本發明屬于輸電線路通道圖制作方法，尤其設計一種基于激光點云雷達數據進行輸電線路通道斷面圖制作方法。
背景技術：
輸電線路斷面圖是沿輸電線路中心線的剖面圖，表示沿中心線的地形、被跨越物的位置和高程。輸電線路斷面圖在線路可研、初設、施工圖設計、復測、線路跨越等實際施工過程中，起著至關重要的作用。
目前輸電線路斷面圖制作一般采用航測技術、衛星遙感、傳統野外測繪等技術來獲取測區dem和正攝影像數據，通過傳統野外測量和調繪獲取斷面圖中桿塔、交叉跨越等位置信息，結合桿塔設計參數等利用cad及其二次開發相關軟件（例如sdcad）、道亨軟件等導入或手動錄入測量數據生成輸電線路斷面圖。傳統的這種斷面圖制作方式野外作業強度大，斷面圖制作過程需要大量的人工操作。
不僅如此傳統的輸電線路斷面圖制作方法在地形起伏較大的山區可行性和精度都較差，在地形起伏較大的山區用航測或者野外測繪制作等高線方式制作dem精度較差，影響斷面圖的制作精度，而且外業工作量非常大。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題：提供一種基于激光點云雷達數據進行輸電線路通道斷面圖制作方法，以解決現有技術對輸電線路通道斷面圖制作在地形起伏較大的山區可行性和精度都較差，在地形起伏較大的山區用航測或者野外測繪制作等高線方式制作dem精度較差，影響斷面圖的制作精度，而且外業工作量大等技術問題。
本發明技術方案：
一種基于激光點云雷達數據進行輸電線路通道斷面圖制作方法，它包括：
步驟1、激光點云數據預處理；
步驟2、對預處理后的數據進行點云分類；
步驟3、輸電線路導線矢量化；
步驟4、輸電線路拼接成組；
步驟5、數字高程模型制作；
步驟6、輸電線路斷面圖制作。
它還包括步驟7、對輸電線路斷面圖整理修飾。
步驟1所述激光點云數據預處理包括點云數據的拼接、點云數據的抽稀和點云數據的去噪；所述點云數據的拼接是將每次外業獲取的數據進行空間拼接過程；抽稀是將點云數據壓縮但保留其空間特性；去噪是對無用的干擾點云數據進行去除。
步驟2對預處理后的數據進行點云分類，分類類別包括地形、植被、桿塔、導線、房屋、道路和水系。
步驟3輸電線路導線矢量化的方法為：對步驟2分類的數據進行擬合，采用二維霍夫變換和最小二乘擬合對架空線路進行擬合，首先采用二維霍夫變換提取出電力線的水平投影方程，使用最小二乘擬合法進行中心線擬合方程，得到電力線矢量。
步驟4輸電線路拼接成組的方法為：首先捕捉兩條間斷的輸電線路端點位置，計算獲取兩個相連端點的中心位置，將這兩條輸電線路矢量圖端點調整到中心位置，并根據端點坐標重新對兩條線路矢量進行調整，按照此方法將線路通道中所有間斷的輸電線路進行端點調整，使線路無縫連接；連接完成后依次選擇所有線路，將其合并為一組對象。
步驟6輸電線路斷面圖制作的方法為：利用步驟4獲取的輸電線路在步驟5中獲取的數字高程模型上做投影，獲取投影切線，并將切線編制到橫斷面圖，圖表橫軸表示水平距離，縱軸表示高程信息；相應的將導線投影到斷面圖中；將步驟2中分類在輸電線路投影面中的激光點云投影到斷面圖中。
步驟7對輸電線路斷面圖整理修飾的方法包括：對斷面圖橫縱坐標的比例、高程標尺、里程標尺、平面寬度和邊線寬度進行修改；對橫縱軸的標注進行修正，對直線塔和轉角塔進行標注，對橫跨的地物進行注釋；最終生成輸電線路斷面圖。
本發明的有益效果：
本發明針對目前輸電線路斷面圖制作方法中作業效率低、環境適應性差的技術缺陷，提出了一種利用激光點云數據制作輸電線路斷面圖的方法，該方法可以降低外業數據采集工作量強度，提高環境適應性，尤其可提高在地形起伏較大的山區制作輸電線路斷面圖的工作效率和精度；解決了現有技術對輸電線路通道斷面圖制作在地形起伏較大的山區可行性和精度都較差，在地形起伏較大的山區用航測或者野外測繪制作等高線方式制作dem精度較差，影響斷面圖的制作精度，而且外業工作量大等技術問題。
具體實施方式
一種基于激光點云雷達數據進行輸電線路通道斷面圖制作方法，它包括：
