本發(fā)明涉及一種三維全景數(shù)字化輸電線路施桿塔排位方法，屬于電力工業(yè)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

三維激光掃描技術(shù)是一項革命性的測繪手段，在當今信息組合大爆炸、大數(shù)據(jù)技術(shù)逐漸成熟的背景下，如何能在高壓輸電線路工程設計中正確使用三維激光掃描技術(shù)是一項極具現(xiàn)實意義的課題。由于三維激光掃描技術(shù)的技術(shù)、操作和設備都是別具一格，不同于傳統(tǒng)二維測量方式，想要在具體工程領(lǐng)域的成熟應用，就需要不斷的探索和實踐。目前，國內(nèi)還沒有任何設計單位能夠規(guī)范地使用三維激光掃描技術(shù)進行輸電線路的三維設計，以獲取豐富全面詳細的線路地形空間信息。有些設計單位開始進行研究，花大量人力、物力和財力，使用航測三維測量方式，或者租用三維掃描設備，不但耗費極大地金錢資源，而且還極其浪費人力資源，并不能合理廉價地取得三維地形圖。

由于線路工程越來越長、覆蓋范圍越來越大、地形越來越復雜，很多設計單位都開始研究線路施工圖設計的三維設計方式。目前，在線路工程的規(guī)劃可研、初設等階段三維方式已經(jīng)開始逐漸成熟，但是施工圖的三維設計還沒有真正實現(xiàn)。有些是花很大代價取得了三維地形圖，卻只是用于匯報工作，無法真正利用于實際設計；而另一些單位，他們開始思考如何讓實現(xiàn)施工圖的三維設計，但是其中的設計方式其實還是利用傳統(tǒng)二維模式，是基于平斷面圖基礎(chǔ)上的。輸電線路的施工圖三維設計之所以不能實現(xiàn)，究其主要原因，就是桿塔排位不能真正實現(xiàn)三維模式，無論是致力于研究三維設計的設計院，還是投資三維設計的各個大的電力軟件設計公司，在進行桿塔排位時，實際上還是沿用傳統(tǒng)的二維模式，即使花大量人力物力取得三維地形圖，實際上進行三維設計時還是要人工提取地形圖上的斷面圖進行桿塔排位。綜上所述，現(xiàn)今還沒有一種三維全景數(shù)字化輸電線路桿塔排位方法的先例。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供準確、高效、全面的三維全景數(shù)字化輸電線路桿塔排位方法。本發(fā)明適用于任意電壓等級的輸電工程設計，涵蓋線路電氣、線路結(jié)構(gòu)兩方面設計內(nèi)容。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種三維全景數(shù)字化輸電線路桿塔排位方法，包括步驟如下：

1)利用三維激光掃描對地形地貌進行三維全景掃描，并按照施工圖設計精度要求獲取三維點云數(shù)據(jù)，得到三維數(shù)字地形圖，完全杜絕傳統(tǒng)測量模式中的錯、漏、誤測等缺點；

2)根據(jù)設計規(guī)程交跨物電氣距離要求，對上述三維數(shù)字地形圖進行地物分層，賦予不同地物層內(nèi)的點不同屬性，分別進行計算；人工選取地物敏感區(qū)域，賦予特別屬性，校核計算時進行特殊處理；

3)利用三維激光掃描設備對輸電線路各種設備進行高分辨率掃描，準確獲取各設備的全方位信息，包括尺寸、形狀、質(zhì)地和顏色，導入各設備的生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)；對于無法掃描得到信息的，人工導入通用設計的參數(shù)內(nèi)容，例如各種基礎(chǔ)、護坡等設施，人工導入通用設計的參數(shù)內(nèi)容，包括尺寸、形狀、設計參數(shù)等全面的信息；最終形成輸電線路數(shù)字化電力設備數(shù)據(jù)庫，在權(quán)限下交互修改完善，三維立體圖像與數(shù)據(jù)互相關(guān)聯(lián)，即時顯示，還與三維數(shù)字地形圖拼接利用；

4)根據(jù)不同地區(qū)的氣候特點，形成氣象條件數(shù)據(jù)庫；包括各種微氣象；

5)在分層后的三維數(shù)字地形圖上進行桿塔排位設計，分不同氣象條件、不同地物屬性分別進行碰撞校核計算，實時顯示導線、金具串、絕緣子等設備在不同運行工況下的狀態(tài)；利用穿戴設備，真實感受空間方位變化、高差變化、溫度變化、風速變化信息，根據(jù)上述信息，身臨其境般進行桿塔高低腿、基礎(chǔ)、接地、護坡等線路結(jié)構(gòu)設計；在三維全景數(shù)字化桿塔排位基礎(chǔ)上，最終完成整個工程的施工圖設計內(nèi)容。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟1)中，利用三維激光掃描對地形地貌進行三維全景掃描的方法包括：

1-1)設定掃描參數(shù)：分辨率、站站距離、控制點距離、三維坐標點的采集方式；

1-2)設定掃描策略；針對不對障礙物設定不同的掃描密度和重點，重要的要用高分辨率；標靶的數(shù)量、位置，要同時保證效率和準確率；

1-3)控制點測量精度控制；控制點坐標用來將相對坐標轉(zhuǎn)化為大地坐標，他的準確度與后期設計質(zhì)量息息相關(guān)。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1、本發(fā)明優(yōu)化路徑選擇，減少民事協(xié)調(diào)糾紛，大大提高設計效率；

