近年來(lái)，獲取輸電線路點(diǎn)云數(shù)據(jù)已經(jīng)成為電網(wǎng)無(wú)人機(jī)巡檢的一項(xiàng)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(shí)，為提高基建和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，線路桿塔常被設(shè)計(jì)為同塔多回的多層架設(shè)形式，這些都給點(diǎn)云采集工作帶來(lái)不小的挑戰(zhàn)。

本文介紹了 DJI L1 激光雷達(dá)在川西高原多層輸電線路場(chǎng)景建模的實(shí)際應(yīng)用案例。DJI L1 搭配經(jīng)緯 M300 RTK 和大疆智圖，形成輕量化一體解決方案，出色地解決了極端惡劣環(huán)境下的輸電線路點(diǎn)云采集和三維重建難題。

在高海拔、大落差的崇山峻嶺間，經(jīng)緯 M300 RTK 搭載 DJI L1 往返飛行，平均每架次約 30 分鐘（不含創(chuàng)建航線耗時(shí)）可采集 3～3.5 公里輸電線路的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，..完成 15～20 公里的作業(yè)量，通過(guò)大疆智圖重建形成三維點(diǎn)云，后續(xù)主要用于距離測(cè)量、航線規(guī)劃，形成平斷面圖、數(shù)字高程模型等成果。

環(huán)境及作業(yè)設(shè)備

作業(yè)對(duì)象：川西某 500 千伏輸電線路，多層架設(shè)：同塔雙回，一層地線 + 三層導(dǎo)線；

作業(yè)環(huán)境：高山大嶺、跨金沙江，作業(yè)區(qū)域海拔范圍 2400～3500 米，晴間多云；

設(shè)備型號(hào)：經(jīng)緯 M300 RTK 搭載 DJI L1 ； 御 2 行業(yè)進(jìn)階版，含 RTK 模塊；筆記本電腦：R7-5800H + RTX-3070@140W；

相關(guān)軟件：大疆智圖 3.0.2 ，點(diǎn)云智繪 2.5。

作業(yè)流程

1. 創(chuàng)建航線因缺乏作業(yè)區(qū)段塔頂?shù)?.高度和經(jīng)緯度坐標(biāo)，本次使用御 2 行業(yè)進(jìn)階版（也可直接使用經(jīng)緯 M300 RTK ）打點(diǎn)創(chuàng)建航線。

（1）在 DJI Pilot 主界面依次進(jìn)入 [航線飛行]→[航點(diǎn)飛行]→[在線任務(wù)錄制]；

（2）開(kāi)啟網(wǎng)絡(luò) RTK 功能，本次作業(yè)選擇的是 WGS84 大地坐標(biāo)系（大疆智圖后續(xù)支持 CGCS2000 大地坐標(biāo)系下采集的激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)重建），在起飛前確認(rèn)無(wú)人機(jī)已處于 RTK FIX 狀態(tài)且聽(tīng)到“已連接 RTK，將記錄飛行器的..高度”語(yǔ)音提示；

* 若作業(yè)區(qū)域無(wú)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，可在已知坐標(biāo)點(diǎn)處架設(shè) D-RTK 2 移動(dòng)站以實(shí)現(xiàn)高精度定位；如既無(wú)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，也無(wú)已知坐標(biāo)點(diǎn)或 D-RTK 2移動(dòng)站，則關(guān)閉 RTK，并建議手動(dòng)飛行采集點(diǎn)云，作業(yè)完成后通過(guò) PPK 解算即可。

（3）打開(kāi) DJI Pilot 相機(jī)設(shè)置中的網(wǎng)格線（對(duì)角線）顯示，以輔助更準(zhǔn)確的打點(diǎn)；

（4）在每基桿塔頂部正上方合適高度處打點(diǎn)；

* 對(duì)于本次作業(yè)區(qū)段的 500 千伏同塔雙回輸電線路，我們發(fā)現(xiàn)御 2 進(jìn)階版可見(jiàn)光相機(jī)在 1 倍變焦?fàn)顟B(tài)，云臺(tái)偏航回中、俯仰角-90°，當(dāng)輔助網(wǎng)格線的兩條豎線分別與左、右回上相導(dǎo)線大致重疊時(shí)，由此打點(diǎn)創(chuàng)建的航線可使采集的點(diǎn)云覆蓋范圍較好。

（5）此外，還需在作業(yè)區(qū)段距首末端桿塔（遠(yuǎn)離作業(yè)區(qū)段方向）約 100～150 米水平距離處、線路正上方合適高度添加輔助航點(diǎn)，以..首末端桿塔點(diǎn)云被充分采集；

