CN115828400A - 一种基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法和系统。该方法包括：获取待复验的输变电工程的基础验收数据，获取输变电工程的原始设计数据的BIM设计模型，构建BIM设计模型的点云BIM设计模型，获取卫星云图，构建输变电工程的三维卫星云图模型，计算杆塔高度和水平距离，根据三维卫星云图模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，点云BIM设计模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，确定输变电工程的云图验收结果，对输变电工程进行复验，能够有效的解决将准确性较低输变电工程的工程验收结果误报的质量问题，为线路安全运行带来根本保障。
Description
技术领域
本发明涉及输变电网技术领域，特别是涉及一种基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法及系统。
背景技术
为了满足日益增长的用电量需求，在加大电力建设中，架空输电线路基建质量直接影响着未来线路的安全运行。架空输电线路点多面广，施工过程中容易受到很多不确定因素的影响，很多工程因各种矛盾导致施工受阻，部分工序拖延时间长，影响施工质量，随着建设项目的急剧增加，施工技术评价手段不足所带来的施工质量问题也不可避免，尤其是一些小型的迁移改造，往往因被催促送电，导致对线路工程缺乏仔细深入地验收检查，从而遗留下部分缺陷和隐患，因此，有必要针对如何更准确的进行线路工程验收提出有效的解决方案。
中国专利申请（CN202110763294）公开了“一种基于BIM和点云测量的输变电工程验收方法”，包括以下步骤：S1：以设计图纸为信息来源，构建BIM设计模型，其中，所述BIM设计模型包括输变电工程关键部件的标准参数；S2：获取点云数据，根据所述点云数据构建点云数据模型，其中，所述点云数据模型包括输变电工程关键部件的实际参数；S3：将BIM设计模型与点云数据模型进行对比，获得施工验收数据；S4：将施工验收数据可视化，输出验收报告，完成输变电工程验收。该方法虽然可实现输变电工程的快速验收，但因受天气和大气的影响，激光雷达无法采集到精确的数据，从而导致对输变电工程的工程验收结果准确性较低，特别是在工期紧张的情况下，有时为了抢赶工期，加快施工速度，会将准确性较低输变电工程的工程验收结果误报，误盖了施工过程中的质量问题，导致对线路工程缺乏仔细深入地验收检查，为线路安全运行带来隐患。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足而提供一种基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法及系统，本发明的基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法及系统能够解决输变电工程的工程验收结果误报的质量问题，为线路安全运行带来根本保障。
根据本发明提出的一种基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法，其特征在于，所述复验方法包括以下步骤：
步骤1，获取输变电工程的基础验收数据：获取待复验的所述输变电工程采用激光雷达验收的基础验收数据以及验收时间段；步骤2，构建点云BIM设计模型：获取待复验的所述输变电工程的原始设计数据的BIM设计模型，并根据第一变换矩阵将所述BIM设计模型映射至激光雷达的三维坐标中，构建形成点云BIM设计模型；步骤3，构建三维卫星云图模型：根据步骤1所述激光雷达验收的验收时间段，获取所述激光雷达验收的验收时间段的所述输变电工程的卫星云图，采用基于深度神经网络的输变电工程轮廓识别模型，对所述卫星云图中的输变电工程进行轮廓识别，确定所述输变电工程的轮廓，根据预设的映射矩阵，将所述输变电工程的轮廓上的各坐标点以及轮廓内的各坐标点映射至激光雷达的三维坐标中，从而构建形成输变电工程的三维卫星云图模型；步骤4，计算杆塔高度和水平距离：分别对所述输变电工程的三维卫星云图模型以及点云BIM设计模型进行计算，获得三维卫星云图模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，点云BIM设计模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，其中，杆塔高度计算公式为：h=z max -z min ，z max 为杆塔的各坐标点Z轴坐标值最大的值，z min 为杆塔的Z轴坐标值最小的值，h为杆塔高度；两座杆塔之间的水平距离计算公式为： 
，其中，X 1为第一座杆塔的X轴各坐标点的坐标值的均值，X 2为第二座杆塔的X轴各坐标点的坐标值的均值，Y 1为第一座杆塔的Y轴各坐标点的坐标值的均值，Y 2为第二座杆塔的Y轴各坐标点的坐标值的均值，L为两座杆塔之间的水平距离；步骤5，模型配准并确定验收结果：根据所述三维卫星云图模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，所述点云BIM设计模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，将所述三维卫星云图模型和所述点云BIM设计模型进行配准，根据所述三维卫星云图模型中的各坐标点与所述点云BIM设计模型中的对应坐标点，确定所述输变电工程的三维卫星云图验收结果；步骤6，对输变电工程进行复验：根据所述输变电工程的三维卫星云图验收结果，对所述基础验收数据进行复验，以确定所述基础验收数据与所述三维卫星云图验收结果之间的差异，并得到所述输变电工程的复验结果评价表。