2、本發(fā)明高準確率、高效率進行桿塔排位，合理安排桿塔的呼高、檔距，提高輸電線路工程建設的可靠性和經(jīng)濟性；

3、本發(fā)明引入電氣距離碰撞校核方式，從空間三維的角度把握線路的電氣安全距離，不同運行工況下進行碰撞校核，從根本上提高設計質(zhì)量，減少設計失誤；

4、本發(fā)明的金具串設計、跳線設計、桿塔設計、基礎(chǔ)設計、接地設計、護坡設計等內(nèi)容，都是三維全景立體化設計方式，準確度高，速度快，為后期精細準確統(tǒng)計物資物料打下良好基礎(chǔ)，避免人財物資源浪費，提高輸電線路工程經(jīng)濟性，最終達到優(yōu)化線路工程質(zhì)量控制、造價控制與工期控制的目的；

5、本發(fā)明真正實現(xiàn)了輸電工程的三維設計方法，設計校核用的地形圖完全真實反映工程實際，設計方案即是施工后的真實場景，大大提高了設計質(zhì)量，節(jié)省了人力物力，在國際輸電設計領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了質(zhì)的突破，是技術(shù)領(lǐng)域的革命性進步。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做詳細的說明，但不限于此。

實施例1、

本實施例用于110kV輸電線路工程的桿塔排位，該輸電線路工程跨越區(qū)域大，經(jīng)過地區(qū)地物信息豐富，路徑走廊在100左右，重點考慮因素：樹木、建筑物、電力線、鐵路、管道等地物的空間信息測量。

一種三維全景數(shù)字化輸電線路桿塔排位方法，包括步驟如下：

1)利用三維激光掃描對地形地貌進行三維全景掃描，并按照施工圖設計精度要求獲取三維點云數(shù)據(jù)，得到三維數(shù)字地形圖，完全杜絕傳統(tǒng)測量模式中的錯、漏、誤測等缺點；

2)根據(jù)設計規(guī)程交跨物電氣距離要求，對上述三維數(shù)字地形圖進行地物分層，賦予不同地物層內(nèi)的點不同屬性，可分別進行計算；人工選取地物敏感區(qū)域，賦予特別屬性，校核計算時可進行特殊處理；

3)利用三維激光掃描設備對輸電線路各種設備進行高分辨率掃描，準確獲取各設備的尺寸、形狀、質(zhì)地、顏色等全方位信息，導入各設備的生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)；對于無法掃描得到信息的，例如各種基礎(chǔ)、護坡等設施，人工導入通用設計的參數(shù)內(nèi)容，包括尺寸、形狀、設計參數(shù)等全面的信息；最終形成輸電線路數(shù)字化電力設備數(shù)據(jù)庫，可在權(quán)限下交互修改完善，三維立體圖像與數(shù)據(jù)互相關(guān)聯(lián)，即時顯示，可與三維數(shù)字地形圖拼接利用；

4)根據(jù)不同地區(qū)的氣候特點，形成氣象條件數(shù)據(jù)庫，包括各種微氣象；

5)在分層后的三維數(shù)字地形圖上進行桿塔排位設計，分不同氣象條件、不同地物屬性分別進行碰撞校核計算，實時顯示導線、金具串、絕緣子等設備在不同運行工況下的狀態(tài)；利用穿戴設備，真實感受空間方位變化、高差變化、溫度變化、風速變化等信息，根據(jù)這些信息，身臨其境般進行桿塔高低腿、基礎(chǔ)、接地、護坡等線路結(jié)構(gòu)設計；最終完成整條線路的施工圖設計內(nèi)容。

所述步驟1)中，利用三維激光掃描對地形地貌進行三維全景掃描的方法包括：

1-1)設定掃描參數(shù)：分辨率、站站距離、控制點距離、三維坐標點的采集方式；

1-2)設定掃描策略；針對不對障礙物設定不同的掃描密度和重點，重要的要用高分辨率；標靶的數(shù)量、位置，要同時保證效率和準確率；

1-3)控制點測量精度控制；控制點坐標用來將相對坐標轉(zhuǎn)化為大地坐標，他的準確度與后期設計質(zhì)量息息相關(guān)。

本發(fā)明從數(shù)據(jù)根本上下手，不對點云數(shù)據(jù)進行模型化、渲染，而是考慮根據(jù)設計規(guī)程電氣距離要求，將點云數(shù)據(jù)直接授予不同的計算屬性(由于各種地物交跨電氣安全距離不同，計算方法也不同)，原封不動的導入到設計軟件，以合適的算法提取上面障礙物的敏感點，用于線路的電氣碰撞校核，保證桿塔排位的合理性、經(jīng)濟性，進而實現(xiàn)整個輸電線路的施工圖設計。由此形成的部分地物屬性分層于表1。

表1部分地物屬性分層

實施例2：

本實施例用于220kV輸電線路工程的桿塔排位，與實施例1不同的是：該輸電線路所經(jīng)地區(qū)主要為山區(qū)，地勢起伏嚴重，樹木較多，重點考慮因素：樹木砍伐、桿塔高低腿設計、絕緣子倒掛、直線塔上拔、護坡工程量等設計重點。

需在桿塔排位完成以后，利用穿戴設備仔細對樹木砍伐數(shù)量、絕緣子角度、桿塔水平及垂直檔距進行仔細校核、認真確認，確保設計質(zhì)量，杜絕失誤。

實施例3：

本實施例用于10kV配電線路工程的桿塔排位，與實施例一不同的是：該輸電線路所經(jīng)地區(qū)位于市區(qū)，地勢平坦，綠化帶樹木較多，通訊線及建筑物較多，重點考慮因素：樹木砍伐、管線避讓、建筑物安全距離、美觀等問題。

需在桿塔排位完成以后，利用穿戴設備仔細對樹木砍伐數(shù)量、管線空間方位、建筑物安全距離進行仔細校核、認真確認，調(diào)整桿塔位置，確保設計質(zhì)量，提高美觀程度。