【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地理信息领域，特别是指一种架空输电线路数字孪生的数字地形数据生成方法。
技术介绍
1、“数字孪生”是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程。近年来，随着数字化转型的推进，“数字孪生”的发展势头强劲，在理论研究和实践应用层面均取得了快速发展。
2、电网企业通过数字化转型，可以构建起覆盖电网全过程与生产全环节的“数字孪生电网”，提升复杂电网的驾驭能力。在输电领域，由于电网地理跨度大、地形复杂，为了实现电网的数字孪生，做为电网数字孪生基础数据之一的数字地形数据变得尤为重要。
3、目前，能够通过公共渠道获取到的数字地形数据普遍以srtm数据为主，空间分辨率为90米、30米或者12.5米等，精度比较低。与高精度的电网数字孪生数据融合后，由于二者精度差距很大，导致结合部位无法精确贴合、融合后效果很差甚至无法正常使用。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种架空输电线路数字孪生的数字地形数据生成方法，降低了数字地形数据的使用成本，提高了数字地形数据的精度。
2、本专利技术提供技术方案如下：
3、一种架空输电线路数字孪生的数字地形数据生成方法，所述方法包括：
4、s1：获取数字地形数据以及输电线路的条带激光点云数据；
5、s2：对所述条带激光点云数据进行地面分割，提取得到条带地面点云数据；
6、s3：对所述条带激光点云数据进行杆塔分类，提取杆塔点云，
7、s4：使用提取的塔脚点云对所述条带地面点云数据进行滤波、平差和精化，得到条带地面点云精化数据；
8、s5：将所述条带地面点云精化数据和所述数字地形数据的高程模型分别转换为大地椭球高程模型；
9、s6：提取所述条带地面点云精化数据的边界，通过边界加权损失函数将所述条带地面点云精化数据和所述数字地形数据进行融合，得到最终的数字地形数据。
10、进一步的，所述s2包括：
11、使用布料滤波算法，对所述条带激光点云数据进行地面分割，提取得到条带地面点云数据。
12、进一步的，所述s3包括：
13、s31：通过杆塔的分类标签从所述条带激光点云数据提取所述杆塔点云；
14、s32：对所述杆塔点云使用高度百分比过滤掉塔身点云，保留塔腿点云；
15、s33：对所述塔腿点云进行聚类，分割为塔腿组，对每组塔腿计算最低点，获取所述塔脚点云。
16、进一步的，所述s32包括：
17、计算杆塔的高度，使用杆塔高度的80％作为分割点，将杆塔分割为塔身和塔脚，保留塔脚部分的点云数据作为所述塔脚点云。
18、进一步的，所述s4包括：
19、s41：对所述塔脚点云使用欧式聚类方法进行分组，对每组塔脚点云设定一个平差半径，作为搜索范围；
20、s42：针对每个分组的塔脚点云，对其平差半径范围内的所述条带地面点云数据进行邻近搜索，得到目标地面点云集合；
21、s43：计算所述目标地面点云集合中每个集合点与所述塔脚点云的欧氏距离；
22、dp1＝distance(p1，q)
23、其中，p1为所述目标地面点云集合的集合点，q为所述塔脚点云，dp1为集合点p1和塔脚点云q的欧氏距离，distance()表示欧氏距离的计算函数；
24、s44：计算所述目标地面点云集合中每个集合点的新高程dh1，并将集合点的高程重置为dh1；
25、dh1＝ph1×(1-dp1/dmax)+qh×(dp1/dmax)
26、其中，ph1为集合点p1的原始高程，dh1为集合点p1的新高程，qh为塔脚点云q的基准高程，dmax为最大搜索区域半径；
27、s45：计算所述目标地面点云集合中每个集合点的新高程与所述塔脚点云的基准高程的差距，当差距大于设定的第一阈值或小于设定的第二阈值时，将对应的集合点剔除。
28、进一步的，所述s4还包括：
29、s46：统计塔脚点云在搜索范围内的点云数量，并与设定的数量阈值进行比较，若搜索到的点云数量小于数量阈值，则判断为点云空洞；
30、s47：在点云空洞处选取参考平面，按照设置的分辨率对所述参考平面进行网格划分，采样网格中心点的坐标，使用距离加权法计算点云插值点的高程，并根据计算的高程及网格中心点生成新的点云插值点，得到条带地面点云精化数据。
