Page 19 - 电力与能源2023年第二期

束庆霏，等：基于多分段线性拟合的输电导线快速提取方法 113

约 5 万个点；均匀下采样设置每 100 个点采样一个 2.3 高程滤波处理
点，得到约 87万个点；曲率下采样设置邻域为 50个 根据架空输电线路运行规程，220 kV 输电导线
点，角度阈值为 30°，在特征明显区域每 100 个点 距地面的最短距离为 7.5 m，杆塔顶部一般高于地面
30 m；另外输电线路附近很少有高程与之差不多的
采样一个点，在特征不明显区域每 200 个点采样
建筑，且张家港市位于平原地区，本文设置高程阈值
一个点，最后得到约 60 万个点。
为每一段线路点云的高程均值加上 20 m。
均匀下采样结果如图 3 所示，体素下采样结
高程滤波处理结果如图 6 所示，可见能过滤
果如图 4 所示，曲率下采样结果如图 5 所示。
掉所有地面点，仅保留避雷线及两三根导线，不影
响构建平面方程。极个别离散的点可能为空中飞
行物，如鸟类。

图 3 均匀下采样结果

图 6 高程滤波处理结果
2.4 多分段线性拟合
经高程滤波处理后，只剩导线点云和部分杆
塔点云，投影在二维平面为分段的直线，再通过多

分段线性拟合得到输电导线在 CGCS2000 坐标系
下的线性方程。
图 4 体素下采样结果 多分段线性方程如下：
ï ï )， b 1 < x ≤ b 2
ìη 1 + β 1( x - b 1
ï
ï
ï ïη 2 + β 2( x - b 2
y( ) x = í )， b 2 < x ≤ b 3 （2）
ï ï …
ï
ï
î )， b n < x ≤ b n + 1
ï ïη n + β n( x - b n
多分段拟合的前提是 y 是关于 x 的函数，某些
线路在 y 方向无法构成关于 x 的函数，此时只需转
图 5 曲率下采样结果 换 x 和 y 进行拟合，再通过反函数变换得到与前面
变量一致的方程。若线路在 x 和 y 方向均无法构
如图 3~5 所示，均匀下采样和曲率下采样得
成函数，则需分割线路重新拟合。
到的点数较多，可较为完整地保留杆塔、导线和地
面特征，其中曲率下采样在反映局部特征时更具 3 结果分析
优势。体素下采样得到的点较为稀疏，几乎不能
本文的算法编码采用 Python 语言，基于张家
保留杆塔点云，地面点云也大大减少，但稀疏的导
港市电网的两条 220 kV 线路点云数据，将每条线
线点云依旧能很好地反映导线的平面分布特征。 路分为 5 段，分别对每段进行多分段线性拟合。
本文旨在在 CGCS2000 坐标系下建立输电导线在 3.1 多分段线性拟合结果

x-o-y 平面上的线性方程，综合考虑时间成本和采 图 7~图 10 是部分线路的拟合结果，密集散点
样效果，体素下采样是最佳选择。 为点云平面投影点，中间连续线段为拟合结果，可见