CN106503301B - 一种三维全景数字化输电线路杆塔排位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三维全景数字化输电线路杆塔排位方法，包括步骤如下：1)利用三维激光扫描对地形地貌进行三维全景扫描，并按照施工图设计精度要求获取三维点云数据；2)根据设计规程交跨物电气距离要求，对上述三维数字地形图进行地物分层，赋予不同地物层内的点不同属性；3)利用三维激光扫描设备对输电线路各种设备进行高分辨率扫描，准确获取各设备的全方位信息；4)根据不同地区的气候特点，形成气象条件数据库；5)在分层后的三维数字地形图上进行杆塔排位设计，分不同气象条件、不同地物属性分别进行碰撞校核计算，最终完成整个工程的施工图设计内容。

Description

一种三维全景数字化输电线路杆塔排位方法

技术领域

本发明涉及一种三维全景数字化输电线路施杆塔排位方法，属于电力工业的技术领域。

背景技术

三维激光扫描技术是一项革命性的测绘手段，在当今信息组合大爆炸、大数据技术逐渐成熟的背景下，如何能在高压输电线路工程设计中正确使用三维激光扫描技术是一项极具现实意义的课题。由于三维激光扫描技术的技术、操作和设备都是别具一格，不同于传统二维测量方式，想要在具体工程领域的成熟应用，就需要不断的探索和实践。目前，国内还没有任何设计单位能够规范地使用三维激光扫描技术进行输电线路的三维设计，以获取丰富全面详细的线路地形空间信息。有些设计单位开始进行研究，花大量人力、物力和财力，使用航测三维测量方式，或者租用三维扫描设备，不但耗费极大地金钱资源，而且还极其浪费人力资源，并不能合理廉价地取得三维地形图。

由于线路工程越来越长、覆盖范围越来越大、地形越来越复杂，很多设计单位都开始研究线路施工图设计的三维设计方式。目前，在线路工程的规划可研、初设等阶段三维方式已经开始逐渐成熟，但是施工图的三维设计还没有真正实现。有些是花很大代价取得了三维地形图，却只是用于汇报工作，无法真正利用于实际设计；而另一些单位，他们开始思考如何让实现施工图的三维设计，但是其中的设计方式其实还是利用传统二维模式，是基于平断面图基础上的。输电线路的施工图三维设计之所以不能实现，究其主要原因，就是杆塔排位不能真正实现三维模式，无论是致力于研究三维设计的设计院，还是投资三维设计的各个大的电力软件设计公司，在进行杆塔排位时，实际上还是沿用传统的二维模式，即使花大量人力物力取得三维地形图，实际上进行三维设计时还是要人工提取地形图上的断面图进行杆塔排位。综上所述，现今还没有一种三维全景数字化输电线路杆塔排位方法的先例。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供准确、高效、全面的三维全景数字化输电线路杆塔排位方法。本发明适用于任意电压等级的输电工程设计，涵盖线路电气、线路结构两方面设计内容。

本发明的技术方案如下：

一种三维全景数字化输电线路杆塔排位方法，包括步骤如下：

1)利用三维激光扫描对地形地貌进行三维全景扫描，并按照施工图设计精度要求获取三维点云数据，得到三维数字地形图，完全杜绝传统测量模式中的错、漏、误测等缺点；

2)根据设计规程交跨物电气距离要求，对上述三维数字地形图进行地物分层，赋予不同地物层内的点不同属性，分别进行计算；人工选取地物敏感区域，赋予特别属性，校核计算时进行特殊处理；

3)利用三维激光扫描设备对输电线路各种设备进行高分辨率扫描，准确获取各设备的全方位信息，包括尺寸、形状、质地和颜色，导入各设备的生产技术参数；对于无法扫描得到信息的，人工导入通用设计的参数内容，例如各种基础、护坡等设施，人工导入通用设计的参数内容，包括尺寸、形状、设计参数等全面的信息；最终形成输电线路数字化电力设备数据库，在权限下交互修改完善，三维立体图像与数据互相关联，即时显示，还与三维数字地形图拼接利用；

