机载激光雷达技术(airborne light detection and ranging，LiDAR)是90年代初投入商业应用的一种主动式对地观测新兴技术^[1]，它由于具有快速获取高精度激光点云和高分辨率数码影像的优点，给线路的建设带来了以往测绘手段所不具备的应用模式和技术优势。对新建的输电线路而言, 通过机载激光雷达测量技术采集和处理的数据, 可应用到电力线路的路径优化、优化排位、外业施工等整个流程。本文将结合厄瓜多尔工程阐述LiDAR在输电线路工程中应用的适宜性。

1 应用思路

输电线路走廊的地形、地貌、地物等会对线路的建设和安全运行产生重大的影响，是线路设计和建设最为关注的部分。机载激光雷达系统集成了GPS、IMU、激光扫描仪、数码相机等光谱成像设备^{[2, 3]}。采用LiDAR测量系统可以直接采集线路走廊高精度激光点云和高分辨率的航空数码影像，进而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(杆塔、挂线点位置、电线弧垂、树木、建筑物等)的精确三维空间信息，从而为电力线路规划设计和建设提供高精度测量数据成果。根据实际工作情况，在不改变现有的作业流程情况下，图 1是LiDAR测量技术在输电线路工程(主要针对输电线路施工图设计阶段)现阶段中的应用思路。

2 工程应用实例

厄瓜多尔500 kV输电线路工程采用双回线设计，总长度约750 km，沿线植被茂密，交通条件较差。海拔高，最高达4 200 m左右。在此种情况下，完全采用传统摄影测量和RTK技术将会给工作带来巨大的困难，机载LiDAR技术为此输电线路工程选线、定线和定位提供了保障。

2.1 选线

将LiDAR激光点云数据导入处理软件构建三维可视化场景(见图 2和图 3)，以进行优化选线作业。图 3(b)清晰地显示了田地、河道等，据此在选线过程中对如规划区、风水地物、村路、输电线路等尽可能地采取避让或跨越措施，在满足建设需求的情况下保持线路的直线走向。图 4是一种输电线路路径方案，首先确定本段线路的起始位置J1(起始转角)，其次确定线路前进方向上的其他转角位置，最后进行直线塔的排位工作。图 4(a)中的黄色线表示线路路径，红×符号表示当前塔位的平面位置；图 4(b)是线路的起始到终点的纵断面图，由此可以初步确定线路路径的可行性。

2.2 定线

平断面图是设计人员进行排位的基础。根据工程规范的要求，平断面图的平面比例尺为1:5 000，高程比例尺为1:500。表 1和图 5显示Z1至Z4直线塔位无转角度数，说明选线成果良好。利用软件将LAS格式数据输出为所需的ASC格式文件后，自动提取线路沿线断面数据(如图 6所示)，而一些平面图数据则需在DEM叠加DOM所生成的三维场景中进行人工采集。

2.3 定位

虽然它是目前唯一能测定森林覆盖地区地面高程的可行技术^[4]，但是最终方案的确定还需要实地的勘察测量，在本段线路中，随机对J2至J3段3个塔位进行了外业GNSS实地测量，将测量成果与通过LiDAR数据选择的塔位成果进行了比较(见表 2)，结果表明, 塔位在平面位置上有很好的符合程度，而高程上相差稍大，原因是由于山上的矮林木对定位成果造成了一定的影响。综合考虑，外业实测结果与LiDAR数据选择成果符合程度良好，基本符合本工程的要求。

综合各项统计指标，机载LiDAR技术在厄瓜多尔500 kV输电线路设计中的应用达到了优化选线、定线和定位的目的，取得了良好的使用效果。同时，选线成果计算等过程需要几款软件配合使用，间接地增加了内业数据处理工作量，因此机载LiDAR技术应用在输电线路工程数据处理上有待改善。

3 结束语

机载LiDAR技术在厄瓜多尔输电线路工程的应用取得了良好的效果，它不仅减少了测量外业工作量，而且为设计人员提供了可靠的平断面数据资料，保证了输电线路在选线、定线、定位等方面方案的可靠性和可行性。与传统的航空摄影测量技术相比，机载LiDAR测量技术在输电线路业务中的诸多方面都具有明显的优势^{[5, 6]}。当然机载LiDAR技术是一种新兴的技术，具有很大的发展潜力，作为测量获取观测对象三维数据的手段，LiDAR的市场应用不仅在传统的城市测量、地形测绘等方面发挥着重要作用，而且在电力建设领域中的实践应用也具有着其他测绘手段所不可比拟的优势。