CN108447123A - 一种输电线路走廊地质灾害勘测方法和*** - Google Patents

一种输电线路走廊地质灾害勘测方法和*** Download PDF

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Abstract

本发明属于地质灾害勘测技术领域，公开了一种输电线路走廊地质灾害勘测方法和***，通过无人机航拍及定位构建输电线路走廊三维场景模型图，并实时采集气象信息、输电线路运维信息；然后基于监督分类的方法对输电线路走廊三维场景模型图进行分类，识别出地物类型以及灾害发生地域；再以输电线路杆塔为主要研究对象，对杆塔的变化状态进行判别；最后将采集的气象信息、输电线路运维信息、疑似灾情区域信息以及杆塔变化信息作为数据输入，与现有的地灾模型库进行对比，对未来可能发生险情的区域进行预警。本发明能够实现对杆塔的对象级监测，提高整体的地灾勘测质量及效率，保障对地质灾情的准确评估。

Description

一种输电线路走廊地质灾害勘测方法和***
技术领域
本发明涉及地质灾害勘测技术领域，尤其涉及一种输电线路走廊地质灾害勘测方法和***。
背景技术
我国70％为山区，大多处于中西部。随着社会经济发展的需要，大量采掘地下矿产资源，导致矿山地质灾害大量发生。电力***是生命线工程特殊而有机的组成部分，具有较强突发性和较大破坏性的自然灾害正成为导致电力***失稳的重要威胁。尤其是贵州省地区由于山区丘陵众多，地形地貌复杂，输电线路多于野外分布，点多、线长、面广，易受滑坡等自然灾害侵袭，其安全可靠运行受到严重威胁。
输电线路走廊地质灾害的种类众多，按照类型划分主要有滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝等。有一些滑坡发展的速度比较缓慢，地质滑动很不明显，人凭肉眼很难发现，往往只有当地灾威胁到杆塔，引起杆塔下沉或变形才会引起注意；此外，当电网运维人员到达灾害现场后，时常因受地域空间限制，无法在短时间内对全局受灾情况进行详细勘测，难以获知现场准确的灾情。因此，针对输电线路地质灾害的特点，提前发现输电线路周围地质隐患，对电网灾后的受灾程度、灾害范围、灾害趋势进行自动化的快速勘测和评估分析是十分必要的。
目前在地质灾害调查和监测中，常用的方法有宏观简易地质监测法、大地精密测量法、GPS法、仪器仪表监测法、综合自动遥测法、人工巡检方法等，但都存在监测的应急反应不迅速、不及时的问题，不能实现远程的实时监测。新一代遥感技术的发展为地质灾害预警方法指出了新的突破方向，但是无法实现针对输电线路走廊杆塔的对象级监测，难以满足电网安全运行的需求。
发明内容
本申请实施例通过提供一种输电线路走廊地质灾害勘测方法和***，解决了现有技术中地质灾害监测的应急反应不迅速、不及时、不能实现远程实时监测，无法实现针对输电线路走廊杆塔的对象级监测的问题。
本申请实施例提供一种输电线路走廊地质灾害勘测***，包括：无人机巡检平台、在线监测平台、图像处理平台、数据处理模块、灾情评估模块；
所述无人机巡检平台包括图像采集模块、GPS模块，所述在线监测平台包括气象采集模块、输电线路监测模块，所述图像处理平台包括地形地貌建模模块、监督分类模块、变化检测模块；
所述图像采集模块用于对灾情易发地域进行航片拍摄，获得输电线路走廊图像信息；
所述GPS模块用于对灾情易发地域进行定位，获得经纬度信息；
所述气象采集模块用于实时采集气象信息；
所述输电线路监测模块用于实时采集输电线路运维信息；
所述地形地貌建模模块用于根据所述输电线路走廊图像信息和所述经纬度信息生成输电线路走廊三维场景模型图；
