1000 米高差,DJI L1 川西高原多層輸電線路建模示範

近年來,獲取輸電線路點雲資料已經成為電網無人機巡檢的一項重要工作。然而,在川西高原,輸電線路翻越高山大河,沿線多懸崖峽谷;同時,為提高基建和執行經濟性,線路杆塔常被設計為同塔多回的多層架設形式,這些都給點雲採集工作帶來不小的挑戰。

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環境及作業裝置

作業物件

:川西某 500 千伏輸電線路,多層架設:同塔雙回,一層地線 + 三層導線;

作業環境

:高山大嶺、跨金沙江,作業區域海拔範圍 2400~3500 米,晴間多雲;

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相關軟體

:大疆智圖 3。0。2 ,點雲智繪 2。5。

作業流程

1. 建立航線

(1)在 DJI Pilot 主介面依次進入 [航線飛行][航點飛行][線上任務錄製];

(2)開啟網路 RTK 功能,本次作業選擇的是 WGS84 大地座標系(大疆智圖後續支援 CGCS2000 大地座標系下采集的鐳射雷達點雲資料重建),在起飛前確認無人機已處於 RTK FIX 狀態且聽到“已連線 RTK,將記錄飛行器的絕對高度”語音提示;

* 若作業區域無網路覆蓋,可在已知座標點處架設 D-RTK 2 移動站以實現高精度定位;如既無網路覆蓋,也無已知座標點或 D-RTK 2移動站,則關閉 RTK,並建議手動飛行採集點雲,作業完成後透過 PPK 解算即可。

(3)開啟 DJI Pilot 相機設定中的網格線(對角線)顯示,以輔助更準確的打點;

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(4)在每基杆塔頂部正上方合適高度處打點;

* 對於本次作業區段的 500 千伏同塔雙回輸電線路,我們發現御 2 進階版可見光相機在 1 倍變焦狀態,雲臺偏航回中、俯仰角-9°,當輔助網格線的兩條豎線分別與左、右回上相導線大致重疊時,由此打點建立的航線可使採集的點雲覆蓋範圍較好。

(5)此外,還需在作業區段距首末端杆塔(遠離作業區段方向)約 100~150 米水平距離處、線路正上方合適高度新增輔助航點,以保證首末端杆塔點雲被充分採集;

* 對於大檔距,使用同一航線在不同時段採集點雲時,應考慮不同工況下導線鬆弛和緊繃變化對航線安全的影響。

(8)為提高多層線路點雲採集質量,本次作業採用往返飛行的方式,因此將建立的航線匯入 2 次,並在副本航線中調轉航線方向。

2.編輯航線

(1)引數主頁

負載(鐳射雷達)設定:

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[回波模式]:設定為 [雙回波],這有利於減少多層輸電線路點雲漏採情況,同時提高地物、地面點雲採集質量;

[取樣頻率]:設定為 [240kHz],以獲得更高點雲密度;

[掃描模式]:根據本次作業物件和環境特點,採用 [非重複掃描]模式,可使山崖、鐵塔、下層導線等立面重建效果更好;

[真彩上色]:未開啟,在航點中設定。

[高度模式]:保持預設的 [海拔高度]。

(2)航線(全域性)設定

[速度]:與點雲密度成反比,綜合考慮效率要求,本次作業設定為 7m/s;

[海拔高度]:保持預設,未修改(不會影響各航點高度);

[飛行器偏航角]:設定為 [沿航線方向];

[雲臺控制]:設定為 [手動控制];

[航點型別]:對於山區輸電線路場景,設定為 [直線飛行,飛行器到點停],否則可能對點雲覆蓋和飛行安全造成較大影響。

(3)航點設定

首個航點設定介面,[航點動作] 新增 [開始等時間間隔拍照](本次作業設定為3秒)、[開始錄製點雲模型] 兩個指令;

末端航點設定介面,[航點動作] 新增 [結束間隔拍照]、[結束錄製點雲模型] 兩個指令;

所有航點的 [速度]、[飛行器偏航角]、[航點型別] 均勾選[跟隨航線],[海拔高度] 不勾選 [跟隨航線]。使用御2進階版打點建立的航線,這些設定預設均如此,無需修改。

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3. 採集點雲

(1)航線編輯完成後,啟動無人機電源,等待 3~5分鐘預熱 DJI L1;

(3)無人機飛往起始航點附近就位,操控無人機來回“摩擦” 2 次加減速飛行,以校準 DJI L1 的慣導,校準結束時使無人機儘量靠近起始航點,雲臺俯仰角本次作業手動調整為-75°並保持;

(5)採集點雲時,切至 [點雲] 或 [分屏] 檢視可監視實時點雲效果,第一時間為評估作業質量提供直觀依據;

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(6)第 1 條航線結束後,上傳第 2 條(返回)航線並執行完成。

4. 模型重建

(1)在大疆智圖中新建 [鐳射雷達點雲處理] 任務,匯入 DJI L1 採集的原始資料資料夾;

(2)輸出座標系和高度設定:本次作業設定與打點一致的大地座標系,並選擇對應投影帶,高度設定保持預設 Default(橢球高),這樣後續需要在模型中規劃自動巡檢航線時可直接使用模型高度,方便快捷;

(3)[點雲精度最佳化]:根據需要設定,本次重建未開啟(開啟後重建時間會明顯增加);

(4)本次作業 DJI L1 採集的原始資料大小為 8。63G,模型重建耗時 6 分 32 秒。

可以看出,兩條航線採集的原始資料在未開啟 [點雲精度最佳化] 的情況下,建成的模型重疊一致,杆塔、絕緣子、地面地物輪廓較為完整、清晰,地線和各層導線均未出現連續缺少點雲的情況。透過點雲智繪軟體快速計算得出點雲密度為 222。225 點/平方米,滿足實際應用需求。

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要點技巧

1。 即使已有作業區段杆塔的精確座標和高度,仍然建議打點建立航線,這樣可以起到提前勘查線路上方交跨物、衛星訊號和無線電干擾等情況的作用,為順利完成後續點雲採集飛行打下基礎。

2。 無人機在打點時(特別是打點所在杆塔為大轉角塔時)航向對準下一基杆塔,可使建立的自動飛行航線與線路走向高度一致。

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3。 經多次實踐驗證,回波模式選擇 [雙回波],可應對採集點雲過程中有薄霧的情形,較好地獲取點雲資料。

4。 經多次對照測試,對於大落差、跨江河地形的多層輸電線路,宜採用非重複掃描方式,雲臺俯仰角建議接近 -75°,且不宜向 -90°(垂直向下方向)靠攏。

5。 在航線自動飛行過程中,可將監視器切至 FPV 畫面,DJI Pilot HUD 獨有的速度向量球和目標航點空間導航技術,可幫助飛手提前檢查建立的航線(航點)是否正確,保障飛行安全。

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6。 一般情況下,建議打點、點雲採集飛行、PPK 解算(如果需要)、模型重建等過程的大地座標系選擇保持一致,減少可能的作業誤差。

7。 執行往返兩條航線形成的兩個單獨原始資料資料夾(內部檔案保持不移動、不修改),放入同一資料夾後再匯入大疆智圖,可使重建形成的 LAS 成果為單一檔案。

TAG: 點雲航點航線作業採集