4)根据不同地区的气候特点，形成气象条件数据库；包括各种微气象；

5)在分层后的三维数字地形图上进行杆塔排位设计，分不同气象条件、不同地物属性分别进行碰撞校核计算，实时显示导线、金具串、绝缘子等设备在不同运行工况下的状态；利用穿戴设备，真实感受空间方位变化、高差变化、温度变化、风速变化信息，根据上述信息，身临其境般进行杆塔高低腿、基础、接地、护坡等线路结构设计；在三维全景数字化杆塔排位基础上，最终完成整个工程的施工图设计内容。根据本发明优选的，所述步骤1)中，利用三维激光扫描对地形地貌进行三维全景扫描的方法包括：

1-1)设定扫描参数：分辨率、站站距离、控制点距离、三维坐标点的采集方式；

1-2)设定扫描策略；针对不对障碍物设定不同的扫描密度和重点，重要的要用高分辨率；标靶的数量、位置，要同时保证效率和准确率；

1-3)控制点测量精度控制；控制点坐标用来将相对坐标转化为大地坐标，它的准确度与后期设计质量息息相关。

本发明的优点在于：

1、本发明优化路径选择，减少民事协调纠纷，大大提高设计效率；

2、本发明高准确率、高效率进行杆塔排位，合理安排杆塔的呼高、档距，提高输电线路工程建设的可靠性和经济性；

3、本发明引入电气距离碰撞校核方式，从空间三维的角度把握线路的电气安全距离，不同运行工况下进行碰撞校核，从根本上提高设计质量，减少设计失误；

4、本发明的金具串设计、跳线设计、杆塔设计、基础设计、接地设计、护坡设计等内容，都是三维全景立体化设计方式，准确度高，速度快，为后期精细准确统计物资物料打下良好基础，避免人财物资源浪费，提高输电线路工程经济性，最终达到优化线路工程质量控制、造价控制与工期控制的目的；

5、本发明真正实现了输电工程的三维设计方法，设计校核用的地形图完全真实反映工程实际，设计方案即是施工后的真实场景，大大提高了设计质量，节省了人力物力，在国际输电设计领域实现了质的突破，是技术领域的革命性进步。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做详细的说明，但不限于此。

实施例1、

本实施例用于110kV输电线路工程的杆塔排位，该输电线路工程跨越区域大，经过地区地物信息丰富，路径走廊在100左右，重点考虑因素：树木、建筑物、电力线、铁路、管道等地物的空间信息测量。

一种三维全景数字化输电线路杆塔排位方法，包括步骤如下：

1)利用三维激光扫描对地形地貌进行三维全景扫描，并按照施工图设计精度要求获取三维点云数据，得到三维数字地形图，完全杜绝传统测量模式中的错、漏、误测等缺点；

2)根据设计规程交跨物电气距离要求，对上述三维数字地形图进行地物分层，赋予不同地物层内的点不同属性，可分别进行计算；人工选取地物敏感区域，赋予特别属性，校核计算时可进行特殊处理；

3)利用三维激光扫描设备对输电线路各种设备进行高分辨率扫描，准确获取各设备的尺寸、形状、质地、颜色等全方位信息，导入各设备的生产技术参数；对于无法扫描得到信息的，例如各种基础、护坡等设施，人工导入通用设计的参数内容，包括尺寸、形状、设计参数等全面的信息；最终形成输电线路数字化电力设备数据库，可在权限下交互修改完善，三维立体图像与数据互相关联，即时显示，可与三维数字地形图拼接利用；

4)根据不同地区的气候特点，形成气象条件数据库，包括各种微气象；

5)在分层后的三维数字地形图上进行杆塔排位设计，分不同气象条件、不同地物属性分别进行碰撞校核计算，实时显示导线、金具串、绝缘子等设备在不同运行工况下的状态；利用穿戴设备，真实感受空间方位变化、高差变化、温度变化、风速变化等信息，根据这些信息，身临其境般进行杆塔高低腿、基础、接地、护坡等线路结构设计；最终完成整条线路的施工图设计内容。