所述监督分类模块用于根据所述输电线路走廊三维场景模型图对地物类型及灾害发生地域进行识别判断，获得疑似灾情区域信息；
所述变化检测模块用于根据所述输电线路走廊三维场景模型图获得杆塔变化信息；
所述数据处理模块用于对所述气象信息、所述输电线路运维信息、所述疑似灾情区域信息、所述杆塔变化信息进行提取，获得有效数据信息；
所述灾情评估模块用于将所述有效数据信息与地灾模型库进行对比，得到灾情评估结果，并发送至运维指挥中心。
优选的，所述地形地貌建模模块生成输电线路走廊三维场景模型图包括图像预处理、图像配准、图像拼接、LOD精细化建模。
优选的，所述变化检测模块采取Harris算子特征点检测方法对杆塔进行特征点匹配，获得杆塔变化信息。
优选的，所述地灾模型库包括滑坡、泥石流、崩塌、洪涝、地面开裂5种地质灾害分析模型。
本申请实施例提供一种输电线路走廊地质灾害勘测方法，包括以下步骤：
对灾情易发地域进行航片拍摄和定位，获得输电线路走廊图像信息和经纬度信息；
实时采集气象信息、输电线路运维信息；
根据所述输电线路走廊图像信息和所述经纬度信息生成输电线路走廊三维场景模型图；
根据所述输电线路走廊三维场景模型图对地物类型及灾害发生地域进行识别判断获得疑似灾情区域信息、获得杆塔变化信息；
对所述气象信息、所述输电线路运维信息、所述疑似灾情区域信息、所述杆塔变化信息进行提取，获得有效数据信息；
将所述有效数据信息与地灾模型库进行对比，得到灾情评估结果，并发送至运维指挥中心。
优选的，通过无人机搭载可见光相机进行航片拍摄获得输电线路走廊图像信息，通过无人机吊舱内的GPS传感器进行定位获得经纬度信息。
优选的，所述气象信息包括降雨量、降雨持续时间，所述输电线路运维信息包括导线温度、导线风偏角、导线载流量。
优选的，所述生成输电线路走廊三维场景模型图包括图像预处理、图像配准、图像拼接、LOD精细化建模。
优选的，所述变化检测模块采取Harris算子特征点检测方法对杆塔进行特征点匹配，获得杆塔变化信息。
优选的，所述地灾模型库包括滑坡、泥石流、崩塌、洪涝、地面开裂5种地质灾害分析模型。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
在本申请实施例中，提出一种输电线路走廊地质灾害勘测方法和***，首先通过无人机航拍及定位构建输电线路走廊三维场景模型图，并实时采集气象信息、输电线路运维信息；然后基于监督分类的方法对输电线路走廊三维场景模型图进行分类，识别出杆塔、水体、林地、草地、裸地、房屋等地物以及地质灾害发生区域；再以输电线路杆塔为主要研究对象，对杆塔的变化状态进行判别；最后将采集的气象信息、输电线路运维信息、疑似灾情区域信息以及杆塔变化信息作为数据输入，与现有的地灾模型库进行对比，对未来可能发生险情的区域进行预警。本发明能实现对输电线路地质灾害的勘测、分析、评估及预警，实现对杆塔的对象级监测，提高整体的地灾勘测质量及效率，保障对地质灾情的准确评估，及时开展应急响应，从而提高电网安全运行的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种输电线路走廊地质灾害勘测***的示意图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
本实施例提供了一种输电线路走廊地质灾害勘测***，如图1所示，包括无人机巡检平台、在线监测平台、图像处理平台、数据处理模块、灾情评估模块。其中，所述无人机巡检平台包括图像采集模块、GPS模块，所述在线监测平台包括气象采集模块、输电线路监测模块，所述图像处理平台包括地形地貌建模模块、监督分类模块、变化检测模块。
