基于TLS的沉陷区高压线塔变形监测

摘要

在我国“北电南送”、“西电东送”的格局下，电网建设快速发展，由于地域特点和走廊条件的限制，输电线路不可避免的经过矿区，高压线塔是输电线路中与地面直接接触的构筑物，矿产资源的高强度开采所造成的地表移动和变形将对其安全运行产生影响，对高压线塔进行变形监测十分重要。 地面三维激光扫描（Terrestrial Laser Scanner，TLS）是一种新兴的空间数据获取技术，能够快速、无接触的获取地物表面高精度、高密度的三维空间信息，不仅能进行单点变形分析，也可进行线性和整体变形分析。常规单点测量方式，在监测范围、作业效率等方面存在一定限制，TLS技术上突破了单点测量方式的局限性。因此，本文研究了基于TLS的沉陷区高压线塔变形监测方法。 本文总结了高压线塔变形监测方法的研究现状，在现有点云数据处理算法的基础上，重点研究了基于点云数据的高压线塔变形监测方法，主要工作如下： （1）研究了高压线塔基础单点监测的数据处理方法，对基础点坐标进行了水平位移分析、高程变化分析、倾斜分析，为线塔的整体形变分析打下基础。 （2）研究了基于点云数据的高压线塔倾斜度求取方法，采用分层处理的方式，通过边界提取、直线分割、直线拟合等过程处理点云数据。求取的高压线塔倾斜度结果，能够从上到下反映高压线塔的整体倾斜状况。 （3）针对无标志点情况下的高压线塔特征点位移分析问题，根据高压线塔的结构特点，选取不同高度处对称分布的主斜材部分点云，通过平面分割、点云投影、边界提取、直线分割和直线拟合等过程提取特征点坐标，相同部位特征点作为同名点，将多期同名点的坐标进行对比，分析高压线塔的变形情况。 （4）基于倾斜度部分点云切片的边界角点数据，计算同侧相邻角点的直线参数，根据塔腿角钢的宽度设置一定范围的缓冲区，实现高压线塔的塔腿提取；采用改进的RANSAC 算法进行角钢平面分割，根据相交平面的参数求塔腿棱线的直线方程；根据塔腿棱线的直线方程，计算同一时期塔腿棱线各分段之间以及不同时期塔腿棱线相同分段之间的夹角，分析高压线塔的塔腿偏移情况。

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