专利名称：一种基于激光雷达的杆塔倾斜率测量方法
技术领域：
本发明涉及输电线路杆塔倾斜测量方法，具体地指一种基于激光雷达的杆塔倾斜率测量方法。
背景技术：
杆塔是架空输电线路中基本设备之一，对其倾斜进行测量是线路建设施工和运维的主要内容。线路投运前，随竣工验收一起对杆塔倾斜进行测量以及时发现杆塔倾斜存在的缺陷，让施工方及时处理消除隐患，确保线路投运后的安全运行。线路投运后，当发生滑坡、沉陷等地质灾害或外力破坏时，对杆塔进行倾斜测量，可以为事故分析提供准确数据，为采取临时措施和永久措施提供判断的依据。当前，铁塔倾斜测量方法主要有铅垂测量法和经纬仪测量法，其中铅垂测量法需要工作人员登塔作业，存在作业量大和风险高、效率低的不足；经纬仪测量方法虽无需登塔，但存在操作繁琐与测量精度不高的不足。

发明内容
本发明的目的是为了克服上述不足提供一种作业风险小、精确度够高的一种基于激光雷达的杆塔倾斜率测量方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种基于激光雷达的杆塔倾斜率测量方法，其特征在于包括以下具体步骤步骤1:利用激光雷达成像仪采集杆塔点的三维空间数据和图像；步骤2 :将现场采集得到的三维空间数据和图像导入计算机系统；步骤3 :对导入计算机系统的杆塔点的三维空间数据和图像进行去噪预处理；步骤4 :在所述三维空间图像上选取杆塔低部的四个塔角中的一个角钢背中心点作为第一基点11，以第一基点11与其他三个塔角的角钢背中心线交点依次创建第二基点12、第三基点13、第四基点14，将第一基点11与第二基点12、第三基点13、第四基点14形成第一平面1，第一平面I的对角线相交点为第五基点15 ；步骤5:利用与步骤4中同样的方法在杆塔的顶部选取第五顶点25，依据所述三维空间数据，测出第五基点15和第五顶点25之间的距离dL，测出第五顶点25到第一平面I的垂直距离dH，dH即为杆塔中心点的高度；步骤6 :选取第五顶点25到第一平面I的垂点251，根据勾股定理dS2+dH2=dL2，计算出第五顶点25到垂点251的距离dS ；步骤7 :根据杆塔倾斜率q=dS/dH，计算出杆塔倾斜率q。本发明的有益效果是基于激光雷达的非接触测量，有效解决了杆塔倾斜现有测量方法面临的作业风险大、精确度不够高等不足，实现了输电线路杆塔倾斜测量的图像化与高精度化，降低了现场测量工作量和复杂性。


图1为本发明的方法流程图。图2为本发明的测量示意图
具体实施例方式下面结合附图及实施例进一步说明本发明。实施例本发明所述一种基于激光雷达的杆塔倾斜率测量方法，包括以下具体步骤步骤1:利用激光雷达成像仪采集杆塔点的三维空间数据和图像；步骤2 :将现场采集得到的三维空间数据和图像导入计算机系统；步骤3 :对导入计算机系统的杆塔点的三维空间数据和图像进行去噪预处理；步骤4 :在所述三维空间图像上选取杆塔低部的四个塔角中的一个角钢背中心点作为第一基点11，以第一基点11与其他三个塔角的角钢背中心线交点依次创建第二基点12、第三基点13、第四基点14，将第一基点11与第二基点12、第三基点13、第四基点14形成第一平面1，第一平面I的对角线相交点为第五基点15 ；步骤5:利用与步骤4中同样的方法在杆塔的顶部选取第五顶点25，依据所述三维空间数据，测出第五基点15和第五顶点25之间的距离dL=40. 5215m，测出第五顶点25到第一平面I的垂直距离dH=40. 5210m, dH即为杆塔中心点的高度；步骤6 :选取第五顶点25到第一平面I的垂点251，根据勾股定理dS2+dH2=dL2，计算出第五顶点25到垂点251的距离dS=0. 201m ；步骤7 :根据杆塔倾斜率q=dS/dH,计算出杆塔倾斜率q=4. 96%0。在步骤I中，为便于杆塔点云数据的快捷选取，在偏离杆塔顺线路方向45°左右处架设地面激光雷达，然后打开地面激光雷达的激光对中器，调节其底座上的三个支柱，直至屏幕上的蓝色圆与黑色圆圈完全吻合，表明地面激光雷达已安装在一个绝对水平面上，设置地面激光雷达的扫描角度和扫描时间后，就可以开始扫描，获取铁塔点三维空间数据及图片，总耗时3分钟。在步骤2中，将扫描的杆塔数据转换为标准的XYZ. ASC点云数据格式，并导入计算机系统，然后将不需要的杂点剔除，得到一个视觉效果好、立体的杆塔点三维空间图片。在步骤5-7中，依据处理后的三维空间图片进行数据处理实现杆塔倾斜的测量，测试结果dL为40. 5215m, dH为40. 5210m,根据勾股定理dS2+dH2=dL2，计算出dS为O. 201m,然后根据杆塔倾斜率q=dS/dH，计算出杆塔倾斜率q为4. 96%。，依据设计资料显现该杆塔为预倾斜耐张塔，设计倾斜率为5%。，测量误差为O. 8%，所以所测杆塔的倾斜率满足设计要求。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
权利要求
1.一种基于激光雷达的杆塔倾斜率测量方法，其特征在于包括以下具体步骤步骤1:利用激光雷达成像仪采集杆塔点的三维空间数据和图像；步骤2 :将现场采集得到的三维空间数据和图像导入计算机系统；步骤3 :对导入计算机系统的杆塔点的三维空间数据和图像进行去噪预处理；步骤4:在所述三维空间图像上选取杆塔低部的四个塔角中的一个角钢背中心点作为第一基点11，以第一基点11与其他三个塔角的角钢背中心线交点依次创建第二基点12、第三基点13、第四基点14，将第一基点11与第二基点12、第三基点13、第四基点14形成第一平面I，第一平面I的对角线相交点为第五基点15 ；步骤5 :利用与步骤4中同样的方法在杆塔的顶部选取第五顶点25，依据所述三维空间数据，测出第五基点15和第五顶点25之间的距离dL，测出第五顶点25到第一平面I的垂直距离dH，dH即为杆塔中心点的高度；步骤6 :选取第五顶点25到第一平面I的垂点251，根据勾股定理dS2+dH2=dL2，计算出第五顶点25到垂点251的距离dS ；步骤7 :根据杆塔倾斜率q=dS/dH,计算出杆塔倾斜率q。
全文摘要
本发明公开了一种基于激光雷达的杆塔倾斜率测量方法，包括以下具体步骤采集数据和图像；将数据和图像导入计算机系统；预处理；选取五个基点；选取第五顶点25；计算垂直距离；计算出杆塔倾斜率q。本发明的有益效果是基于激光雷达的非接触测量，有效解决了杆塔倾斜现有测量方法面临的作业风险大、精确度不够高等不足，实现了输电线路杆塔倾斜测量的图像化与高精度化，降低了现场测量工作量和复杂性。
文档编号G01C9/00GK103017734SQ20121053370
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者杜勇, 沈小军, 张守勋, 涂明, 王仁德 申请人:湖北省电力公司检修分公司, 国家电网公司