具体的，图像采集模块由无人机搭载可见光相机对地灾现场进行勘测；GPS模块由无人机吊舱内的GPS传感器为后期输电线路走廊三维场景模型的生成提供准确的POS(经纬度)信息。
气象采集模块采集的内容包括降雨量、降雨强度及降雨持续时间等；输电线路监测模块监测的内容包括导线温度、导线风偏角(舞动、弧垂)、导线载流量等运行参数。
地形地貌建模模块生成输电线路走廊三维场景模型图，监督分类模块实现对主要地物类型及灾害发生地域的识别判断，变化检测模块获得杆塔变形、下沉、位移、倾斜等形态变化。
数据处理模块针对子平台提取的信息作进一步的清洗、筛选、融合，作为***的数据输入；灾情评估模块建立滑坡、泥石流、崩塌、洪涝、地面开裂等5种对220kV及以上输电线路影响较大的地质灾害分析模模型，总结各类灾害的成灾因子、形成过程以及对电网造成的影响，并将输入数据与各模型对比，得出灾情评估结果，制定防范策略。
利用上述***，本实施例提供了一种输电线路走廊地质灾害勘测方法，主要包括以下步骤：
S1：由无人机巡检平台的图像采集模块和GPS模块对灾情易发地域进行航片拍摄及定位；
由在线监测平台的气象采集模块、输电线路监测模块分别实时跟踪动态的气象信息和输电线路运维信息等；
由图像处理平台的地形地貌建模模块生成输电线路走廊三维场景模型图；由监督分类模块实现对主要地物类型及灾害发生地域的识别判断，获得疑似灾情区域信息；由变化检测模块获得杆塔变化信息(如杆塔变形、下沉、位移、倾斜等形态变化)。
S2：由数据处理模块针对采集的气象信息、输电线路运维信息、疑似灾情区域信息、杆塔变化信息提取有效的数据信息，并作进一步的清洗、筛选、融合，作为数据输入。
S3：由灾情评估模块将输入的数据信息与地灾模型库对比，得到灾情评估结果，发送至运维指挥中心，提前判断出可能会受地灾影响的输电线路走廊区域并制定该区域合理的运维策略。
其中，气象信息包括降雨量、降雨强度及降雨持续时间等；输电线路运维信息包括导线温度、导线风偏角(舞动、弧垂)、导线载流量等运行参数。
地形地貌建模模块根据无人机拍摄影像在短时间内生成输电线路走廊地形地貌三维场景模型图，包括以下步骤：图像预处理、图像配准、图像拼接、LOD精细化建模技术；监督分类模块利用ENVY遥感图像处理软件对输电线路走廊影像进行分类，识别出杆塔、水体、林地、草地、裸地、房屋等地物，以及地质灾害发生区域；变化检测模块采取Harris算子特征点检测方法对杆塔结构进行特征点匹配，获得杆塔的形态变化信息。
数据处理模块针对其他平台提取的信息作进一步的清洗、筛选、融合，作为***的数据输入，并将输入数据与滑坡、泥石流、崩塌、洪涝、地面开裂等5种对220kV及以上输电线路影响较大的地质灾害分析模模型进行对比，得出灾情评估结果，从而制定防范策略。
本发明实施例提供的一种输电线路走廊地质灾害勘测方法和***至少包括如下技术效果：
在本申请实施例中，提出一种输电线路走廊地质灾害勘测方法和***，首先通过无人机航拍及定位构建输电线路走廊三维场景模型图，并实时采集气象信息、输电线路运维信息；然后基于监督分类的方法对输电线路走廊三维场景模型图进行分类，识别出杆塔、水体、林地、草地、裸地、房屋等地物以及地质灾害发生区域；再以输电线路杆塔为主要研究对象，对杆塔的变化状态进行判别；最后将采集的气象信息、输电线路运维信息、疑似灾情区域信息以及杆塔变化信息作为数据输入，与现有的地灾模型库进行对比，对未来可能发生险情的区域进行预警。本发明能实现对输电线路地质灾害的勘测、分析、评估及预警，实现对杆塔的对象级监测，提高整体的地灾勘测质量及效率，保障对地质灾情的准确评估，及时开展应急响应，从而提高电网安全运行的可靠性。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种输电线路走廊地质灾害勘测***，其特征在于，包括：无人机巡检平台、在线监测平台、图像处理平台、数据处理模块、灾情评估模块；