根据本发明提出的一种基于卫星云图的输变电工程验收的复验系统，所述复验系统与激光雷达验收系统网络连接，其特征在于，所述复验系统包括：激光雷达验收数据获取单元、点云BIM设计模型构建单元、三维卫星云图模型构建单元、计算单元、配准单元和复验单元；其中：
所述激光雷达验收数据获取单元，用于获取输变电工程的基础验收数据：获取待复验的所述输变电工程采用激光雷达验收的基础验收数据以及验收时间段；所述点云BIM设计模型构建单元，用于构建点云BIM设计模型：获取待复验的所述输变电工程的原始设计数据的BIM设计模型，并根据第一变换矩阵将所述BIM设计模型映射至激光雷达的三维坐标中，构建形成点云BIM设计模型；所述三维卫星云图模型构建单元，用于构建三维卫星云图模型：根据所述激光雷达验收的验收时间段，获取所述激光雷达验收的验收时间段的所述输变电工程的卫星云图，采用基于深度神经网络的输变电工程轮廓识别模型，对所述卫星云图中的输变电工程进行轮廓识别，确定输变电工程的轮廓，根据预设的映射矩阵，将所述输变电工程的轮廓上的各坐标点以及轮廓内的各坐标点映射至激光雷达的三维坐标中，并构建所述输变电工程的三维卫星云图模型；所述计算单元，用于计算杆塔高度和水平距离：分别对所述输变电工程的三维卫星云图模型以及点云BIM设计模型进行计算，获得三维卫星云图模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，点云BIM设计模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，其中，杆塔高度计算公式为：h=z max -z min ，z max 为杆塔的各坐标点Z轴坐标值最大的值，z min 为杆塔的Z轴坐标值最小的值，h为杆塔高度；两座杆塔之间的水平距离计算公式为：
，其中，X 1为第一座杆塔的X轴各坐标点的坐标值的均值，X 2为第二座杆塔的X轴各坐标点的坐标值的均值，Y 1为第一座杆塔的Y轴各坐标点的坐标值的均值，Y 2为第二座杆塔的Y轴各坐标点的坐标值的均值，L为两座杆塔之间的水平距离；所述配准单元，用于模型配准并确定验收结果：根据所述三维卫星云图模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，所述点云BIM设计模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，将所述三维卫星云图模型和所述点云BIM设计模型进行配准，根据所述三维卫星云图模型中的各坐标点与所述点云BIM设计模型中的对应坐标点，确定所述输变电工程的三维卫星云图验收结果；所述复验单元，用于对输变电工程进行复验：根据所述输变电工程的三维卫星云图验收结果，对所述基础验收数据进行复验，以确定所述基础验收数据与所述云图验收结果之间的差异，并得到所述输变电工程的复验结果评价表。
本发明与现有技术相比其显著优点在于：
第一，本发明的基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法及系统，通过获取所述验收时间段待复验的输变电工程的卫星云图，采用基于深度神经网络的输变电工程轮廓识别模型，对卫星云图中的输变电工程进行轮廓识别，确定输变电工程的轮廓，根据预设的映射矩阵，将输变电工程的轮廓上的各坐标点以及轮廓内的各坐标点映射至激光雷达的三维坐标中，从而构建形成输变电工程的三维卫星云图模型，对待复验的输变电工程采用激光雷达验收的基础验收数据进行复验，以判断该基础验收数据的准确性，从而能够有效的解决输变电工程的工程验收结果误报的质量问题，为线路安全运行带来根本保障。
第二，本发明的基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法及系统，采用卫星云图为验证数据，数据的准确性较高，误判的可能性较低，通过卫星云图对待复验的输变电工程的基础验收数据进行复验，可靠性和准确性较高。
第三，本发明的基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法及系统，卫星云图的获取方式较为简单，无需如激光雷达需要实地采集点云数据，提高了复验的效率。
第四，本发明的基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法及系统，能够对输变电工程的工程验收起到科学监管的作用，以提高对线路工程的验收质量，避免出现施工单位因自检而容易产生误差或存在隐患。
附图说明
图1为一个实施例中基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法的流程示意图。
图2为一个实施例中BIM设计模型中的杆塔模型转换为点云BIM设计模型后的杆塔模型的示意图。
图3为一个实施例中基于卫星云图的输变电工程验收的复验系统的结构示意图。
实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
实施例1。结合图1，本发明提出的一种基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法，包括以下步骤：
步骤1，获取输变电工程的基础验收数据：获取待复验的输变电工程采用激光雷达验收的基础验收数据以及验收时间段；
其中，基础验收数据可以是采用激光雷达采集施工完成后的待复验的输变电工程的点云数据，对待复验的输变电工程进行验收获得的验收结果；
其中，基础验收数据可以是施工方自行验收获得的验收结果，也可以是第三方验收机构验收获得的验收结果。
步骤2，构建点云BIM设计模型：获取待复验的输变电工程的原始设计数据的BIM设计模型，并根据第一变换矩阵将BIM设计模型映射至激光雷达的三维坐标中，构建形成点云BIM设计模型；
