架空线路是电力能源传输的主要途径，是重要的能源基础设施，直接关系国防安全、经济与民生[1]。我国高压输电线路覆盖范围广，往往跨越地形复杂区域，同时还需要顾及已经建成的复杂输电线网络，在选线过程中需要跨越或者穿越已有线路。交叉跨越测量对线路建设和运维至关重要，直接影响线路的运行安全，然而架空线路的交叉跨越点常位于高山地、水域、树林或悬崖峭壁等人员不易到达、通视条件差的地方，给测量工作造成极大的困难[2]。传统交叉跨越测量方法主要包括常规测量方法、三角函数法、空中交会法、线上双站法、双站三角函数法等[3-4]。这些方法使用全站仪、经纬仪和GPS等仪器设备进行测绘，在外业实施过程中存在的一定局限性，比如观测距离超出电磁波测距范围；在电磁波测距范围内，电力导线太细或者观测角度因素，电力导线反射信号差，难于测距甚至无法测距；观测环境复杂，植被遮挡严重等。随着遥感技术的快速发展，多种遥感技术应用于电力行业，特别是卫星遥感、无人机、激光雷达、倾斜摄影等技术。相对其他遥感技术，机载激光雷达技术是一种主动探测技术，能够直接快速地获取高精度、高密度的三维点云。利用激光雷达对架空线路通道进行扫描，可以获取架空导线和地表的激光点云数据，为线路勘测、巡线等提供基础数据[5-6]。针对架空线路传统交叉跨越测量存在的问题，本文对传统交叉跨越测量方法进行分析，结合激光雷达技术特点，提出利用激光点云进行交叉跨越测量及安全距离分析方法。1传统交叉跨越测量方法1.1传统交叉跨越测量方法常规架空线路交叉跨越测量中，通常采用全站仪、GPS及经纬仪等来完成[7]。全站仪集成了电子经纬仪、电子测距及数据处理等一体化，通过测量角度和距离进行几何计算，得到坐标信息，是近些年主流的测绘仪器。常规测量法是在架空导线下方立反光棱镜，在远处架站全站仪并利用悬高测量功能测量架空导线的高度，如图1所示。对于架空导线下方为河流、湖 泊、山谷等无法放置反光棱镜的地形，可以采用单线测量法；或者采用三角函数法，即观测跨越线两端的杆塔或者跨越线上两端的某个位置，然后观测线路方向上跨越点的天顶距，通过间接解算可得到平距，再利用公式求得跨越线的线高。空中交会法主要是利用GPS测量两个测站点，再架站全站仪对架空导线进行交会。10.19301/j.cnki.zncs.2022.10.009.F001图1常规测量法1.2常规测量方法存在的问题架空线路主要覆盖山区，在线路排杆设计时，主要将杆塔立在山头高处，交叉跨越地方主要是在山谷低处，便于保证架空线和地面的安全距离。对于这些交叉跨越区域，采用常规测量方法往往需要在交叉跨越下方立反光棱镜，这对于野外作业来说，存在人员无法到达，或者树木遮挡等问题，给测量工作带来极大的困难，甚至无法实施。三角函数法无法直接测量跨越点距离，如果可以测量跨越线两端塔位或线上其他两点平面位置时，可以使用；在跨越线上的距离无法获取时，可以使用空中交会法；跨越点无法达到，测站上也观测不到跨越线两端的杆塔时，可以采用线上双站法；双站三角函数法是三角函数法的补充，相对于线上双站法，双站三角函数法不要求两测站在一直线上，有较好的机动性。因此，线路测量工作者在交叉跨越测量中，主要采用全站仪和GPS相结合，根据实地环境选取适当方法。对于上述常规测量方法，均需要携带较大重量的仪器到山区，山区植被茂密，GPS信号受干扰严重，还要找到满足各种方法的测量点位和棱镜位置，交叉跨越测量任务非常艰巨。2激光雷达交叉跨越测量方法2.1激光雷达测量方法激光雷达（简称LiDAR）是遥感领域的一种新兴的探测技术，集激光测距、GNSS、IMU等技术于一体，当前根据搭载平台不同，可以分为架站式激光雷达、机载激光雷达、车载激光雷达、星载激光雷达以及手持激光雷达等[8]。将小型化激光雷达搭载在无人机飞行平台即为无人机激光雷达，对目标地物进行主动式扫，如图2所示，直接获取目标地物密集的三维点云数据，同时还可以获取高分辨率数码影像，进行点云赋色和正射影像图制作[9]。