所述步骤1)中，利用三维激光扫描对地形地貌进行三维全景扫描的方法包括：

1-1)设定扫描参数：分辨率、站站距离、控制点距离、三维坐标点的采集方式；

1-2)设定扫描策略；针对不对障碍物设定不同的扫描密度和重点，重要的要用高分辨率；标靶的数量、位置，要同时保证效率和准确率；

1-3)控制点测量精度控制；控制点坐标用来将相对坐标转化为大地坐标，它的准确度与后期设计质量息息相关。

本发明从数据根本上下手，不对点云数据进行模型化、渲染，而是考虑根据设计规程电气距离要求，将点云数据直接授予不同的计算属性(由于各种地物交跨电气安全距离不同，计算方法也不同)，原封不动的导入到设计软件，以合适的算法提取上面障碍物的敏感点，用于线路的电气碰撞校核，保证杆塔排位的合理性、经济性，进而实现整个输电线路的施工图设计。由此形成的部分地物属性分层于表1。

表1部分地物属性分层

实施例2：

本实施例用于220kV输电线路工程的杆塔排位，与实施例1不同的是：该输电线路所经地区主要为山区，地势起伏严重，树木较多，重点考虑因素：树木砍伐、杆塔高低腿设计、绝缘子倒挂、直线塔上拔、护坡工程量等设计重点。

需在杆塔排位完成以后，利用穿戴设备仔细对树木砍伐数量、绝缘子角度、杆塔水平及垂直档距进行仔细校核、认真确认，确保设计质量，杜绝失误。

实施例3：

本实施例用于10kV配电线路工程的杆塔排位，与实施例一不同的是：该输电线路所经地区位于市区，地势平坦，绿化带树木较多，通讯线及建筑物较多，重点考虑因素：树木砍伐、管线避让、建筑物安全距离、美观等问题。

需在杆塔排位完成以后，利用穿戴设备仔细对树木砍伐数量、管线空间方位、建筑物安全距离进行仔细校核、认真确认，调整杆塔位置，确保设计质量，提高美观程度。

Claims (1)

1.一种三维全景数字化输电线路杆塔排位方法，其特征在于，该方法包括步骤如下：

1)利用三维激光扫描对地形地貌进行三维全景扫描，并按照施工图设计精度要求获取三维点云数据，得到三维数字地形图

2)根据设计规程交跨物电气距离要求，对上述三维数字地形图进行地物分层，赋予不同地物层内的点不同属性，分别进行计算；人工选取地物敏感区域，赋予特别属性，校核计算时进行特殊处理；

3)利用三维激光扫描设备对输电线路各种设备进行高分辨率扫描，准确获取各设备的全方位信息，包括尺寸、形状、质地和颜色，导入各设备的生产技术参数；对于无法扫描得到信息的，人工导入通用设计的参数内容；最终形成输电线路数字化电力设备数据库，在权限下交互修改完善，三维立体图像与数据互相关联，即时显示，还与三维数字地形图拼接利用；

4)根据不同地区的气候特点，形成气象条件数据库；

5)在分层后的三维数字地形图上进行杆塔排位设计，分不同气象条件、不同地物属性分别进行碰撞校核计算，实时显示导线、金具串、绝缘子等设备在不同运行工况下的状态；利用穿戴设备，真实感受空间方位变化、高差变化、温度变化、风速变化信息，根据上述信息，进行杆塔高低腿、基础、接地、护坡等线路结构设计；在三维全景数字化杆塔排位基础上，最终完成整个工程的施工图设计内容；所述步骤1)中，利用三维激光扫描对地形地貌进行三维全景扫描的方法包括：

1-1)设定扫描参数：分辨率、站站距离、控制点距离、三维坐标点的采集方式；

1-2)设定扫描策略；

1-3)控制点测量精度控制。