其中，BIM设计模型可以是由节点、线、面和体等信息组成的输变电工程的设计模型，输变电工程的施工根据输变电工程的原始设计数据进行施工；
其中，第一变换矩阵可以是用于将BIM设计模型映射至激光雷达的三维坐标中的映射矩阵，该第一变换矩阵还可以是预先根据激光雷达的外参和内参与BIM设计模型的坐标系参数之间的对应关系，确定的变换矩阵；
在实施例1中，针对点云BIM设计模型的构建，可以包括如下步骤：获取输变电工程的原始设计数据的BIM设计模型；对BIM设计模型的几何体表面进行均匀点云填充，构成点云集合；根据第一变换矩阵，将点云集合中的各个点映射至激光雷达的三维坐标中，构建BIM设计模型的点云BIM设计模型；
其中，输变电工程的原始设计数据的BIM设计模型中的杆塔模型为例，转换为点云BIM设计模型后的杆塔模型如图2所示。
步骤3，构建三维卫星云图模型：根据步骤1激光雷达验收的验收时间段，获取激光雷达验收的验收时间段的输变电工程的卫星云图，采用基于深度神经网络的输变电工程轮廓识别模型，对卫星云图中的输变电工程进行轮廓识别，确定输变电工程的轮廓，根据预设的映射矩阵，将输变电工程的轮廓上的各坐标点以及轮廓内的各坐标点映射至激光雷达的三维坐标中，从而构建形成输变电工程的三维卫星云图模型；
其中，验收时间段可以是采用激光雷达对待复验的输变电工程进行验收时，采集数据的时间段；
其中，卫星云图可以是向提供卫星云图的服务商获取，根据时间段以及获取位置等获取对应的卫星云图；
其中，预设的映射矩阵，可以是用于将待复验的输变电工程的轮廓上的各坐标点以及轮廓内的各坐标点映射至激光雷达的三维坐标中的映射矩阵。该预设的映射矩阵可以是预先根据WGS84坐标系与激光雷达的三维坐标之间的位置关系，确定的映射矩阵；
在实施例1中，基于深度神经网络的变电工程轮廓识别模型包括：图像分割模块和轮廓识别模块；图像分割模块用于对卫星云图中的待输变电工程进行图像分割，输出输变电工程的图像；轮廓识别模块用于将输变电工程的图像转换为灰度图，并将灰度图进行二值转换后，对二值转换后的图像进行轮廓识别，确定输变电工程的轮廓。
步骤4，计算杆塔高度和水平距离：分别对输变电工程的三维卫星云图模型以及点云BIM设计模型进行计算，获得三维卫星云图模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，点云BIM设计模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，其中，杆塔高度计算公式为：h=z max -z min ，z max 为杆塔的各坐标点Z轴坐标值最大的值，z min 为杆塔的Z轴坐标值最小的值，h为杆塔高度；两座杆塔之间的水平距离计算公式为：
，其中，X 1为第一座杆塔的X轴各坐标点的坐标值的均值，X 2为第二座杆塔的X轴各坐标点的坐标值的均值，Y 1为第一座杆塔的Y轴各坐标点的坐标值的均值，Y 2为第二座杆塔的Y轴各坐标点的坐标值的均值，L为两座杆塔之间的水平距离。
步骤5，模型配准并确定验收结果：根据三维卫星云图模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，点云BIM设计模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，将三维卫星云图模型和点云BIM设计模型进行配准，根据三维卫星云图模型中的各坐标点与点云BIM设计模型中的对应坐标点，确定输变电工程的三维卫星云图验收结果。
在实施例1中，根据三维卫星云图模型中的各坐标点与点云BIM设计模型中的对应坐标点的之间的距离，确定输变电工程的云图验收结果，包括：
对三维卫星云图模型中的各坐标点进行分析，确定三维卫星云图模型中属于的电力线的坐标点；对三维卫星云图模型中属于电力线的坐标点中的最低坐标点和最高坐标点进行分析，确定三维卫星云图模型中的电力线的最高点坐标和最低点坐标；根据三维卫星云图模型中的电力线的最高点坐标和最低点坐标，采用电力线的弧垂公式进行分析，确定三维卫星云图模型中电力线的弧垂；对点云BIM设计模型中的各坐标点进行分析，确定点云BIM设计模型中属于电力线的坐标点；对点云BIM设计模型中属于电力线的坐标点中的最低坐标点和最高坐标点进行分析，确定点云BIM设计模型中电力线的最高点坐标和最低点坐标；根据点云BIM设计模型中的电力线的最高点坐标和最低点坐标，采用电力线的弧垂公式进行分析，确定点云BIM设计模型中的电力线的弧垂；将三维卫星云图模型中电力线的弧垂与点云BIM设计模型中对应的电力线的弧垂之间的差异，确定电力线的弧垂验收结果；对三维卫星云图模型中的各坐标点进行分析，确定三维卫星云图模型中属于杆塔的坐标点；对三维卫星云图模型中属于杆塔的坐标点进行分析，确定三维卫星云图模型中杆塔的底部中心点和顶部中心点；根据三维卫星云图模型中杆塔的底部中心点和顶部中心点，经顶部中心点向底部中心点所在XY平面做投影得到投影点，采用杆塔倾斜度公式计算杆塔的倾斜度，获得三维卫星云图模型中杆塔的倾斜度；对点云BIM设计模型中的各坐标点进行分析，确定点云BIM设计模型中属于杆塔的坐标点；对点云BIM设计模型中属于杆塔的坐标点进行分析，确定点云BIM设计模型中杆塔的底部中心点和顶部中心点；根据点云BIM设计模型中杆塔的底部中心点和顶部中心点，经顶部中心点向底部中心点所在XY平面做投影得到投影点，采用杆塔倾斜度公式计算杆塔的倾斜度，获得点云BIM设计模型中杆塔的倾斜度；将三维卫星云图模型中杆塔的倾斜度与点云BIM设计模型中对应的杆塔的倾斜度之间的差异，确定杆塔的倾斜度验收结果；对电力线的弧垂验收结果和杆塔的倾斜度验收结果进行归一化，获得输变电工程的三维卫星云图验收结果；
其中，电力线的弧垂公式为：
其中，RAD i 为电力线的弧垂，最高点坐标为（x 1，y 1，z 1），最低点坐标为（x 2，y 2，z 2）；