步驟1、激光點云數據預處理；
步驟1所述激光點云數據預處理包括點云數據的拼接、點云數據的抽稀和點云數據的去噪；所述點云數據的拼接是將每次外業獲取的數據進行空間拼接過程；抽稀是將點云數據壓縮但保留其空間特性；去噪是對無用的干擾點云數據進行去除。
（1）點云拼接：采集點云時受到激光點云傳感器搭載平臺續航時間和存儲內存的限制，一條輸電線路通道需要許多次飛行才能將點云采集完成，因此每次將點云采集后拼接生成完整的輸電線路通道點云是必要的。點云拼接采用點云幾何特征，利用幾何位置自動識別點云相對位置關系，從而實現無標靶點云的自動拼接。
（2）點云抽稀：外業采集的點云密度較大，影響了點云處理的速度和瀏覽速度，在保證點云結構特征的前提下，對點云進行抽稀操作可以提高點云處理和瀏覽效率。對密集的點云進行抽稀，保持點的均勻分布，本發明采用系統抽稀的方法，確定抽稀間隔，比如每個5個點作為抽稀間隔，然后在這5個點隨機選擇一個樣本點。從而達到點云抽稀的目的。
（3）點云去噪：激光點云去噪主要是消除輸電線路中離群的點云數據，減少對輸電線路斷面圖繪制無用點的干擾，若不消除噪聲點會影響點云后期處理，例如影響點云分類的精度等。采用k近鄰的去噪算法對輸電線路進行去噪處理，k近鄰去噪算法選取高斯函數作為核函數，估計點云中每個點對鄰近數據點的影響，從而判斷該點是否離群，實現對離群點的快速去噪。
步驟2、對預處理后的數據進行點云分類；
步驟2對預處理后的數據進行點云分類，分類類別包括地形、植被、桿塔、導線、房屋、道路和水系。
（1）地面分類：輸電線路剖面圖包含導線垂直下方的地面切線，因此需要首先將激光點云的地面進行分類，本發明采用形態學濾波算法將激光點云進行分類，獲取地面激光點云。
（2）桿塔、導線分類：首先將輸電線路通道進行識別裁切，按照一定的范圍將線路通道中的點云進行展示，通過手動區域選擇的分類方法，將桿塔和導線進行分類。
（3）植被分類：利用形態學濾波進行植被的識別，將植被分類為高、中、低三種植被類型。
（5）房屋、道路、河流等分類：采用目視解譯的方法，手動進行分類。
對不同分類結果賦予不同顏色和類名稱進行存儲和管理。
步驟3、輸電線路導線矢量化；
步驟2中，已經對輸電線路導線進行了分類，但點云是離散的點，輸電線路斷面圖中架空線路是連續的線，因此要對步驟2分類的導線進行擬合，采用二維霍夫變換和最小二乘擬合對架空線路進行擬合，首先采用二維霍夫變換提取出電力線的水平投影方程，使用最小二乘擬合法進行中心線擬合方程，獲取電力線矢量。
步驟4、輸電線路拼接成組；
步驟3中獲取的輸電線路矢量線在桿塔之間是分段的，采用分段的輸電線路不能夠形成一條連貫線路的斷面圖，因此需要對分段的架空線路矢量進行連接并成組，使其成為一個獨立對象。本步驟首先捕捉兩條間斷的輸電線路端點位置，計算獲取兩個相連端點的中心位置，將這兩條輸電線路矢量圖端點調整到中心位置，并根據端點坐標重新對兩條線路矢量進行調整，按照此方法將線路通道中所有間斷的輸電線路進行端點調整，使其線路無縫連接。連接完成后依次選擇所有線路，將其合并為一組對象。
步驟5、數字高程模型制作；
輸電線路斷面圖需要導線投影到地面的切線，這需要對地面進行插值獲取連續的面，實際上就是制作數字高程模型dem的過程。利用步驟2中分類出地面激光點云，構建tin，生成約束三角網模型，并進一步生成規則格網的dem數據。
步驟6、輸電線路斷面圖制作。
利用步驟4獲取的輸電線路在步驟5中獲取的dem上做投影，獲取投影切線，并將切線編制到橫斷面圖，圖表橫軸表示水平距離，縱軸表示高程信息。相應的將導線投影到斷面圖中。將步驟2中分類的植被、房屋、道路、桿塔點云等在輸電線路投影面中的激光點云投影到斷面圖中。
它還包括步驟7、對輸電線路斷面圖整理修飾。
步驟7對輸電線路斷面圖整理修飾的方法包括：對斷面圖橫縱坐標的比例、高程標尺、里程標尺、平面寬度和邊線寬度進行修改；對橫縱軸的標注進行修正，對直線塔和轉角塔進行標注，對橫跨的地物進行注釋；最終生成輸電線路斷面圖。