【激光雷达-中科云图-易飞360°】电力巡检太危险？激光雷达有办法！

谈到雷达，你第一时间想到什么？

是小时候战争片里蹦出的电影台词：报告长官，雷达上发现敌舰靠近！

但它其实离我们并没有那么遥远~

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雷达，是英文Radar的音译，英文全称radio detection and ranging，意思为"无线电探测和测距"，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。

不过，利用电磁波并不是唯一的方法，和电一样，作为世界中另一种重要介质 —— 光，同样是我们探测和定位的重要手段，这就是接下来本文要讲的“激光雷达”。

随着自动驾驶的热潮兴起，激光雷达也已不再是陌生的概念了。

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简单来说，激光雷达是以激光器为发射光源，向探测目标发射高频率激光脉冲来获取目标的空间位置等信息。激光雷达系统通常集成了激光测距技术、全球定位技术（GPS）和惯性测量技术（IMU），能够直接、快速、主动、精确地获取目标的三维空间信息，而且获取的数据密度高、分辨率高。基于这些数据获取优势，激光雷达与成像光谱技术、成像雷达技术并列为对地观测领域的三大前沿技术。

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易飞360°激光扫描测距雷达

以我们团队（中科云图）研发的易飞360°激光扫描测距雷达为例来认识一下激光雷达！

作为一款机载微型激光雷达，小巧便携只是你看得到的一面。

作为下一代智能巡线的“大脑”，出众的计算能力才是我们引以为傲的实力。

基于DJI PAYLOAD SDK开发，可直接挂载云台。配合易飞无人机自动驾驶系统，可实现与环境的实时互动，帮助客户完成复杂的线路巡视任务。

集成在DJI Matrice 200系列（双云台）无人机上，可实现：

树障实时检测：

依靠激光获取导线的角度距离信息，可实现无人机自动跟随导线飞行，同时检测树障隐患。巡检完毕，即可出具分析报告；

导线缺陷检测：

跟随导线飞行，实时检测导线断股、松股、划损、腐蚀、电弧烧伤等缺陷；

竣工验收走线：

架空输电线路竣工验收。结合可见光传感器，适用于完成高空走线验收项目

自动驾驶实时避障

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机载激光雷达工作原理

接下来继续以我们团队的输电线路自动化巡检2.0研究成果为例，展示机载激光雷达在数字电网建设和输电线路安全巡检中的应用。

M210搭载易飞360°激光测距扫描雷达

（1）工作原理

机载激光雷达的工作方式和原理如下图示，即激光测距系统向探测目标主动发射高频率的激光脉冲，直接获取地物表面的距离、坡度、粗糙度和反射率等信息，经过处理生成高密度的三维空间坐标，即点云。激光点云数据的每个点不仅具有 x 、 y 平面坐标信息，还具有高程信息，即 z 值，同时还可从不同视角对这些点云进行三维显示、量测，计算点云所表达目标的表面积、体积等，这也是激光雷达区别于传统光学遥感和微波遥感数据的最大优点。

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（2）航线规划及数据采集

航线的规划工作是决定飞行扫描测量成果质量的关键因素，规划完成通过自动或者手动控制的方式，对输电线路进行飞行扫描测量和成像，获得高精度点云和影像数据。

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点云数据大用处

（1）数据分析

将点云导入到树障巡视分析软件中进行处理。利用机载激光雷达获取的高精度点云，快速获得高精度三维线路走廊地形地貌、线路设施设备，以及走廊地物（包括电塔、塔杆、挂线点位置、电线弧垂、树木、建筑物等）的精确三维空间信息和三维模型。根据输电线路安全距离的要求，可分析线路走廊内导线与植被、建筑物、交叉跨越等净空距离，进而确定线路运行状态是否安全，并对超过预定安全距离的危险点形成报表并进行标识提示，最大限度的发挥系统的输电能力及保证系统的安全。

（2）地物点云分类

输电线路走廊是电网的最主要部分，走廊内地形、地貌、地物（植被、建筑等）、电塔、挂线点位置等是电网建设和管理极为关注的对象。但是一次飞行任务获取的原始点云包括了输电线走廊内的所有地物目标，而实际应用中需要将不同类型地物目标的激光点分离出来，即进行滤波分类。滤波即将原始点分为地面点和非地面点，地面激光点经过插值或构网可得到走廊的数字地形模型（DEM），而非地面点可经过进一步处理提取各类地物点。

（3）三维量测分析

实现对线路任意点距离量测、面积量测。能够直接精确测量出输电线路各点的坐标、高程、任意两点间空间距离、任意点高程等；能够精确测量电力线相间距离，为间隔棒的制作与安装提供精确尺度。

（4）三维建模

自动化三维地形重建技术，通过激光点云滤波结果，生成高精度的数字高程模型 DEM，实现线路走廊三维地形还原。

（5）电力线提取

利用分类后的线路走廊地物的激光点云，跟踪相邻点云数据，将同一条线路上的点云数据识别出来，并输出矢量化的电力线成果。

以上仅仅是机载激光雷达在数字电网建设与巡检中最基本的小功能介绍使用。激光雷达在电力中的应用仍有更多的拳脚可发挥，比如架设线路选址、砍伐树木与土方量计算、地质灾害监测、走廊变化检测（如违章建筑、树木生长情况等），还可以结合地面三维激光扫描技术（Terrestrial Laser Scanning technology, TLS）进行数字变电站建设；融合点云和高分辨率的光学数码影像，实现输电线路走廊真三维数字重建；结合多期点云和影像数据，通过点云滤波、空间差值，以及影像配准和灾前灾后的差值计算，提取地形变化或者其他专题变化图，快速、直观地了解线路上的异常情况，并采取相应应对方案。