JP2009058254A - 送電線位置計測処理方法、送電線位置計測処理装置、送電線離隔計測システム及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 位置観測データが一部欠落している場合であっても、高い精度で送電線の懸垂曲線を求めることができる送電線位置計測処理方法を提供する。
【解決手段】 位置観測データに基づいて送電線の懸垂曲線を求める送電線位置計測処理方法において、前記位置観測データのうち、送電線に対応するデータが連続しているか否か判定するステップと、前記送電線に対応するデータが不連続であると判定したとき、該送電線に対応するデータのうち少なくとも３つのデータを指定するための入力を受け付けるステップと、指定された少なくとも３つのデータに基づいて前記懸垂曲線の近似二次曲線を求めるステップと、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、航空機に搭載されたレーザ測距装置を用いて送電線とその周囲の障害物の位置を特定するレーザ離隔計測システムに用いられる送電線位置計測処理方法に関する。

送電線の保守業務のために、送電線とその周囲の樹木等の障害物の位置を特定し、それらの間の距離を計測するレーザ離隔計測システムが用いられている。

従来のレーザ離隔計測システムは、ヘリコプタ等の航空機に搭載される航空機搭載装置と、航空機搭載装置により取得した位置測定データを地上において解析処理するデータ処理装置とを含んでいる。

航空機搭載装置は、レーザ測距部を含んでいる。レーザ測距部は、送電線の上空から送電線及びその周辺に向けてパルスレーザ光を照射し、その反射光を検出する。これにより、レーザ測距部は、パルスレーザ光の照射方向（走査角度）を表すスキャナー測角データとパルスレーザ光照射から反射光検出までの時間を表すレーザ測距データとを取得する。

また、航空機搭載装置は、ＧＰＳ部及び慣性計測部を含んでいる。ＧＰＳ部は航空機の位置を、慣性計測部は航空機の姿勢を、それぞれ高精度で検出する。これにより、ＧＰＳ部及び慣性計測部は、航空機に関する位置データ及び姿勢データを取得する。

航空機搭載装置は、レーザ測距部、ＧＰＳ部及び慣性計測部がそれぞれ取得したデータを、時刻情報を用いて互いに関連付け、位置観測データとして記憶保持する。

データ処理装置は、航空機搭載装置が取得した位置観測データに基づいて、送電線の位置及び樹木等の障害物の位置を特定し、それらの間の距離を計算する。その際、取得した位置観測データの有効／無効を判定するため、データ処理装置は、取得したデータを仮想的にメッシュ化された三次元空間に配置し、各データから所定の距離内に隣接するデータが存在するか否かを調べる（例えば、特許文献１参照）。また、データ処理装置は、位置観測データに基づいて、送電線の位置を表す懸垂曲線を求める（例えば、特許文献２参照）。懸垂曲線は、送電線の支持点（鉄塔）からの距離の二次関数として表すことができる（例えば、特許文献３参照）。

特開平１１−６７３１号公報 特開２００４−１１７３７３号公報 特開平１０−１４３７８０号公報

航空機搭載装置により取得した位置観測データは、通常、バラツキや誤差を含んでいる。したがって、取得した位置観測データをそのまま用いて送電線の懸垂曲線を求めた場合、その懸垂曲線は誤差を含むことになる。そこで、懸垂曲線を求める場合には、位置観測データに含まれるバラツキや誤差の影響を低減あるいは除去する必要がある。なお、引用文献１乃至３のいずれにも、位置観測データに基づいて懸垂曲線を求める具体的な方法は記載されておらず、位置観測データに含まれるバラツキや誤差の影響について、またそのような影響を低減又は除去する方法について、全く記載されていない。

位置観測データに含まれるバラツキや誤差の影響を低減して懸垂曲線を求める方法として、仮想三次元空間に位置観測データを配置し、その空間をブロック分割して、各ブロック重心を求める方法がある。この方法では、伝送線の支持位置（鉄塔における送電線懸架位置）をオペレータが指定する。そして、一方の支持位置から他方の支持位置へ向かって各ブロックの重心位置を辿っていくことで懸垂曲線を求める。

しかしながら、この方法は、隣接するブロックの重心を順次辿るものであるため、重心を持つブロックが連続して存在しなければならない。つまり、仮想三次元空間に配置された位置観測データのうち、送電線に対応するデータが所定の間隔以下で並んでいなければならない。ところが、位置観測データは、送電線の太さや反射率、飛行状況などにより、その一部が欠落することがあり、必ずしも重心を持つブロックが連続するとは限らない。そのような場合に、重心を持つブロックのみに基づいて懸垂曲線を求めると、求めた懸垂曲線の精度が低下する。それゆえ、この方法では、データが欠落している場合には、現地において再度データ取得作業を行なうようにしている。