其中，杆塔倾斜度公式为：
其中，H为杆塔高度，S为杆塔的投影线长度，α为杆塔的倾斜度，底部中心点坐标为（x 4，y 4，z 4），顶部中心点坐标为（x 3，y 3，z 3），投影点坐标为（x 5，y 5，z 5）；
在实施例1中，还可以分析是否存在树障、螺栓脱落、绝缘子破损等缺陷，对是否存在树障、螺栓脱落、绝缘子破损等缺陷进行验证。
步骤6，对输变电工程进行复验：根据输变电工程的三维卫星云图验收结果，对基础验收数据进行复验，以确定基础验收数据与三维卫星云图验收结果之间的差异，并得到输变电工程的复验结果评价表；
在实施例1中，对输变电工程进行复验，包括：计算输变电工程的三维卫星云图验收结果与基础验收数据的差值，并分析差值是否在预设范围内，在差值在预设范围内的情况下，确定基础验收数据通过，在差值不在预设范围内的情况下，确定基础验收数据不通过，并根据差值对应的评价区间，生成输变电工程的复验结果评价表以及通过情况；
其中，预设范围，可以根据实际复验标准进行设定，如：0/m ~0.2000/m、0/m ~0.1000/m等等。
实施例2，以某一220 kV输电线路工程，在某一时间段采用激光雷达验收的基础验收数据中的弧垂验收结果进行复验为例，其中，以预设范围设定在0/m ~0.2000m，复验结果为通过，对应的输变电工程的复验结果评价表如表1所示：
表1：输变电工程的弧垂复验结果评价表
在实施例2中，对于需要进行复验的输变电工程，获取该输变电工程的基础验收数据，并确定输变电工程的激光雷达验收的验收时间段，进而获取输变电工程的原始设计数据的BIM设计模型，并根据第一变换矩阵将BIM设计模型映射至激光雷达的三维坐标中，构建BIM设计模型的点云BIM设计模型，再根据验收时间段，获取验收时间段的输变电工程的卫星云图，采用基于深度神经网络的变电工程轮廓识别模型，对卫星云图中的输变电工程进行轮廓识别，确定输变电工程的轮廓，根据预设的映射矩阵，将输变电工程的轮廓上的各坐标点以及轮廓内的各坐标点映射至激光雷达的三维坐标中，并构建输变电工程的三维卫星云图模型，从而计算杆塔高度和水平距离：分别对输变电工程的三维卫星云图模型以及点云BIM设计模型进行计算，获得三维卫星云图模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，点云BIM设计模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，其中，杆塔高度计算公式为：h=z max -z min ，z max 为杆塔的各坐标点Z轴坐标值最大的值，z min 为杆塔的Z轴坐标值最小的值，h为杆塔高度；两座杆塔之间的水平距离计算公式为：
，其中，X 1为第一座杆塔的X轴各坐标点的坐标值的均值，X 2为第二座杆塔的X轴各坐标点的坐标值的均值，Y 1为第一座杆塔的Y轴各坐标点的坐标值的均值，Y 2为第二座杆塔的Y轴各坐标点的坐标值的均值，L为两座杆塔之间的水平距离，并根据三维卫星云图模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，点云BIM设计模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，将三维卫星云图模型和点云BIM设计模型进行配准，根据三维卫星云图模型中的各坐标点与点云BIM设计模型中的对应坐标点，确定输变电工程的云图验收结果，再根据输变电工程的云图验收结果，对基础验收数据进行复验，以确定基础验收数据与云图验收结果之间的差异，并得到输变电工程的复验结果评价表。可以判断该基础验收数据的准确性，从而有效的解决将准确性较低输变电工程的工程验收结果上报，以掩盖施工过程中的质量问题，导致对线路工程缺乏仔细深入地验收检查，为线路安全运行带来隐患的问题。还可以对输变电工程工程验收起到监管作用，以提高对线路工程的验收质量，避免出现施工单位的自检流于形式。
卫星云图是卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表面特征的图像，卫星云图的准确性较高，误判的可能性较低，通过卫星云图对输变电工程的基础验收数据进行复验，可靠性和准确性较高。卫星云图获取方式较为简单，无需如激光雷达需要实地采集点云数据，提高了复验的效率。
在实施例2中，上述基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法，还包括：获取输变电工程当前时刻的三维卫星云图，构建输变电工程的当前时刻的三维卫星云图模型；根据当前时刻的三维卫星云图模型中的各坐标点进行分析，确定输变电工程的当前时刻的电力线的弧垂和杆塔的倾斜度；将输变电工程的当前时刻的电力线的弧垂和杆塔的倾斜度，与点云BIM设计模型中电力线的弧垂和杆塔的倾斜度进行比较，确定输变电工程的变化情况；根据输变电工程的变化情况，确定输变电工程是否存在潜在问题。
应理解，在对待复验的输变电工程进行复验，并复验通过后，还可以在经过一段时间之后，再获取经过一段时间之后的卫星云图对待复验的输变电工程进行一次或多次验收，以确认是不是存在潜在问题，从而及时发现线路安全运行后的隐患。
应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
实施例3。一种基于卫星云图的输变电工程验收的复验系统，该基于卫星云图的输变电工程验收的复验系统，可以是面向对输变电工程的质量控制方的服务系统，用于对输变电工程验收方进行监管的系统，以对输变电工程的验收进行复验，可以是输变电工程验收方主动向输变电工程的质量控制方提出复验请求，也可以是输变电工程的质量控制方主动对输变电工程验收方的验收结果进行复验。如图3所示，复验系统与激光雷达验收系统网络连接，基于卫星云图的输变电工程验收的复验系统包括：激光雷达验收数据获取单元、点云BIM设计模型构建单元、三维卫星云图模型构建单元、计算单元、配准单元和复验单元；
