三维重构

首先介绍了多源空天数据的概念及所包含的类型。其次，描述了构建新型电力系统过程中，多源空天数据在电网实时感知、可视可控、预测预警、防灾减灾等方面发挥的重要作用。在此基础上，提出了融合多源空天数据的输电网三维重构技术，可明确电力设施空间位置、重构电网三维可视化场景、感知电网周边环境，叠加电网运行数据，实现电网形态、状态的精准刻画，为新型电力系统建设提供强有力的数字化支撑。最后，对输电网三维重构技术及应用进行了展望。

超特高压输电线路是我国电网骨干网架的关键组成部分，近十年电网规模呈爆发式增长。大部分线路穿越地区地形复杂、环境恶劣，运维人员及车辆难以抵达，巡视难度大、效率低、准确性差。直升机搭载先进的巡查仪器巡航，具有观测立体化、巡视高效率、地域全适应等优势，成为架空输电线路的新型高效巡视的重要手段。 在北京市政府和国网公司科研经费支持下，团队经过 5 年技术攻关，取得一系列技术突破，全面解决了上述难题，形成三大创新，提出了八轴稳定四轴主动的光纤陀螺稳定技术，研制了集成内变焦结构多光谱传感单元的大视距小微目标观测航巡吊舱，稳定精度达 16μrad，较业内先进吊舱精度提升 20%，与军用吊舱稳定级别相当，解决了直升机高频振动导致的成像清晰度低问题。发明了组合孔径动态平衡探测技术，研制了电力应用型大视场机载激光扫描系统吊舱，将扫描视场角拓宽至 70°，视场角提升 16.7%；采用小样本随机森林算法，构建了输电通道场景关键要素激光点云数据全自动分类模型，数据处理速度提升 7 倍，有效解决扫描视场角窄、数据处理速度慢的问题。提出了计及电力线和杆塔形态特征的高抗噪三维重构算法，发明了融合激光点云和多光谱影像的输电通道单木分割与树种识别方法，识别精度达 92%，开发了包含树种、地形、气象、电力潮流等多要素的超特高压架空线路空间安全距离仿真预警分析系统，解决了通道隐患误报、漏报和预警准确度差的问题。 项目授权专利 17 项，其中发明专利 7 项；授权软著 18 项；主导编制电力及民航行标 3 项、国网企标 1 项；出版专著 1 部；取得适航证书 4 项；发表论文 45 篇，SCI/EI收录 29 篇。项目通过由陈维江院士牵头的成果鉴定，达到国际领先水平。2013年以来，项目成果应用于国网各省电力公司，发现线路缺陷 11.4 万处，通道隐患 4.4 万处，目前正与巴西就美丽山±800kV 特高压输电线路巡视开展商业谈判，具备广阔市场前景；研制的航巡吊舱经改造，已广泛应用于公安、交通、农林等行业，带动交叉行业发展。

项目属于电力设备检测技术及故障诊断领域。目前，在电力行业广泛应用的X射线平面成像技术受到检测环境、影像重叠和边界效应等限制，难以检测出设备内部的微小缺陷（如金属颗粒）、材料和结构的空间分布，导致大量设备缺陷不能被及时发现、定位和预警，影响了电力设备的安全运行。因此，急需一种新的技术手段，实现对电力设备内部微小缺陷、材料及结构的准确测量及定位。 项目组历时7年，攻克了电力设备高精度层析成像技术（CT技术）、基于层析成像的精确分析技术和现场X射线影像三维重构技术，研制了针对实验室及现场的检测系统，形成了电力设备X射线三维影像重构与层析成像技术、装备、标准体系，实现了电力设备内部结构和材质的“切片”分析。 项目成果在云南、陕西等20余座变电站开展了应用，成功确诊多起平面成像检测难以诊断的设备缺陷，检测精度由0.4mm提升至0.14mm，应用效果良好。项目申请发明专利14项（授权发明专利6项），授权实用新型专利8项，登记软件著作权1项，发表论文10篇，发布电力行业标准1项。以李立浧院士为组长的鉴定委员会认为，本项目技术难度高、创新性强、推广应用价值大。整体技术达到国际领先水平。

项目属多学科综合技术，涉及输电线路建设及运维、地理信息系统、摄影测量与遥感等技术领域。本项目研发基于星基差分的点云数据实时解算技术，提出空间分段聚类点云自动检查算法，构建输电通道场景关键要素全自动分类及隐患实时分析模型，实现巡检数据机上实时解算、快速检查、处理分析，数据获取到隐患报告生成时间由48小时以上缩短至1.5小时。研发输电通道场景关键地物全自动实景建模技术，提出基于特征向量最优权值的多尺度异构数据平滑算法，开发计及地形、气象、点云、影像等多要素的数字电网三维地理信息系统，实现输电通道大规模三维运行场景自动化、智能化重构。发明计及监测参数的架空线路导线蠕变测量方法，导线矢量化精度达厘米级；构建输电线路通道滑坡稳定性分析演化模型，提出基于蚁群算法的蓄洪泄洪动态预警算法，实现时间、空间维度灾害动态风险评估。项目授权专利28项，发明专利8项；授权软著25项；编制国标1项，行标4项，国网企标1项；出版专著2部；发表论文38篇，SCI/EI收录14篇。成果经中电联鉴定，整体达到国际领先水平。