（6）對(duì)于弧垂較大的檔，可考慮在.大弧垂點(diǎn)上方適當(dāng)高度添加額外航點(diǎn)，使該檔點(diǎn)云采集質(zhì)量更好；

* 對(duì)于大檔距，使用同一航線在不同時(shí)段采集點(diǎn)云時(shí)，應(yīng)考慮不同工況下導(dǎo)線松弛和緊繃變化對(duì)航線..的影響。

（7）創(chuàng)建航線后通過(guò) TF 卡（或 U 盤(pán)）導(dǎo)出到經(jīng)緯 M300 RTK 的遙控器；

（8）為提高多層線路點(diǎn)云采集質(zhì)量，本次作業(yè)采用往返飛行的方式，因此將創(chuàng)建的航線導(dǎo)入 2 次，并在副本航線中調(diào)轉(zhuǎn)航線方向。

2．編輯航線

在經(jīng)緯 M300 RTK 遙控器中導(dǎo)入往返兩條航線，并分別設(shè)置這兩條航線的參數(shù)：

（1）參數(shù)主頁(yè)

負(fù)載（激光雷達(dá)）設(shè)置：

[回波模式]：設(shè)置為 [雙回波]，這有利于減少多層輸電線路點(diǎn)云漏采情況，同時(shí)提高地物、地面點(diǎn)云采集質(zhì)量；

[采樣頻率]：設(shè)置為 [240kHz]，以獲得更高點(diǎn)云密度；

[掃描模式]：根據(jù)本次作業(yè)對(duì)象和環(huán)境特點(diǎn)，采用 [非重復(fù)掃描]模式，可使山崖、鐵塔、下層導(dǎo)線等立面重建效果更好；

[真彩上色]：未開(kāi)啟，在航點(diǎn)中設(shè)置。

[高度模式]：保持默認(rèn)的 [海拔高度]。

（2）航線（全局）設(shè)置

[速度]：與點(diǎn)云密度成反比，綜合考慮效率要求，本次作業(yè)設(shè)置為 7m/s；

[海拔高度]：保持默認(rèn)，未修改（不會(huì)影響各航點(diǎn)高度）；

[飛行器偏航角]：設(shè)置為 [沿航線方向]；

[云臺(tái)控制]：設(shè)置為 [手動(dòng)控制]；

[航點(diǎn)類(lèi)型]：對(duì)于山區(qū)輸電線路場(chǎng)景，設(shè)置為 [直線飛行，飛行器到點(diǎn)停]，否則可能對(duì)點(diǎn)云覆蓋和飛行..造成較大影響。

（3）航點(diǎn)設(shè)置

..航點(diǎn)設(shè)置界面，[航點(diǎn)動(dòng)作] 添加 [開(kāi)始等時(shí)間間隔拍照]（本次作業(yè)設(shè)置為3秒）、[開(kāi)始錄制點(diǎn)云模型] 兩個(gè)指令；

末端航點(diǎn)設(shè)置界面，[航點(diǎn)動(dòng)作] 添加 [結(jié)束間隔拍照]、[結(jié)束錄制點(diǎn)云模型] 兩個(gè)指令；

所有航點(diǎn)的 [速度]、[飛行器偏航角]、[航點(diǎn)類(lèi)型] 均勾選[跟隨航線]，[海拔高度] 不勾選 [跟隨航線]。使用御2進(jìn)階版打點(diǎn)創(chuàng)建的航線，這些設(shè)置默認(rèn)均如此，無(wú)需修改。

3. 采集點(diǎn)云

（1）航線編輯完成后，啟動(dòng)無(wú)人機(jī)電源，等待 3～5分鐘預(yù)熱 DJI L1；

（2）執(zhí)行點(diǎn)云采集任務(wù)時(shí)，大地坐標(biāo)系與打點(diǎn)時(shí)的選擇一致，確認(rèn)經(jīng)緯 M300 RTK 的定位為 RTK FIX 狀態(tài)；

（3）無(wú)人機(jī)飛往起始航點(diǎn)附近就位，操控?zé)o人機(jī)來(lái)回“摩擦” 2 次加減速飛行，以校準(zhǔn) DJI L1 的慣導(dǎo)，校準(zhǔn)結(jié)束時(shí)使無(wú)人機(jī)盡量靠近起始航點(diǎn)，云臺(tái)俯仰角本次作業(yè)手動(dòng)調(diào)整為 -75°并保持；