其中，激光雷达验收系统可以是服务于输变电工程验收方进行验收的系统；
激光雷达验收数据获取单元，用于获取输变电工程的基础验收数据：获取待复验的输变电工程采用激光雷达验收的基础验收数据以及验收时间段；
点云BIM设计模型构建单元，用于构建点云BIM设计模型：获取待复验的输变电工程的原始设计数据的BIM设计模型，并根据第一变换矩阵将BIM设计模型映射至激光雷达的三维坐标中，构建形成点云BIM设计模型；
三维卫星云图模型构建单元，用于构建三维卫星云图模型：根据激光雷达验收的验收时间段，获取激光雷达验收的验收时间段的输变电工程的卫星云图，采用基于深度神经网络的输变电工程轮廓识别模型，对卫星云图中的输变电工程进行轮廓识别，确定输变电工程的轮廓，根据预设的映射矩阵，将输变电工程的轮廓上的各坐标点以及轮廓内的各坐标点映射至激光雷达的三维坐标中，并构建输变电工程的三维卫星云图模型；
计算单元，用于计算杆塔高度和水平距离：分别对输变电工程的三维卫星云图模型以及点云BIM设计模型进行计算，获得三维卫星云图模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，点云BIM设计模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，其中，杆塔高度计算公式为：h=z max -z min ，z max 为杆塔的各坐标点Z轴坐标值最大的值，z min 为杆塔的Z轴坐标值最小的值，h为杆塔高度；两座杆塔之间的水平距离计算公式为：
，其中，X 1为第一座杆塔的X轴各坐标点的坐标值的均值，X 2为第二座杆塔的X轴各坐标点的坐标值的均值，Y 1为第一座杆塔的Y轴各坐标点的坐标值的均值，Y 2为第二座杆塔的Y轴各坐标点的坐标值的均值，L为两座杆塔之间的水平距离；
配准单元，用于模型配准并确定验收结果：根据三维卫星云图模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，点云BIM设计模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，将三维卫星云图模型和点云BIM设计模型进行配准，根据三维卫星云图模型中的各坐标点与点云BIM设计模型中的对应坐标点，确定输变电工程的三维卫星云图验收结果；
复验单元，用于对输变电工程进行复验：根据输变电工程的三维卫星云图验收结果，对基础验收数据进行复验，以确定基础验收数据与云图验收结果之间的差异，并得到输变电工程的复验结果评价表；
其中，BIM设计模型，可以是由节点、线、面和体等信息组成的输变电工程的设计模型；输变电工程的施工根据输变电工程的原始设计数据进行施工；
其中，第一变换矩阵，可以是用于将BIM设计模型映射至激光雷达的三维坐标中的映射矩阵，该第一变换矩阵可以是预先根据激光雷达的外参和内参与BIM设计模型的坐标系参数之间的对应关系，确定的变换矩阵。
在实施例3中，针对点云BIM设计模型的构建，可以包括如下步骤：获取待复验的输变电工程的原始设计数据的BIM设计模型；对BIM设计模型的几何体表面进行均匀点云填充，构成点云集合；根据第一变换矩阵，将点云集合中的各个点映射至激光雷达的三维坐标中，构建BIM设计模型的点云BIM设计模型；
其中，验收时间段，可以是待复验的输变电工程被采用激光雷达进行验收时，采集数据的时间段；
其中，卫星云图，可以是向提供卫星云图的服务商获取，根据时间段以及获取位置等获取对应的卫星云图。
其中，预设的映射矩阵，可以是用于将输变电工程的轮廓上的各坐标点以及轮廓内的各坐标点映射至激光雷达的三维坐标中的映射矩阵。该预设的映射矩阵可以是预先根据WGS84坐标系与激光雷达的三维坐标之间的位置关系，确定的映射矩阵。
在实施例3中，基于深度神经网络的变电工程轮廓识别模型包括：图像分割模块和轮廓识别模块；图像分割模块用于对卫星云图中的输变电工程进行图像分割，输出输变电工程的图像；轮廓识别模块用于将输变电工程的图像转换为灰度图，并将灰度图进行二值转换后，对二值转换后的图像进行轮廓识别，确定输变电工程的轮廓。
在实施例3中，根据三维卫星云图模型中的各坐标点与点云BIM设计模型中的对应坐标点的之间的距离，确定输变电工程的云图验收结果，包括：
对三维卫星云图模型中的各坐标点进行分析，确定三维卫星云图模型中属于的电力线的坐标点；对三维卫星云图模型中属于电力线的坐标点中的最低坐标点和最高坐标点进行分析，确定三维卫星云图模型中的电力线的最高点坐标和最低点坐标；根据三维卫星云图模型中的电力线的最高点坐标和最低点坐标，采用电力线的弧垂公式进行分析，确定三维卫星云图模型中电力线的弧垂；对点云BIM设计模型中的各坐标点进行分析，确定点云BIM设计模型中属于电力线的坐标点；对点云BIM设计模型中属于电力线的坐标点中的最低坐标点和最高坐标点进行分析，确定点云BIM设计模型中电力线的最高点坐标和最低点坐标；根据点云BIM设计模型中的电力线的最高点坐标和最低点坐标，采用电力线的弧垂公式进行分析，确定点云BIM设计模型中的电力线的弧垂；将三维卫星云图模型中电力线的弧垂与点云BIM设计模型中对应的电力线的弧垂之间的差异，确定电力线的弧垂验收结果；对三维卫星云图模型中的各坐标点进行分析，确定三维卫星云图模型中属于杆塔的坐标点；对三维卫星云图模型中属于杆塔的坐标点进行分析，确定三维卫星云图模型中杆塔的底部中心点和顶部中心点；根据三维卫星云图模型中杆塔的底部中心点和顶部中心点，经顶部中心点向底部中心点所在XY平面做投影得到投影点，采用杆塔倾斜度公式计算杆塔的倾斜度，获得三维卫星云图模型中杆塔的倾斜度；对点云BIM设计模型中的各坐标点进行分析，确定点云BIM设计模型中属于杆塔的坐标点；对点云BIM设计模型中属于杆塔的坐标点进行分析，确定点云BIM设计模型中杆塔的底部中心点和顶部中心点；根据点云BIM设计模型中杆塔的底部中心点和顶部中心点，经顶部中心点向底部中心点所在XY平面做投影得到投影点，采用杆塔倾斜度公式计算杆塔的倾斜度，获得点云BIM设计模型中杆塔的倾斜度；将三维卫星云图模型中杆塔的倾斜度与点云BIM设计模型中对应的杆塔的倾斜度之间的差异，确定杆塔的倾斜度验收结果；对电力线的弧垂验收结果和杆塔的倾斜度验收结果进行归一化，获得输变电工程的三维卫星云图验收结果；
