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激光点云深度挖掘与智慧应用
发布时间:2022-04-15 | 来源: | 点击量:2593

 随着实景中国和数字化战略的不断推进,激光点云技术在能源、国防、自然资源、数字城市等领域得到了广泛应用。激光点云具有可穿透、精度高、位置准等特性,可以实现场景快速构建和精准计算。

 国遥新天地所倡导的“智采集、智聚合、智应用”的技术理念,为激光点云数据在各领域的数据采集、成果处理、智慧应用、科学研究提供了完整的综合解决方案。

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点云数据可视化平台

点云高效采集

 国遥新天地具备甲级测绘资质,凭借高效、智能、前沿的数据采集能力为各行业提供技术支撑。将激光扫描系统、工业相机系统、全球定位系统(GPS)、高精度惯性导航仪(IMU)与动力三角翼、直升机、无人机等搭载平台进行完美集成,实现全空间激光点云数据和真彩色数码航空影像的快速获取。同时,采用架站式激光雷达、手持与背包等便携式激光雷达进行微观区域激光点云精细化采集,构建激光点云“空、天、地”一体化采集体系。

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激光点云采集体系

点云聚合分析

? 点云自动分类

 在现有分类技术基础上迭代点云自动聚集分类算法,优化分类流程、细化分类对象、深化特征提取,提高海量激光点云自动分类的效率与准确率(例如:地面点、植被、建筑、杆塔、导线、绝缘子串、跳线等)。

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城市电网点云精准分类

? 植被单体分割

 随着计算机性能提升和机载激光雷达数据质量提高,利用激光点云数据直接进行单木探测,有效提高了冠层上部单木探测率以及森林中下层受上层单木抑制的小树探测可能性。同时,结合智能算法与不同模型对点云分类成果进行数据分割处理,获得单木位置、树高、冠幅直径、冠幅面积以及单木边界,根据单木分割成果可以对植被做种类赋予,为树木砍伐统计、林业资源调查等提供基础数据源。

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植被单体分割

? 树木种类识别

 树种是森林资源信息中的一项重要参数,精准的树种信息提取对于树障处理和调查具有重要意义。利用单木边界点云结合可见光、光谱影像数据标定单株植被的垂直结构及强度信息,建立树种分析样本,通过设置权重获取像元的树种类别标识,进而与单木融合实现单木文件的种类标识。

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基于遥感影像的树种分类

? 树木生长预测

 依据降雨量、光照、土质情况、不同树种的历史生长情况等参数因子,结合单木冠顶高度与直径信息实现树木生长预测。基于动态仿真技术对树木进行生长预测模拟,对隐患进行更为合理有效的评估。

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树木生长动态预测

? 电网实体建模

 利用激光点云精度高、位置准的特性,可以快速还原输电通道环境,依据杆塔等分类成果的空间分布和几何特征捕捉关键像素点和杆塔中心位置。基于聚类算法实现杆塔、导线以及部件的精确拟合重建,点云三维建模已经成为智能电网建设和数字化转型过程中不可或缺的一部分。

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点云拟合建模

点云智慧应用

? 勘察设计

 国遥新天地时空遥感大数据三维平台可以实现电网设计从规划、可行性研究、初步设计到施工图设计各个阶段的关键成果输出。

丨平断面出图 

 通过点云快速拟合高精度数字高程模型(DEM),结合激光点云动态获取杆塔、关键地物、跨越物的高程信息;基于可见光影像智能识别自动获取道路、水系、建筑物等平面信息。结合平断面规范和要求自动输出平断面图,并实现与三维场景的可视化联动。

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航测平断面出图

丨房屋拆迁量统计 

 针对建筑物点云分类数据进行算法处理,按照建筑物特征实现矢量化建模,用于简化模型对象。通过导入矢量化成果,自动进行分类统计,计算有关房屋数量、房屋高度、房屋体积和房屋拆迁面积,并能针对矢量化房屋模型生成房屋分布图,提升设计质量。

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输电通道房屋空间分布图

丨林木砍伐统计

 针对植被点云图层,结合树障砍伐指导标准,可以高效自动计算输电通道中的树障隐患,融合单木、树种成果为林木砍伐量的统计提供准确的数据来源,并以三维可视化形式对砍伐位置和数量进行直观呈现,一键式输出砍伐报告,精准控制工程迁改、施工和运维成本。

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基于激光点云的林木砍伐统计

? 绿色施工

利用激光点云数据快速真实还原施工现场及周边地物环境,便于施工组织措施方案的制定与推演。结合点云特性与交底资料实现跨越架布置、土方挖填平衡、施工便道、临时用地、下穿上跨的施工方案设计,从而优化辅材用量,减少工程开挖以及避免树木砍伐,营造良好的绿色施工环境。利用激光点云施工方案,竣工后对比实际材料使用量与设计用量差异,从而提高基建全过程管控水平。 

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激光扫描构建施工场地实景模型

? 运行维护

 激光点云的智慧应用逐步成为电网运行维护环节的重要技术手段。结合运维需求与关注点,深度挖掘激光点云价值,为现状分析、隐患预测和通道治理提供科学依据。

丨危险点自动分析

 通过不同点云分类成果分别实现海量点云数据之间的垂直距离、水平距离、净空距离的快速计算,结合危险预警阈值将隐患点进行动态标识,并输出危险点分析报告。

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输电通道危险隐患分析

丨树木倒伏分析

在极端天气条件下,树木存在任意方向倒伏的可能性,结合导线状态方程,模拟不同工况下的风偏和弧垂,进行动态碰撞校验,输出倒伏隐患点信息,倒伏单木位置、净空距离。

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树木倒伏分析模拟

丨工况模拟

 输入实时工况信息,根据温度、湿度、风速、风力、风向等实时工况数据,实现弧垂风偏状态、对地距离的动态计算,模拟弧垂风偏状态。

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导线工况模拟

丨跳线安全计算

 在分类后的跳线点云数据基础上,对存在部分点缺失的跳线进行算法计算和拟合,形成跳线矢量点集,通过输入工况、校验规则,进行跳线与塔身距离计算与危险点分析。

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跳线安全距离计算

? 科学研究

丨输电通道灾害风险评估

 南方植被茂密,地形复杂,导致输电通道山火频发。对山火高风险区域进行风险评估,基于三维点云数据自动提取各类空间距离,结合树种分类和单木分割成果统计样方内各项指标的重要信息,以识别典型树种,评估跳闸风险,支撑输电线路防山火运维和隐患精准清理,有效提升山火防控水平。

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输电通道风险评估

丨极端天气输电线路抗灾能力风险评估

 利用激光点云数据准确获取城市电网重要设施信息,开展极端天气下抗灾能力的设计校核。结合电网输电线路大风跳闸故障及灾害受损历史情况,建立动态校核模型,完成输电线路设施极端天气下的防风抗灾能力风险评估。  

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导线抗灾能力校核