本発明は、位置観測データが一部欠落している場合であっても、高い精度で懸垂曲線を求めることができる送電線位置計測処理方法を提供することを目的とする。

本発明は、位置観測データに基づいて送電線の懸垂曲線を求める送電線位置計測処理方法において、前記位置観測データのうち、送電線に対応するデータが連続しているか否か判定するステップと、前記送電線に対応するデータが不連続であると判定したとき、該送電線に対応するデータのうち少なくとも３つのデータを指定するための入力を受け付けるステップと、指定された少なくとも３つのデータに基づいて前記懸垂曲線の近似二次曲線を求めるステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明は、位置観測データに基づいて送電線の懸垂曲線を求める送電線位置計測処理装置において、前記位置観測データのうち、送電線に対応するデータが連続しているか否か判定する判定手段と、該判定手段が前記送電線に対応するデータは不連続であると判定したとき、該送電線に対応するデータのうちの少なくとも３つのデータを指定するための入力を受け付ける指定受付手段と、前記指定された少なくとも３つのデータに基づいて前記懸垂曲線の近似二次曲線を求める算出手段と、を備えることを特徴とする。

さらに、本発明は、プログラムにおいて、位置観測データに基づいて送電線の懸垂曲線を求めるために、前記位置観測データのうち、送電線に対応するデータが連続しているか否か判定するステップと、前記送電線に対応するデータが不連続であると判定したとき、該送電線に対応するデータのうち少なくとも３つのデータを指定するための入力を受け付けるステップと、指定された少なくとも３つのデータに基づいて前記懸垂曲線の近似二次曲線を求めるステップと、を計算機に実行させることを特徴とする。

本発明によれば、位置観測データのうち、送電線に対応するデータが不連続と判定された場合に、少なくとも３つのデータを指定できるようにしたことで、位置観測データが欠落していている場合でも、懸垂曲線の近似二次曲線を求めることができる。これにより、再度、現地において位置観測データを取得する必要がなくなり、保守業務の効率化と、コストの低減を実現できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るレーザ離隔計測システムの構成を示すブロック図である。

図示のレーザ離隔計測システムは、ヘリコプタ等の航空機に搭載され、上空から地上の送電線及びその周辺の物体に関する位置観測データを取得する航空機搭載装置１０と、航空機搭載装置１０により取得した位置観測データを地上において解析処理するデータ処理装置２０とを含んでいる。

航空機搭載装置１０は、レーザ測距部１１、ＧＰＳ部１２、動揺検出部（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）１３、制御部１４及びデータ記録部１５を有している。

レーザ測距部１１は、レーザパルス光を照射しつつ走査し、その反射光を受光する。その際、レーザ測距部１１は、照射方向（走査角度）を表すスキャナー測角データと、レーザパルス光の照射から反射光の受光までに要する時間を表すレーザ測距データとを取得する。

ＧＰＳ部１２は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信してレーザ測距部１１の（正確には自身の）位置を求め、位置データを得る。ＧＰＳ衛星からの信号の位相差を利用するＫＧＰＳ（Kinematic GPS）を利用することで、より高精度の位置データを得ることができる。

動揺検出部１３は、航空機の姿勢を検出し、姿勢データを得る。

制御部１４は、レーザ測距部１１、ＧＰＳ部１２及び動揺検出部１３を制御し、スキャナー測角データとレーザ測距データ、位置データ及び姿勢データが同期して得られるようにする。そして、制御部１４は、得られたデータを互いに関連付けて、位置観測データとしてデータ記録部１５に記録する。これらのデータ相互の関連付けは、テータ取得時刻を表す時刻情報（例えば、ＧＰＳ部１２からの位置データに含まれるＧＰＳ時刻情報）を用いて行われる。制御部１４は、さらに、レーザ測距装置全体の動作を制御する。

データ記録部１５は、制御部１４からの位置観測データを記録する。

データ処理装置２０は、データ読取部２１、データ処理部２２、表示部２３及び入力部２４を有している。データ処理装置２０は、例えば、パーソナルコンピュータ等の計算機により実現され、送電線位置計測処理装置として機能する。

データ読取部２１は、データ記録部１５に記録された位置観測データを読み取る。データ読取部２１は、データ記録部１５によりデータが書き込まれた記録媒体からデータを読み取る読取装置であってよい。また、データ記録部１５と有線又は無線により交信してデータ記録部１５からデータを読み出す装置であってもよい。

データ処理部２２は、データ読取部２１が読み取った位置観測データを演算処理する。また、データ処理部２２は、必要に応じて、入力部２４からの入力を受け付け、処理結果等を表示部２３に表示させる。