其中，电力线的弧垂公式为：
其中，RAD i 为电力线的弧垂，最高点坐标为（x 1，y 1，z 1），最低点坐标为（x 2，y 2，z 2）；
其中，杆塔倾斜度公式为：
其中，H为杆塔高度，S为杆塔的投影线长度，α为杆塔的倾斜度，底部中心点坐标为（x 4，y 4，z 4），顶部中心点坐标为（x 3，y 3，z 3），投影点坐标为（x 5，y 5，z 5）。
在实施例3中，还可以分析是否存在树障、螺栓脱落、绝缘子破损等缺陷，对是否存在树障、螺栓脱落、绝缘子破损等缺陷进行验证。
在实施例3中，对输变电工程进行复验，包括：计算输变电工程的三维卫星云图验收结果与基础验收数据的差值，并分析差值是否在预设范围内，在差值在预设范围内的情况下，确定基础验收数据通过，在差值不在预设范围内的情况下，确定基础验收数据不通过，并根据差值对应的评价区间，生成输变电工程的复验结果评价表以及通过情况；
其中，预设范围可以根据实际情况设定。
在实施例3中，基于卫星云图的输变电工程验收的系统还包括：潜在问题评估单元；潜在问题评估单元，用于获取输变电工程当前时刻的卫星云图，构建输变电工程的当前时刻的三维卫星云图模型，根据当前时刻的三维卫星云图模型中的各坐标点进行分析，确定输变电工程的当前时刻的电力线的弧垂和杆塔的倾斜度，将输变电工程的当前时刻的电力线的弧垂和杆塔的倾斜度，与点云BIM设计模型中电力线的弧垂和杆塔的倾斜度进行比较，确定输变电工程的变化情况，根据输变电工程的变化情况，确定输变电工程是否存在潜在问题。
在实施例3中，对于需要进行复验的输变电工程，获取输变电工程的基础验收数据，并确定输变电工程的激光雷达验收的验收时间段，进而获取输变电工程的原始设计数据的BIM设计模型，并根据第一变换矩阵将BIM设计模型映射至激光雷达的三维坐标中，构建BIM设计模型的点云BIM设计模型，再根据验收时间段，获取验收时间段的输变电工程的卫星云图，采用基于深度神经网络的变电工程轮廓识别模型，对卫星云图中的输变电工程进行轮廓识别，确定输变电工程的轮廓，根据预设的映射矩阵，将输变电工程的轮廓上的各坐标点以及轮廓内的各坐标点映射至激光雷达的三维坐标中，并构建输变电工程的三维卫星云图模型，从而计算杆塔高度和水平距离：分别对输变电工程的三维卫星云图模型以及点云BIM设计模型进行计算，获得三维卫星云图模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，点云BIM设计模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，其中，杆塔高度计算公式为：h=z max -z min ，z max 为杆塔的各坐标点Z轴坐标值最大的值，z min 为杆塔的Z轴坐标值最小的值，h为杆塔高度；两座杆塔之间的水平距离计算公式为：
，其中，X 1为第一座杆塔的X轴各坐标点的坐标值的均值，X 2为第二座杆塔的X轴各坐标点的坐标值的均值，Y 1为第一座杆塔的Y轴各坐标点的坐标值的均值，Y 2为第二座杆塔的Y轴各坐标点的坐标值的均值，L为两座杆塔之间的水平距离，并根据三维卫星云图模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，点云BIM设计模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，将三维卫星云图模型和点云BIM设计模型进行配准，根据三维卫星云图模型中的各坐标点与点云BIM设计模型中的对应坐标点，确定输变电工程的云图验收结果，再根据输变电工程的云图验收结果，对基础验收数据进行复验，以确定基础验收数据与云图验收结果之间的差异，并得到输变电工程的复验结果评价表。可以判断该基础验收数据的准确性，从而有效的解决将准确性较低输变电工程工程验收结果上报，以掩盖施工过程中的质量问题，导致对线路工程缺乏仔细深入地验收检查，为线路安全运行带来隐患的问题。还可以对输变电工程工程验收起到监管作用，以提高对线路工程的验收质量，避免出现施工单位的自检流于形式。
卫星云图是卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表面特征的图像，卫星云图的准确性较高，作假可能性较低，通过卫星云图对输变电工程的基础验收数据进行复验，可靠性和准确性较高。卫星云图获取方式较为简单，无需如激光雷达需要实地采集点云数据，提高了复验的效率。
在对输变电工程进行复验，复验通过后，还可以在经过一段时间之后，再获取经过一段时间之后的卫星云图对输变电工程进行一次或多次验收，以确认是不是存在潜在问题，从而及时发现线路安全运行后的隐患。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本发明记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法，其特征在于，所述复验方法包括以下步骤：
步骤1，获取输变电工程的基础验收数据：获取待复验的所述输变电工程采用激光雷达验收的基础验收数据以及验收时间段；