（4）..次校準(zhǔn)完成后立即上傳第 1 條（去往）航線并執(zhí)行，開(kāi)始采集點(diǎn)云，隨后每飛行約 100 秒，需暫停進(jìn)行一次手動(dòng)加減速，..作業(yè)精度滿足要求；（經(jīng)緯 M300 RTK 的航點(diǎn)飛行功能后續(xù)將支持自動(dòng)“摩擦”加減速）

（5）采集點(diǎn)云時(shí)，切至 [點(diǎn)云] 或 [分屏] 視圖可監(jiān)視實(shí)時(shí)點(diǎn)云效果，..時(shí)間為評(píng)估作業(yè)質(zhì)量提供直觀依據(jù)；

（6）第 1 條航線結(jié)束后，上傳第 2 條（返回）航線并執(zhí)行完成。

4. 模型重建

（1）在大疆智圖中新建 [激光雷達(dá)點(diǎn)云處理] 任務(wù)，導(dǎo)入 DJI L1 采集的原始數(shù)據(jù)文件夾；

（2）輸出坐標(biāo)系和高度設(shè)置：本次作業(yè)設(shè)置與打點(diǎn)一致的大地坐標(biāo)系，并選擇對(duì)應(yīng)投影帶，高度設(shè)置保持默認(rèn) Default（橢球高），這樣后續(xù)需要在模型中規(guī)劃自動(dòng)巡檢航線時(shí)可直接使用模型高度，方便快捷；

（3）[點(diǎn)云精度優(yōu)化]：根據(jù)需要設(shè)置，本次重建未開(kāi)啟（開(kāi)啟后重建時(shí)間會(huì)明顯增加）；

（4）本次作業(yè) DJI L1 采集的原始數(shù)據(jù)大小為 8.63G，模型重建耗時(shí) 6 分 32  秒。

可以看出，兩條航線采集的原始數(shù)據(jù)在未開(kāi)啟 [點(diǎn)云精度優(yōu)化] 的情況下，建成的模型重疊一致，桿塔、絕緣子、地面地物輪廓較為完整、清晰，地線和各層導(dǎo)線均未出現(xiàn)連續(xù)缺少點(diǎn)云的情況。通過(guò)點(diǎn)云智繪軟件快速計(jì)算得出點(diǎn)云密度為 222.225 點(diǎn)/平方米，滿足實(shí)際應(yīng)用需求。

要點(diǎn)技巧

1. 即使已有作業(yè)區(qū)段桿塔的..坐標(biāo)和高度，仍然建議打點(diǎn)創(chuàng)建航線，這樣可以起到提前勘查線路上方交跨物、衛(wèi)星信號(hào)和無(wú)線電干擾等情況的作用，為順利完成后續(xù)點(diǎn)云采集飛行打下基礎(chǔ)。

2. 無(wú)人機(jī)在打點(diǎn)時(shí)（特別是打點(diǎn)所在桿塔為大轉(zhuǎn)角塔時(shí)）航向?qū)?zhǔn)下一基桿塔，可使創(chuàng)建的自動(dòng)飛行航線與線路走向高度一致。

3. 經(jīng)多次實(shí)踐驗(yàn)證，回波模式選擇 [雙回波]，可應(yīng)對(duì)采集點(diǎn)云過(guò)程中有薄霧的情形，較好地獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

4. 經(jīng)多次對(duì)照測(cè)試，對(duì)于大落差、跨江河地形的多層輸電線路，宜采用非重復(fù)掃描方式，云臺(tái)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(dòng)飛行過(guò)程中，可將監(jiān)視器切至 FPV 畫(huà)面，DJI Pilot HUD 獨(dú)有的速度矢量球和目標(biāo)航點(diǎn)空間導(dǎo)航技術(shù)，可幫助飛手提前檢查創(chuàng)建的航線（航點(diǎn)）是否正確，保障飛行..。

6. 一般情況下，建議打點(diǎn)、點(diǎn)云采集飛行、PPK 解算（如果需要）、模型重建等過(guò)程的大地坐標(biāo)系選擇保持一致，減少可能的作業(yè)誤差。

7. 執(zhí)行往返兩條航線形成的兩個(gè)單獨(dú)原始數(shù)據(jù)文件夾（內(nèi)部文件保持不移動(dòng)、不修改），放入同一文件夾后再導(dǎo)入大疆智圖，可使重建形成的 LAS 成果為單一文件。