表示部２３は、データ処理部２２の制御の下、データ処理部２２の処理結果等を表示する。

入力部２４は、オペレータによる入力操作を受け付け、入力された指令や情報をデータ処理部２２に引き渡す。

次に、図１のレーザ離隔計測システムの動作について説明する。

航空機搭載装置１０を搭載した航空機は、例えば、測定対象である送電線の斜め上方を送電線に沿って飛行する。

レーザ測距部１１は、制御部１４の制御の下、レーザパルス光を周期的に発生させ、送電線を横切るようにレーザパルス光を走査する。レーザ測距部１１は、また、照射したレーザパルス光の反射光を検出し、照射から反射光受光までの時間を測定する。こうして、レーザ測距部１１は、レーザパルス光を照射した方向を表すスキャナー測角データと、レーザパルス光を照射してから反射光を受光するまでの時間を表すレーザ測距データとを取得する。レーザ測距部１１は、取得したスキャナー測角データとレーザ測距データとを逐次制御部１４へ出力する。

一方、ＧＰＳ部１２及び動揺検出部１３は、レーザ測距部１１と同期して、レーザ測距部１１の位置を表す位置データ及び航空機の姿勢を表す姿勢データをそれぞれ取得し制御部１４へ出力する。

制御部１４は、レーザ測距部１１、ＧＰＳ部１２及び動揺検出部１３から出力されたデータを、取得時刻に基づいて互いに関連付け、位置観測データとしてデータ記録部１５に記録する。

データ記録部１５に記録された位置観測データは、その後、データ読取部２１によって読み取られ、データ処理部２２へ送られる。

図２は、データ処理部２２の動作を示すフローチャートである。以下、図２を参照して、データ処理部２２の動作について説明する。

データ処理部２２は、スタート処理及び初期設定のあと、データ読取部２１により読み取った位置観測データに含まれる位置データ及び姿勢データを取得し（ステップＳ２０１）、ヘリコプタの位置及び姿勢を求める。

次に、データ処理部２２は、先に算出したヘリコプタの位置及び姿勢と、位置観測データに含まれるスキャナー測角データ及びレーザ測距データとに基づいて、計測点（レーザパルス光反射点）の位置を算出する（ステップＳ２０２）。つまり、データ処理部２２は、三次元空間における計測点の位置を示す計測点データを作成する。

次に、データ処理部２２は、仮想三次元空間内に計測点を配置する（ステップＳ２０３）。また、データ処理部２２は、仮想三次元空間に配置された計測点の中から、送電線に対応するもののみ抽出する。抽出方法については、例えば、特許文献１に記載されている方法が利用できる。理解を容易にするため、図３に仮想三次元空間を真横から見たときの概念図を示す。図３において白丸が送電線に対応する測定点を表している。

次に、データ処理部２２は、仮想三次元空間を所定サイズのブロックに分割し、各ブロックごとの重心点を求める（ステップＳ２０４）。なお、ここでの重心は、計測点にそれぞれ所定の重みを与えたときのブロックの重心を意味する。したがって、ブロック内に計測点がない場合、そのブロックの重心は存在しないことになる。

次に、データ処理部２２は、予め設定した連続条件に基づいて、ブロックの重心が連続するか否か判定する（ステップＳ２０５）。このとき、データ処理部２２は、判定手段として機能する。ここで、連続条件は、例えば、隣接する２つの重心の距離が所定値以下であるとすることができる。送電線に対応する位置観測データが、所定の周期で取得できていれば、ブロックの重心は連続する。

ブロックの重心が連続している場合（ステップＳ２０５でＮｏ）、データ処理部２２は、送電線に対応する位置観測データが連続しているとして、送電線追跡処理を行い、両端位置を補正してスムージングを行なう（ステップＳ２０６）。こうして、送電線の懸垂曲線を表す近似二次曲線が得られる。図３の例では、上層及び中層の送電線については、送電線に対応する位置観測データが連続しており送電線追跡処理が可能であるため、実線で示すような懸垂曲線（近似二次曲線）を求めることができる。

一方、ブロックの重心が不連続の場合（ステップＳ２０５でＹｅｓ）、データ処理部２２は、送電線に対応する位置観測データに欠落があるとして、オペレータに対してデータの指定を促す。これは、例えば、図３のような画像（下層の送電線に関するもののみでよい）を表示器２３に表示させることにより行なうことができる。オペレータは、入力部２４のマウス等を操作して、表示された測定点のうち少なくとも３個（一本の送電線当り）を指定する（ステップＳ２０７）。このとき、データ処理部２２は、指定受付手段として機能する。