步骤2，构建点云BIM设计模型：获取待复验的所述输变电工程的原始设计数据的BIM设计模型，并根据第一变换矩阵将所述BIM设计模型映射至激光雷达的三维坐标中，构建形成点云BIM设计模型；
步骤3，构建三维卫星云图模型：根据步骤1所述激光雷达验收的验收时间段，获取所述激光雷达验收的验收时间段的所述输变电工程的卫星云图，采用基于深度神经网络的输变电工程轮廓识别模型，对所述卫星云图中的输变电工程进行轮廓识别，确定所述输变电工程的轮廓，根据预设的映射矩阵，将所述输变电工程的轮廓上的各坐标点以及轮廓内的各坐标点映射至激光雷达的三维坐标中，从而构建形成输变电工程的三维卫星云图模型；
步骤4，计算杆塔高度和水平距离：分别对所述输变电工程的三维卫星云图模型以及点云BIM设计模型进行计算，获得三维卫星云图模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，点云BIM设计模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，其中，杆塔高度计算公式为：h=z max -z min ，z max 为杆塔的各坐标点Z轴坐标值最大的值，z min 为杆塔的Z轴坐标值最小的值，h为杆塔高度；两座杆塔之间的水平距离计算公式为：
，其中，X 1为第一座杆塔的X轴各坐标点的坐标值的均值，X 2为第二座杆塔的X轴各坐标点的坐标值的均值，Y 1为第一座杆塔的Y轴各坐标点的坐标值的均值，Y 2为第二座杆塔的Y轴各坐标点的坐标值的均值，L为两座杆塔之间的水平距离；
步骤5，模型配准并确定验收结果：根据所述三维卫星云图模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，所述点云BIM设计模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，将所述三维卫星云图模型和所述点云BIM设计模型进行配准，根据所述三维卫星云图模型中的各坐标点与所述点云BIM设计模型中的对应坐标点，确定所述输变电工程的三维卫星云图验收结果；
步骤6，对输变电工程进行复验：根据所述输变电工程的三维卫星云图验收结果，对所述基础验收数据进行复验，以确定所述基础验收数据与所述三维卫星云图验收结果之间的差异，并得到所述输变电工程的复验结果评价表。
2.根据权利要求1所述的一种基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法，其特征在于，所述步骤2，构建点云BIM设计模型，包括：
获取输变电工程的原始设计数据的BIM设计模型；
对所述BIM设计模型的几何体表面进行均匀点云填充，构成点云集合；
根据第一变换矩阵，将所述点云集合中的各个点映射至激光雷达的三维坐标中，构建所述点云BIM设计模型。
3.根据权利要求1所述的一种基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法，其特征在于，所述基于深度神经网络的变电工程轮廓识别模型包括：图像分割模块和轮廓识别模块；
所述图像分割模块用于对所述三维卫星云图中的输变电工程进行图像分割，输出所述输变电工程的图像；
所述轮廓识别模块用于将所述输变电工程的图像转换为灰度图，并将所述灰度图进行二值转换后，对所述二值转换后的图像进行轮廓识别，确定输变电工程的轮廓。
4.根据权利要求1所述的一种基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法，其特征在于，所述根据所述三维卫星云图模型中的各坐标点与所述BIM设计模型中的对应坐标点的之间的距离，确定所述输变电工程的三维卫星云图验收结果，包括：
对所述三维卫星云图模型中的各坐标点进行分析，确定所述三维卫星云图模型中属于的电力线的坐标点；
对所述三维卫星云图模型中属于电力线的坐标点中的最低坐标点和最高坐标点进行分析，确定所述三维卫星云图模型中的电力线的最高点坐标和最低点坐标；
根据所述三维卫星云图模型中的电力线的所述最高点坐标和所述最低点坐标，采用电力线的弧垂公式进行分析，确定所述三维卫星云图模型中所述电力线的弧垂；
对所述点云BIM设计模型中的各坐标点进行分析，确定所述点云BIM设计模型中属于电力线的坐标点；
对所述点云BIM设计模型中属于电力线的坐标点中的最低坐标点和最高坐标点进行分析，确定所述点云BIM设计模型中电力线的最高点坐标和最低点坐标；
根据所述点云BIM设计模型中的电力线的最高点坐标和所述最低点坐标，采用电力线的弧垂公式进行分析，确定所述点云BIM设计模型中的电力线的弧垂；
将所述三维卫星云图模型中所述电力线的弧垂与所述点云BIM设计模型中对应的电力线的弧垂之间的差异，确定电力线的弧垂验收结果；
对所述三维卫星云图模型中的各坐标点进行分析，确定所述三维卫星云图模型中属于杆塔的坐标点；
对所述三维卫星云图模型中属于杆塔的坐标点进行分析，确定所述三维卫星云图模型中杆塔的底部中心点和顶部中心点；
根据所述三维卫星云图模型中杆塔的底部中心点和顶部中心点，经顶部中心点向底部中心点所在XY平面做投影得到投影点，采用杆塔倾斜度公式计算杆塔的倾斜度，获得所述三维卫星云图模型中杆塔的倾斜度；
对所述点云BIM设计模型中的各坐标点进行分析，确定所述点云BIM设计模型中属于杆塔的坐标点；
对所述点云BIM设计模型中属于杆塔的坐标点进行分析，确定所述点云BIM设计模型中杆塔的底部中心点和顶部中心点；
根据所述点云BIM设计模型中杆塔的底部中心点和顶部中心点，经顶部中心点向底部中心点所在XY平面做投影得到投影点，采用杆塔倾斜度公式计算杆塔的倾斜度，获得所述点云BIM设计模型中杆塔的倾斜度；
将所述三维卫星云图模型中所述杆塔的倾斜度与所述点云BIM设计模型中对应的杆塔的倾斜度之间的差异，确定杆塔的倾斜度验收结果；
对所述电力线的弧垂验收结果和杆塔的倾斜度验收结果进行归一化，获得所述输变电工程的三维卫星云图验收结果。
