直升机电力巡线系统中利用核线约束进行线路三维重建

在基于多角度成像技术的直升机电力巡线系统中,为了完成线路预警需要计算导线与周围物体的相对距离,除需要生成线路走廊所在地区的数字地面模型外,还必须提取三维线路信息,因此,提出了一种利用核线约束对线路中间隔棒进行三维重建的方法,进而可以重建整条电力线的三维信息,现场飞行实验表明,应用所提出的方法可以准确重建电力线路的三维信息,使得系统的物线距离测量达到巡

维普资讯

20 0 6年第 4 2卷

1 2月第 6期

北京师范大学学报(自然科学版 ) J u n l f e i r l ies y( t rl ce c ) o ra o in No ma Unv ri Nau a S i e B jg t n

De . 2 6 c 00

Vo . 2 No 6 14 .

直升机电力巡线系统中利用核线约束进行线路三维重建 *张吴明阎广建李巧枝赵伟 (京师范大学地理学与遥感科学学院遥感与 GI北 S中心，感科学国家重点实验室 .遥 环境遥感与数字城市北京市重点实验室 .1 0 7,北京 ) 085

摘要

在基于多角度成像技术的直升机电力巡线系统中，了完成线路预警需要计算导线与周围物体的相对距离，为

除需要生成线路走廊所在地区的数字地面模型外，还必须提取三维线路信息.因此，出了一种利用核线约束对线路中提间隔棒进行三维重建的方法，进而可以重建整条电力线的三维信息.现场飞行实验表明，应用所提出的方法可以准确重建电力线路的三维信息，得系统的物线距离测量达到巡线需要的 0 5m精度要求 .使 . 关键词直升机电力巡线；三维重构；线约束；空三平差核

高压电网的巡检和维护工作对于电网的正常运行至关重要.电力线走廊覆盖范围广，常穿行于崇山峻经岭和广阔森林之中，些线路需要跨越无人区、有交通死区和通讯盲区，路运行维护和突发故障查找异常困线难，统的人工巡线方式已不能适应超高压、传特高压电

随着现代遥感技术的发展，已经有利用卫星遥感技术进行电力线路设计的尝试_ .国家“六三” 8在]八计划支持下，对直升飞机巡线，究利用遥感与摄影测针研量技术，通过机载 GP/ MU方位元素测量装置和多 SI角度图像数据，获取电力线走廊内的地表以及高压线路三维信息，而得到导线与周围物体距离的可行性，进 开发相应的多角度成像技术.

网的运行维护要求 .为提高巡线的科技水平，国目前我在机器人巡线 l和 GP】 S巡线_方面有所研究和应用. 2] 从国际电力巡线的发展来看，电线路采用直升飞机输巡线等电力作业工作

日益成为电力系统安全生产的迫切需求 . 从 2世纪 5 O 0年代起，国、美加拿大以及西欧很多

1系统简介及线路三维重建的需求 1 1系统组成及功能 .基于“载多角度、光谱成机多像技术”的直升机巡线系统的外观如图 1示，括监所包视器、 P G S天线、控制箱和吊舱[ .件包括全球定位 9硬 3系统 ( S、性测量单元 (MU)数据采集存储显示 GP )惯 I、设备、向、前天顶和后向 3个 C D数字相机 .中惯性 C其测量单元 (MU) 3个 C D数字相机连接装配在测 I和 C量稳定平台上，平台安装于吊舱内，该固定于直升飞机上. P G S和 I MU用于获得计算线路走廊中地面及线

国家开始采用直升机巡线.随后，国、俄日本、瑞典等国家也开始直升机巡线作业.国从 2我 0世纪 8 0年代开始进行直升机巡线和带电作业等方面的研究，目前到为止各电力公司都对此进行了一定程度的尝试 -] 3. 巡线中一项重要任务是发现电力线路走廊中可能威胁到线路安全的物体，建筑物和树枝等，任务是如该

输电线路运行维护中通道清障的依据之一 .当物体和线路间的距离小于一定阈值时，就要采取一定的措施， 预防事故的发生.国际上通常用机载 GP S定位激光三维空间扫描系统巡检电力通道 _]生成有定位尺寸的数字立体走 6, 向图，准确给出周围物体与线路的相对距离，而实可从现安全距离的自动监测和预警，到防止树枝碰线等达目的.中航空激光三维扫描系统价格高昂，其动辄数百万美元，而且目前主要设备依赖于进口.因此，发和开研制成本相对较低，有我国自主知识产权的定量化拥直升机巡线系统成为当务之急.收稿日期：0 60—5 2 0—60

路三维数据所需的位置和姿态观测值，视器用于查监看 C D数字相机实时采集的图像，制箱则集中控制 C控整个系统的数据同步、采集、存储等工作. 软件系统包括图像的采集与拼接、找同名点和寻空中三角测量以提取地表高程数据、压线路及特定高目标的提取和三维重建、对距离的计算与预警以及相相应的人机交互界

面等.户可以通过软件查看线路用走廊的三维地形、路及其下地表的横纵剖面图、线正射影像图、体与线路的距离图以及影像与距离预警合物

成图，险区域一目了然，危并可以输出距离线路一定距离的危险点.户也可以直接在图像上量取任意两点用

*国家“六三”划资助项目( 0 3八计 2 0 AA1 4 4 ) 3 00;长江学者和创新团队发展计划资助项目

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wsim.html