激光雷达具有以下独特的优势[10]：（1）主动式探测；（2）穿透能力强，可以穿透植被到达地面；（3）作业效率高，无须地面测量；（4）时效性强，白天晚上均可作业；（5）数据成果丰富，采用的点云、影像可加工生产DOM、DSM、DEM及DLG等；（6）激光点云高密度，每平方米高达百点；（7）多回波数据。利用激光雷达对架空线路通道进行精确扫描，及时生成LAS点云、DEM、DSM、DOM，快速获取线路通道精确三维点云数据，为后续线路勘测、交叉跨越测量、巡检等提供数据支撑。10.19301/j.cnki.zncs.2022.10.009.F002图2激光雷达扫描工作原理利用激光雷达进行架空线路交叉跨越测量，主要包括航线任务规划、激光扫描、点云数据解算、点云分类、电力导线提取等过程，激光雷达扫描线路得到线路通道的三维点云。2.2架空导线交叉跨越测量基于激光点云数据进行架空导线三维矢量化，将分类提取的架空导线进行矢量化建模，构建具有属性的三维矢量图。两条交叉跨越或穿越的导线（上导线、下导线），从平面上求解交叉关键点（P1、P2对应的P1'、P2'），再计算距离D1、D2，如图3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.10.009.F003图3架空导线交叉跨越测量2.3交叉跨越地物测量通过激光雷达扫描线路可以获取地表高精度、高密集的三维点云数据，其中包括了建筑物、林区树木、河流、防火防爆、交通设施管道等交跨地物。根据架空输电线路勘测标准规定要求，导线与交跨地物之间需要保证一定的安全距离。3工程应用案例试验区选取110 kV线路改线工程，主线全长24.56 km。测试区包括灌木丛、稀疏林地、茂密山林、梯田地、河流等典型地形地貌。在测试地区使用大疆M300RTK搭载最新的大疆L1激光雷达测绘相机进行了实地测试，用无人机搭载激光雷达获取点云数据、影像数据等。外业数据采集采用大疆M300 RTK搭载大疆L1激光雷达测绘相机。由于测区为丘陵地段，海拔高度为10~100 m。采用大疆智图软件进行激光点去的数据解算，包括解算飞行航迹、解算激光点云、特征提取、航带平差、数据去噪、数据合并、精度检核、质量检查等操作，完成激光点云数据的解算处理，解算后的点云数据。基于激光点云数据进行架空导线交叉跨越测量。以导线为剖面，可以快速、直观地量测两导线之间的距离，以0035-0036两个杆塔之间的交叉跨越测量为例，交叉跨越处水平距离0.36 m，垂直距离3.46 m，净空距离3.47 m，如图4所示。图4交叉跨越测量10.19301/j.cnki.zncs.2022.10.009.F4a110.19301/j.cnki.zncs.2022.10.009.F4a210.19301/j.cnki.zncs.2022.10.009.F4a34结语架空线路覆盖范围广，往往穿越地形复杂的山区，植被茂密，人员难以达到甚至无法达到的区域。野外恶劣的测量环境，传统线路工作人员的人身安全得不到保障，工作量大、效率低、成本高，对工作开展造成极大困扰。相对其他遥感技术，激光雷达作为近年来发展的新型测量技术，可以直接获取架空导线和下方地物的高精度、高密集点云数据，可准确地恢复架空导线的三维矢量数据，为交叉跨越测量奠定了基础。针对传统架空线路交叉跨越测量方法存在的问题，本文提出利用激光雷达进行交叉跨越测量及安全距离分析方法。该方法通过飞行平台搭载激光雷达设备，不受地形条件限制，可以快速地扫描架空线路和通道，获取准确的、完整的三维点云数据，恢复架空导线的三维点云场景，从而轻松计算架空线路的交叉跨越距离，同时也可以分析架空导线与交跨物之间的安全距离分析，对于架空线路勘测设计、巡检运维等具有重要的参考借鉴意义。