なお、指定する３個以上の測定点のうちの２つは、懸垂曲線を求める区間における送電線の両端に相当する鉄塔における送電線の支持位置とすることが好ましい。これは、次ステップで求める近似二次曲線を精度よく実際の送電線に一致させるためには、指定される測定点ができるだけ広い範囲に亘って存在したほうがよいからである。また、鉄塔はその位置が固定されており、風等の影響により移動することが無いので、位置観測データの精度が高いためでもある。

それから、データ処理部２２は、指定された３個以上の測定点に基づいて、近似二次曲線を算出する（ステップＳ２０８）。このとき、データ処理部２２は算出手段として機能する。こうして、データ処理部２２は、位置観測データに欠落がある場合でも、図４に示すように、下層の送電線について、黒丸で示す指定された３個の測定点に基づいて、懸垂曲線の近似二次曲線を求めることができる。

次に、データ処理部２２は、ステップＳ２０６で求めた懸垂曲線の近似二次曲線、又はステップＳ２０７で求めた近似二次曲線の係数を特定する（ステップＳ２０９）。

最後に、データ処理部２２は、処理結果を表示部２３に表示させる（ステップＳ２１０）。

以上のように、本実施の形態に係るレーザ離隔計測システムでは、取得した位置観測データが連続している場合には、送電線追跡処理により精度よく懸垂曲線の近似二次曲線を求めることができ、取得した位置観測データに欠落がある場合には、オペレータにより指定された少なくとも３つの測定点に基づいて懸垂曲線の近似二次曲線を求めることができる。これにより、求めた近似二次曲線の係数を用いて、送電線の位置を特定し、障害物との距離を求める隔離計算を行なうことができる。

このように、本実施の形態に係るレーザ離隔計測システムでは、位置観測データに欠落がある場合でも、現地にて再度位置観測データを取得する必要がない。それゆえ、送電線保守業務の効率化、費用の削減を実現することができる。

以上、本発明について一実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では航空機搭載装置を用いているが、地上からレーザ測距を行なった場合であっても、同様に送電線の懸垂曲線の近似二次曲線を求めることができる。

本発明の一実施の形態に係るレーザ離隔計測システムの構成を示すブロック図である。 図１のレーザ隔離計測システムに含まれるデータ処理部の動作を説明するためのフローチャートである。 計測点及び懸垂曲線を説明するための図である。 近似二次曲線について説明するための図である。

符号の説明

１０ 航空機搭載装置
１１ レーザ測距部
１２ ＧＰＳ部
１３ 動揺検出部
１４ 制御部
１５ データ記録部
２０ データ処理装置
２１ データ読取部
２２ データ処理部
２３ 表示部
２４ 入力部

Claims (6)

1. 位置観測データに基づいて送電線の懸垂曲線を求める送電線位置計測処理方法において、
   前記位置観測データのうち、送電線に対応するデータが連続しているか否か判定するステップと、
   前記送電線に対応するデータが不連続であると判定したとき、該送電線に対応するデータのうち少なくとも３つのデータを指定するための入力を受け付けるステップと、
   指定された少なくとも３つのデータに基づいて前記懸垂曲線の近似二次曲線を求めるステップと、
   を含むことを特徴とする送電線位置計測処理方法。
2. 前記少なくとも３つのデータのうちの２つは、鉄塔における前記送電線の支持位置を表すデータであることを特徴とする請求項１に記載の送電線位置計測処理方法。
3. 位置観測データに基づいて送電線の懸垂曲線を求める送電線位置計測処理装置において、
   前記位置観測データのうち、送電線に対応するデータが連続しているか否か判定する判定手段と、
   該判定手段が前記送電線に対応するデータが不連続であると判定したとき、該送電線に対応するデータのうちの少なくとも３つのデータを指定するための入力を受け付ける指定受付手段と、
   指定された少なくとも３つのデータに基づいて前記懸垂曲線の近似二次曲線を求める算出手段と、
   を備えることを特徴とする送電線位置計測処理装置。
4. 前記少なくとも３つのデータのうちの２つは、鉄塔における前記送電線の支持位置を表すデータであることを特徴とする請求項３に記載の送電線位置計測処理装置。
5. 請求項３又は４に記載の送電線位置計測処理装置を含むことを特徴とする送電線離隔計測システム。
6. 位置観測データに基づいて送電線の懸垂曲線を求めるために、
   前記位置観測データのうち、送電線に対応するデータが連続しているか否か判定するステップと、
   前記送電線に対応するデータが不連続であると判定したとき、該送電線に対応するデータのうち少なくとも３つのデータを指定するための入力を受け付けるステップと、
   指定された少なくとも３つのデータに基づいて前記懸垂曲線の近似二次曲線を求めるステップと、
   を計算機に実行させることを特徴とするプログラム。

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