所述无人机巡检平台包括图像采集模块、GPS模块，所述在线监测平台包括气象采集模块、输电线路监测模块，所述图像处理平台包括地形地貌建模模块、监督分类模块、变化检测模块；
所述图像采集模块用于对灾情易发地域进行航片拍摄，获得输电线路走廊图像信息；
所述GPS模块用于对灾情易发地域进行定位，获得经纬度信息；
所述气象采集模块用于实时采集气象信息；
所述输电线路监测模块用于实时采集输电线路运维信息；
所述地形地貌建模模块用于根据所述输电线路走廊图像信息和所述经纬度信息生成输电线路走廊三维场景模型图；
所述监督分类模块用于根据所述输电线路走廊三维场景模型图对地物类型及灾害发生地域进行识别判断，获得疑似灾情区域信息；
所述变化检测模块用于根据所述输电线路走廊三维场景模型图获得杆塔变化信息；
所述数据处理模块用于对所述气象信息、所述输电线路运维信息、所述疑似灾情区域信息、所述杆塔变化信息进行提取，获得有效数据信息；
所述灾情评估模块用于将所述有效数据信息与地灾模型库进行对比，得到灾情评估结果，并发送至运维指挥中心。
2.根据权利要求1所述的输电线路走廊地质灾害勘测***，其特征在于，所述地形地貌建模模块生成输电线路走廊三维场景模型图包括图像预处理、图像配准、图像拼接、LOD精细化建模。
3.根据权利要求1所述的输电线路走廊地质灾害勘测***，其特征在于，所述变化检测模块采取Harris算子特征点检测方法对杆塔进行特征点匹配，获得杆塔变化信息。
4.根据权利要求1所述的输电线路走廊地质灾害勘测***，其特征在于，所述地灾模型库包括滑坡、泥石流、崩塌、洪涝、地面开裂5种地质灾害分析模型。
5.一种输电线路走廊地质灾害勘测方法，其特征在于，包括以下步骤：
对灾情易发地域进行航片拍摄和定位，获得输电线路走廊图像信息和经纬度信息；
实时采集气象信息、输电线路运维信息；
根据所述输电线路走廊图像信息和所述经纬度信息生成输电线路走廊三维场景模型图；
根据所述输电线路走廊三维场景模型图对地物类型及灾害发生地域进行识别判断获得疑似灾情区域信息、获得杆塔变化信息；
对所述气象信息、所述输电线路运维信息、所述疑似灾情区域信息、所述杆塔变化信息进行提取，获得有效数据信息；
将所述有效数据信息与地灾模型库进行对比，得到灾情评估结果，并发送至运维指挥中心。
6.根据权利要求5所述的输电线路走廊地质灾害勘测方法，其特征在于，通过无人机搭载可见光相机进行航片拍摄获得输电线路走廊图像信息，通过无人机吊舱内的GPS传感器进行定位获得经纬度信息。
7.根据权利要求5所述的输电线路走廊地质灾害勘测方法，其特征在于，所述气象信息包括降雨量、降雨持续时间，所述输电线路运维信息包括导线温度、导线风偏角、导线载流量。
8.根据权利要求5所述的输电线路走廊地质灾害勘测方法，其特征在于，所述生成输电线路走廊三维场景模型图包括图像预处理、图像配准、图像拼接、LOD精细化建模。
9.根据权利要求5所述的输电线路走廊地质灾害勘测方法，其特征在于，所述变化检测模块采取Harris算子特征点检测方法对杆塔进行特征点匹配，获得杆塔变化信息。
10.根据权利要求5所述的输电线路走廊地质灾害勘测方法，其特征在于，所述地灾模型库包括滑坡、泥石流、崩塌、洪涝、地面开裂5种地质灾害分析模型。
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