5.根据权利要求4所述的一种基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法，其特征在于，所述电力线的弧垂公式为：
其中，RAD i 为电力线的弧垂，最高点坐标为（x 1，y 1，z 1），最低点坐标为（x 2，y 2，z 2）。
6.根据权利要求4所述的一种基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法，其特征在于，所述杆塔倾斜度公式为：
其中，H为杆塔高度，S为杆塔的投影线长度，α为杆塔的倾斜度，底部中心点坐标为（x 4，y 4，z 4），顶部中心点坐标为（x 3，y 3，z 3），投影点坐标为（x 5，y 5，z 5）。
7.根据权利要求1所述的一种基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法，其特征在于，所述步骤6，对输变电工程进行复验，包括：
计算输变电工程的三维卫星云图验收结果与所述基础验收数据的差值，并分析所述差值是否在预设范围内，在所述差值在预设范围内的情况下，确定所述基础验收数据通过，在所述差值不在预设范围内的情况下，确定所述基础验收数据不通过，并根据所述差值对应的评价区间，生成所述输变电工程的复验结果评价表以及通过情况。
8.根据权利要求1所述的一种基于卫星云图的输变电工程验收的复验方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述输变电工程当前时刻的三维卫星云图，构建所述输变电工程的当前时刻的三维卫星云图模型；
根据所述当前时刻的三维卫星云图模型中的各坐标点进行分析，确定所述输变电工程的当前时刻的电力线的弧垂和杆塔的倾斜度；
将所述输变电工程的当前时刻的电力线的弧垂和杆塔的倾斜度，与所述点云BIM设计模型中电力线的弧垂和杆塔的倾斜度进行比较，确定所述输变电工程的变化情况；
根据所述输变电工程的变化情况，确定所述输变电工程是否存在潜在问题。
9.一种基于卫星云图的输变电工程验收的复验系统，所述复验系统与激光雷达验收系统网络连接，其特征在于，所述复验系统包括：激光雷达验收数据获取单元、点云BIM设计模型构建单元、三维卫星云图模型构建单元、计算单元、配准单元和复验单元；
所述激光雷达验收数据获取单元，用于获取输变电工程的基础验收数据：获取待复验的所述输变电工程采用激光雷达验收的基础验收数据以及验收时间段；
所述点云BIM设计模型构建单元，用于构建点云BIM设计模型：获取待复验的所述输变电工程的原始设计数据的BIM设计模型，并根据第一变换矩阵将所述BIM设计模型映射至激光雷达的三维坐标中，构建形成点云BIM设计模型；
所述三维卫星云图模型构建单元，用于构建三维卫星云图模型：根据所述激光雷达验收的验收时间段，获取所述激光雷达验收的验收时间段的所述输变电工程的卫星云图，采用基于深度神经网络的输变电工程轮廓识别模型，对所述卫星云图中的输变电工程进行轮廓识别，确定输变电工程的轮廓，根据预设的映射矩阵，将所述输变电工程的轮廓上的各坐标点以及轮廓内的各坐标点映射至激光雷达的三维坐标中，并构建所述输变电工程的三维卫星云图模型；
所述计算单元，用于计算杆塔高度和水平距离：分别对所述输变电工程的三维卫星云图模型以及点云BIM设计模型进行计算，获得三维卫星云图模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，点云BIM设计模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，其中，杆塔高度计算公式为：h=z max -z min ，z max 为杆塔的各坐标点Z轴坐标值最大的值，z min 为杆塔的Z轴坐标值最小的值，h为杆塔高度；两座杆塔之间的水平距离计算公式为：
，其中，X 1为第一座杆塔的X轴各坐标点的坐标值的均值，X 2为第二座杆塔的X轴各坐标点的坐标值的均值，Y 1为第一座杆塔的Y轴各坐标点的坐标值的均值，Y 2为第二座杆塔的Y轴各坐标点的坐标值的均值，L为两座杆塔之间的水平距离；
所述配准单元，用于模型配准并确定验收结果：根据所述三维卫星云图模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，所述点云BIM设计模型中的两座杆塔高度，以及两座杆塔之间的水平距离，将所述三维卫星云图模型和所述点云BIM设计模型进行配准，根据所述三维卫星云图模型中的各坐标点与所述点云BIM设计模型中的对应坐标点，确定所述输变电工程的三维卫星云图验收结果；
所述复验单元，用于对输变电工程进行复验：根据所述输变电工程的三维卫星云图验收结果，对所述基础验收数据进行复验，以确定所述基础验收数据与所述云图验收结果之间的差异，并得到所述输变电工程的复验结果评价表。
10.根据权利要求9所述的一种基于卫星云图的输变电工程验收的复验系统，其特征在于，所述复验系统还包括：潜在问题评估单元；
所述潜在问题评估单元，用于获取所述输变电工程当前时刻的三维卫星云图，构建所述输变电工程的当前时刻的三维卫星云图模型，根据所述当前时刻的三维卫星云图模型中的各坐标点进行分析，确定所述输变电工程的当前时刻的电力线的弧垂和杆塔的倾斜度，将所述输变电工程的当前时刻的电力线的弧垂和杆塔的倾斜度，与所述点云BIM设计模型中电力线的弧垂和杆塔的倾斜度进行比较，确定所述输变电工程的变化情况，根据所述输变电工程的变化情况，确定所述输变电工程是否存在潜在问题。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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