神州尊龙凯时集团 2021-11-03 15:12

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以下文章来源于DJI大疆行业应用 ，，
，作者四川送变电 田力

DJI大疆行业应用.

提供无人机专业行业应用解决方案，，，提供全面的无人机平台
、、
、负载、、、
、软件、、、、培训、、服务等全方位信息。。。

近年来，，获取输电线路点云数据已经成为电网无人机巡检的一项重要工作。
。
。然而，，，在川西高原
，，，，输电线路翻越高山大河，，，沿线多悬崖峡谷
；同时，，，为提高基建和运行经济性，，
，
，线路杆塔常被设计为同塔多回的多层架设形式
，，，
，这些都给点云采集工作带来不小的挑战。。

本文介绍了 DJI L1 激光雷达在川西高原多层输电线路场景建模的实际应用案例
。
。。。DJI L1 搭配经纬 M300 RTK 和大疆智图
，，，，形成轻量化一体解决方案，，，出色地解决了极端恶劣环境下的输电线路点云采集和三维重建难题。。。

在高海拔、
、、大落差的崇山峻岭间，，
，经纬 M300 RTK 搭载 DJI L1 往返飞行，，，
，平均每架次约 30 分钟（不含创建航线耗时）可采集 3～3.5 公里输电线路的点云数据，，，一天完成 15～20 公里的作业量
，，，，通过大疆智图重建形成三维点云，，，后续主要用于距离测量、
、、
、航线规划，
，形成平断面图、
、、、数字高程模型等成果。
。。

环境及作业设备

作业对象：川西某 500 千伏输电线路，
，
，多层架设：同塔双回
，，
，一层地线 + 三层导线；

作业环境：高山大岭、
、跨金沙江，，，作业区域海拔范围 2400～3500 米，，，晴间多云
；

设备型号：经纬 M300 RTK 搭载 DJI L1 
； 御 2 行业进阶版，
，，含 RTK 模块；笔记本电脑：R7-5800H + RTX-3070@140W；

相关软件：大疆智图 3.0.2 ，
，点云智绘 2.5。
。。

作业流程

1. 创建航线

因缺乏作业区段塔顶的精确高度和经纬度坐标
，，，本次使用御 2 行业进阶版（也可直接使用经纬 M300 RTK ）打点创建航线。。。。

（1）在 DJI Pilot 主界面依次进入 [航线飞行]→[航点飞行]→[在线任务录制]
；

（2）开启网络 RTK 功能，，，本次作业选择的是 WGS84 大地坐标系（大疆智图后续支持 CGCS2000 大地坐标系下采集的激光雷达点云数据重建），，在起飞前确认无人机已处于 RTK FIX 状态且听到“已连接 RTK，
，，，将记录飞行器的绝对高度”语音提示；

* 若作业区域无网络覆盖
，，，可在已知坐标点处架设 D-RTK 2 移动站以实现高精度定位
；如既无网络覆盖，，也无已知坐标点或 D-RTK 2移动站，，，则关闭 RTK，，并建议手动飞行采集点云，，，
，作业完成后通过 PPK 解算即可。。。

（3）打开 DJI Pilot 相机设置中的网格线（对角线）显示，，，以辅助更准确的打点；

（4）在每基杆塔顶部正上方合适高度处打点
；

* 对于本次作业区段的 500 千伏同塔双回输电线路
，，
，
，尊龙凯时发现御 2 进阶版可见光相机在 1 倍变焦状态
，
，，云台偏航回中、、、、俯仰角-90°，，
，
，当辅助网格线的两条竖线分别与左、
、、右回上相导线大致重叠时
，，，，由此打点创建的航线可使采集的点云覆盖范围较好。。。

（5）此外，，还需在作业区段距首末端杆塔（远离作业区段方向）约 100～150 米水平距离处、、线路正上方合适高度添加辅助航点，，，以保证首末端杆塔点云被充分采集；

