔基的土石方工作量。

（五）电力线、杆塔隐患排查

电力线路运营阶段，由于自身张力、风力等因素影响，电力线往往出现断丝、掉落、接头松动等各种安全隐患，杆塔也可能出现松动、倾斜、断裂、绝缘子污染、破碎等安全隐患，而电力电力线路一旦出现安全隐患，轻则影响千家万户的电力供应，重则造成人民群众的生命财产损失。

在没有普及无人机的时代，电力工人沿着带电的电力线路逐一检查电力线的健康状态，普通人想想都觉得可怕。

现在，专用于电力行业的无人机，可以近距离靠近电力线路，无人机所搭载的摄像头，可以沿线对电力线路进行拍照、录像，成果即可以完成飞行任务后带回地面，传入计算机进行检视、分析，也可实时图传到地面，让地面人员有针对性的指挥无人机更进一步抵近观察。

电力线路安全隐患排查，通常无需采用实景三维技术，或者激光雷达技术，搭载摄像头采集线路相片和视频即可。

对于接头松动、断丝等影响电流通过的线路隐患，还可借助无人机搭载红外相机来进行排查，因为断丝、接头松动之处，在同等电流的情况下，发热量大于正常导线，因此局部温度相对较高，而热成像红外相机对温度有敏锐的感知能力，能更好的帮助发现隐患。

（六）电力线路障碍

电力线路大多数会穿越植被，随着时间推移，植被会不断长高，而电力线路由于重力、温度等影响，弧垂可能渐渐增大，使得电力线路与树木距离小于安全距离，或者直接接触到树木，导致电流传到到地面，造成安全事故。风力也可能使得电力线路发生偏移，使得电力线路接触到正常不会接触到的树木。

为了检查电力线路沿线的障碍物，通常需要周期性派人巡视。无人机、自动充电设备的出现，使得线路巡视可实现自动化作业。无人机可定期自动沿固定线路执行巡视任务，实时将成果传送到指挥中心进行判断。

五、无人机实景三维技术及激光雷达扫描技术在电力线路工程中的应用展望

无人机的出现已经给各行各业带来了巨大的改变，随着无人机载荷能力的不断提升，荷载本身的不断小型化、轻型化，电池续航能力的不断提升等相关技术的进步，无人机一定会给测绘、电力等各行各业带来更多的便捷、更高的效益。

随着人工智能技术的不断发展，无人机所采集的相片、视频、激光点云等数据，逐渐向着自动化识别、自动化分析的方向发展。人工智能与无人机实景三维、激光雷达、视频、照片、红外传感器等相结合，必将进一步降低人的劳动强度，解放生产力。

六、结语

一种技术手段可能能满足多种需求，但是也许其中有些需求用别的方法可能效果更好，新技术需要我们结合其自身特点以及实际需求来灵活运用。

当今世界的技术发展速度日新月异，谁也不能预料哪一天哪一项技术就会改变哪个行业或者让哪个行业消失。一招鲜吃遍天的年代已经一去不复返，技术的进步迫使从业者不断的扩展知识面，不断的学习新的技术，并应用于工作实际之中。作为现代化建设的主力军，更应积极创新、积极应用新技术，来提高生产效率。

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