31、dh＝ph×(1-distance(p，qedge)/dmax)+qhe×(distance(p，qedge)/dmax)
32、其中，p为网格中心点，qedge为所述目标地面点云集合中距离p点的最近点，ph为p点的高程，qhe为qedge点的高程，dh为计算的点云插值点的高程。
33、进一步的，所述s6包括；
34、s61：将所述数字地形数据采样为数字地形点云数据；
35、s62：对所述条带地面点云精化数据进行边界轮廓点云提取，使用提取的边界轮廓点云得到轮廓多边形矢量数据；
36、s63：使用所述轮廓多边形矢量数据，剔除掉所述数字地形点云数据中位于所述轮廓多边形矢量数据内部的点云；
37、s64：将剔除后的数字地形点云数据和所述条带地面点云精化数据合并，得到合并点云数据并对所述合并点云数据的边界点进行平滑处理；
38、s65：将平滑处理后的合并点云数据根据分辨率重新采样为数字高程模型数据，得到最终的数字地形数据。
39、进一步的，所述s64包括：
40、s641：遍历所述条带地面点云精化数据的边界点云，计算每个边界点云的法向量；
41、s642：以每个边界点云为中心，以所述边界点云的法向量为方向约束，搜索剔除后的数字地形点云数据的邻近点；
42、s643：对搜索到的邻近点，使用边界加权损失函数重新计算邻近点的高程dh2，并将邻近点的高程重置为dh2；
43、dh2＝ph2×(1-dp2/dmax)+eh×(dp2/dmax)
44、其中，ph2为邻近点p2的原始高程，eh为边界点云e的基准高程，dp2为邻近点p2与边界点云e的欧式距离，dh2为邻近点p2重新计算的高程。
45、进一步的，所述数字地形数据为srtm数据，所述条带激光点云数据使用无人机采用激光雷达扫描得到。
46、本专利技术具有以下有益效果：
47、本专利技术利用公共渠道获取的低精度srtm数据做为基础数据，结合架空输电线路的高精度条带型点云数据，通过对点云数据进行地面点云分割提取、杆塔点云分类、杆塔塔脚点云提取、塔脚点云范围滤波精化、地面点云数字地形提取、高程模型转换以及srtm数据融合平差等方法实现地形的平差拟合。本专利技术以提取的塔脚点云数据本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种架空输电线路数字孪生的数字地形数据生成方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的架空输电线路数字孪生的数字地形数据生成方法，其特征在于，所述S2包括：
3.根据权利要求1所述的架空输电线路数字孪生的数字地形数据生成方法，其特征在于，所述S3包括：
4.根据权利要求3所述的架空输电线路数字孪生的数字地形数据生成方法，其特征在于，所述S32包括：
5.根据权利要求1-4任一所述的架空输电线路数字孪生的数字地形数据生成方法，其特征在于，所述S4包括：
6.根据权利要求5所述的架空输电线路数字孪生的数字地形数据生成方法，其特征在于，所述S4还包括：
7.根据权利要求6所述的架空输电线路数字孪生的数字地形数据生成方法，其特征在于，所述S6包括；
8.根据权利要求7所述的架空输电线路数字孪生的数字地形数据生成方法，其特征在于，所述S64包括：
9.根据权利要求1所述的架空输电线路数字孪生的数字地形数据生成方法，其特征在于，所述数字地形数据为SRTM数据，所述条带激光点云数据
...【技术特征摘要】
1.一种架空输电线路数字孪生的数字地形数据生成方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的架空输电线路数字孪生的数字地形数据生成方法，其特征在于，所述s2包括：
3.根据权利要求1所述的架空输电线路数字孪生的数字地形数据生成方法，其特征在于，所述s3包括：
4.根据权利要求3所述的架空输电线路数字孪生的数字地形数据生成方法，其特征在于，所述s32包括：
5.根据权利要求1-4任一所述的架空输电线路数字孪生的数字地形数据生成方法，其特征在于，所述s4...
【专利技术属性】
技术研发人员：李在学，蔡富东，张阳，甘法刚，朱岩，
申请(专利权)人：山东信通电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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