（6）对于弧垂较大的档，
，，可考虑在最大弧垂点上方适当高度添加额外航点，，，
，使该档点云采集质量更好
；

* 对于大档距，，使用同一航线在不同时段采集点云时，，
，应考虑不同工况下导线松弛和紧绷变化对航线安全的影响。
。
。
。

（7）创建航线后通过 TF 卡（或 U 盘）导出到经纬 M300 RTK 的遥控器
；

（8）为提高多层线路点云采集质量，，，本次作业采用往返飞行的方式，，因此将创建的航线导入 2 次，
，并在副本航线中调转航线方向。
。

2．编辑航线

在经纬 M300 RTK 遥控器中导入往返两条航线
，，，并分别设置这两条航线的参数：

（1）参数主页

负载（激光雷达）设置：

[回波模式]：设置为 [双回波]，，，
，这有利于减少多层输电线路点云漏采情况，，，
，同时提高地物、、、、地面点云采集质量
；

[采样频率]：设置为 [240kHz]，，，，以获得更高点云密度；

[扫描模式]：根据本次作业对象和环境特点，，
，，采用 [非重复扫描]模式，，可使山崖、、铁塔、、下层导线等立面重建效果更好；

[真彩上色]：未开启，，在航点中设置。。

[高度模式]：保持默认的 [海拔高度]。。。

（2）航线（全局）设置

[速度]：与点云密度成反比，，综合考虑效率要求
，，本次作业设置为 7m/s
；

[海拔高度]：保持默认，，未修改（不会影响各航点高度）；

[飞行器偏航角]：设置为 [沿航线方向]；

[云台控制]：设置为 [手动控制]；

[航点类型]：对于山区输电线路场景，
，，，设置为 [直线飞行，，，飞行器到点停]，，否则可能对点云覆盖和飞行安全造成较大影响。。

（3）航点设置

首个航点设置界面
，，[航点动作] 添加 [开始等时间间隔拍照]（本次作业设置为3秒）、、、
、[开始录制点云模型] 两个指令；

末端航点设置界面，，
，
，[航点动作] 添加 [结束间隔拍照]、
、[结束录制点云模型] 两个指令；

所有航点的 [速度]
、
、[飞行器偏航角]、、、[航点类型] 均勾选[跟随航线]，，，
，[海拔高度] 不勾选 [跟随航线]
。。使用御2进阶版打点创建的航线
，
，
，，这些设置默认均如此
，，，，无需修改
。。。。

3. 采集点云

（1）航线编辑完成后，，，启动无人机电源
，，等待 3～5分钟预热 DJI L1；

（2）执行点云采集任务时，，，大地坐标系与打点时的选择一致，，，确认经纬 M300 RTK 的定位为 RTK FIX 状态；

（3）无人机飞往起始航点附近就位
，，，，操控无人机来回“摩擦” 2 次加减速飞行，，，
，以校准 DJI L1 的惯导，
，，
，校准结束时使无人机尽量靠近起始航点，，云台俯仰角本次作业手动调整为 -75°并保持；

（4）第一次校准完成后立即上传第 1 条（去往）航线并执行，，开始采集点云，，，，随后每飞行约 100 秒，，，需暂停进行一次手动加减速，，确保作业精度满足要求；（经纬 M300 RTK 的航点飞行功能后续将支持自动“摩擦”加减速）

（5）采集点云时，，，，切至 [点云] 或 [分屏] 视图可监视实时点云效果，，，，第一时间为评估作业质量提供直观依据；

（6）第 1 条航线结束后，，上传第 2 条（返回）航线并执行完成。
。

4. 模型重建

（1）在大疆智图中新建 [激光雷达点云处理] 任务，，，导入 DJI L1 采集的原始数据文件夹；

（2）输出坐标系和高度设置：本次作业设置与打点一致的大地坐标系
，，，，并选择对应投影带，
，高度设置保持默认 Default（椭球高），，，，这样后续需要在模型中规划自动巡检航线时可直接使用模型高度，，方便快捷；

（3）[点云精度优化]
：根据需要设置，，，，本次重建未开启（开启后重建时间会明显增加）；

（4）本次作业 DJI L1 采集的原始数据大小为 8.63G，
，，模型重建耗时 6 分 32  秒。。。

以下视频来源于DJI大疆行业应用

可以看出，，
，两条航线采集的原始数据在未开启 [点云精度优化] 的情况下
，，建成的模型重叠一致，，杆塔、、绝缘子、、地面地物轮廓较为完整、
、、、清晰
，，地线和各层导线均未出现连续缺少点云的情况。。。。通过点云智绘软件快速计算得出点云密度为 222.225 点/平方米
，
，满足实际应用需求。。

要点技巧

1. 即使已有作业区段杆塔的精确坐标和高度，，仍然建议打点创建航线，，，，这样可以起到提前勘查线路上方交跨物、、卫星信号和无线电干扰等情况的作用，，
，，为顺利完成后续点云采集飞行打下基础。。

2. 无人机在打点时（特别是打点所在杆塔为大转角塔时）航向对准下一基杆塔，
，，，可使创建的自动飞行航线与线路走向高度一致
。。
。。

3. 经多次实践验证，，，，回波模式选择 [双回波]，，，可应对采集点云过程中有薄雾的情形
，
，，
，较好地获取点云数据
。
。。。

4. 经多次对照测试，，
，对于大落差
、、、跨江河地形的多层输电线路，，，，宜采用非重复扫描方式，，云台俯仰角建议接近 -75°，，，，且不宜向 -90°（垂直向下方向）靠拢。。。

5. 在航线自动飞行过程中，，，，可将监视器切至 FPV 画面，，DJI Pilot HUD 独有的速度矢量球和目标航点空间导航技术，
，，，可帮助飞手提前检查创建的航线（航点）是否正确，，
，，保障飞行安全。。。

6. 一般情况下
，
，，建议打点、、、、点云采集飞行、、、PPK 解算（如果需要）、、模型重建等过程的大地坐标系选择保持一致，
，
，，减少可能的作业误差。。。。

7. 执行往返两条航线形成的两个单独原始数据文件夹（内部文件保持不移动、
、不修改），，
，，放入同一文件夹后再导入大疆智图，，，，可使重建形成的 LAS 成果为单一文件
。
。。