Identifizierung der Beeinträchtigung von Versorgungskorridoren mit Global Mapper

Die Bewirtschaftung der Vegetation ist ein wesentlicher Faktor für den effizienten Betrieb von Versorgungswegen, insbesondere für Stromversorger. Ohne die Kontrolle der Vegetation in den Wegerechten (ROW) der Stromleitungen kann es zu Stromausfällen kommen. Stromunterbrechungen sind für die Stromversorger kostspielig und gefährden die Gesundheit und Sicherheit der Kunden. Global Mapper bietet eine einfach zu bedienende Lösung, um das Eindringen von Vegetation zu erkennen, bevor die Pflanzen mit den Versorgungsleitungen in Berührung kommen. Mithilfe von Lidar- oder anderen Punktwolkendaten können potenzielle Gefahren identifiziert werden, bevor eine Inspektion des Geländes vorgenommen wird. Bevor Sie sich mit den spezifischen Werkzeugen von Global Mapper befassen, sollten Sie verstehen, warum Vegetationsmanagement für den reibungslosen Betrieb von Versorgungseinrichtungen notwendig ist.

In den Vereinigten Staaten wurden nach dem Stromausfall im Nordosten des Jahres 2003 von der Federal Energy Regulatory Commission (FERC) die Rechtsvorschriften für das Vegetations- und Wegerechtsmanagement für Stromversorgungskorridore verfeinert. Der Stromausfall betraf mehr als 50 Millionen Kunden in Teilen der Vereinigten Staaten und Kanadas für bis zu zwei Tage, mit einem Verlust von 61.800 Megawatt Stromleistung und geschätzten Kosten zwischen 4 und 10 Milliarden Dollar allein in den Vereinigten Staaten (U.S.-Canada Power System Outage Task Force, 2004). Eine Untersuchung der U.S.-Canada Power System Outage Task Force ergab, dass die Hauptursache für den Stromausfall bei einem Stromversorger in einem unzureichenden Vegetationsmanagement lag. Daraufhin wurde der FERC-Standard FAC-003-4 Transmission Vegetation Management erstellt, der Regeln für die Breite des Fahrwegs, die Häufigkeit von Inspektionen, den vertikalen Abstand und Richtlinien für das Vegetationsmanagement enthält (Transmission Vegetation Management, FAC-003-4, 2016).

ROW bezieht sich auf den Bereich um die Versorgungsleitungen, den die Elektrizitätsgenossenschaft für die Unversehrtheit der Stromleitungen pflegen muss. Was die Vegetation betrifft, so sind die Stromversorger dafür verantwortlich, die Vegetation innerhalb und neben dem Trassenkorridor zu unterdrücken, um jeglichen Kontakt mit der Vegetation und den Stromleitungen zu vermeiden, der zu Stromausfällen führen könnte. Die Versorger müssen die Korridore jährlich inspizieren und die Vegetation zurückschneiden oder behandeln, um die Sicherheit des Trassenkorridors aufrechtzuerhalten und Ausfälle zu vermeiden, die durch das Eindringen der Vegetation verursacht werden.

Korridorinspektionen können am Boden oder durch Überfliegen des Korridors durchgeführt werden, um die Fahrspur auf Eingriffe in die Vegetation zu untersuchen. Bodeninspektionen können zeitaufwändig sein, sind aber gründlich. Inspektionen aus der Luft können zwar das gleiche Gebiet in einem Bruchteil der Zeit abdecken, sind aber aufgrund der Flughöhe des Inspektors weniger genau (FERC, 2004). Durch den Einsatz von Lidar können Inspektionen aus der Luft genauer sein und trotzdem Zeit sparen.

Global Mapper kann zur automatischen Identifizierung, Klassifizierung und Extraktion von Versorgungsmerkmalen aus Lidar-Daten verwendet werden, um mögliche Beeinträchtigungen zu identifizieren und in einem 3D-Modell anzuzeigen. Mithilfe des Tools Lidar nach Entfernung auswählen können Benutzer potenziell gefährliche Vegetation innerhalb des Nutzungsverlaufs lokalisieren. Erkannte Gefahren können in einem 2D- oder 3D-Modell angezeigt werden, um Bereiche darzustellen, die gepflegt werden müssen. Die extrahierten Daten können auch in Global Mapper Mobile, einer vereinfachten Version der Desktop-Anwendung für iOS- und Android-Geräte, angezeigt werden, was einen einfachen Zugriff für Wartungsteams oder andere Mitarbeiter vor Ort ermöglicht.

Der erste Schritt zur Identifizierung möglicher Vegetationsgefahren im ROW ist die Klassifizierung der Lidar-Punkte (falls noch nicht geschehen), die Vegetation darstellen. Dies wird mit den automatischen Klassifizierungswerkzeugen von Global Mapper durchgeführt.

Eine Analyse der geometrischen Merkmale der Punktwolke identifiziert zunächst Punkte, die den Boden darstellen, und anschließend oberirdische Punkte, bei denen es sich wahrscheinlich um hohe Vegetation oder Bäume handelt. Nach der Klassifizierung können die Stromleitungen als 3D-Linienmerkmale mit dem Lidar-Tool Vektormerkmale extrahieren extrahiert werden.

Nach der Extraktion der Stromleitungen werden die potenziellen Überschneidungen mit dem Werkzeug Lidar nach Entfernung auswählen hervorgehoben. Als Ergebnis werden die Vegetationspunkte ausgewählt, die innerhalb einer bestimmten Entfernung von der extrahierten Stromleitung liegen. Im folgenden Beispiel haben wir einen maximalen Suchabstand von 30 Fuß gewählt, um auf beiden Seiten der Stromleitungen zu suchen.

Als Nächstes wird unter Specify Lidar Classification(s) to Select from... der Lidar-Typ ausgewählt, nach dem gesucht werden soll. In diesem Szenario wird 5 - High Vegetation gewählt, da wir uns in erster Linie mit dem Eindringen von Bäumen beschäftigen. Wir haben auch die Option Search Near Loaded 3D Line Feature(s)... ausgewählt, um nicht nach Vegetationspunkten innerhalb der angegebenen Entfernung von anderen Lidar-Punkten zu suchen.

Durch die Auswahl der extrahierten Stromleitungen wird die Suchbreite von 30 Fuß für hohe Vegetation nur innerhalb dieser Entfernung von den Stromleitungen liegen. Das Kontrollkästchen 3D-Abstand verwenden wurde ebenfalls aktiviert, um die Punktwolke anhand einer dreidimensionalen Abstandsmessung zu durchsuchen, anstatt Punkte in beliebiger Höhe innerhalb des horizontalen Abstands von den ausgewählten Stromleitungen zu verwenden.

Nach der Suche werden die Bäume im Umkreis von 30 Fuß auf der Karte hervorgehoben und können im 3D-Viewer angezeigt werden. Um einzelne Punktfeatures zu erstellen, die jeden Baum repräsentieren, wählen Sie das Werkzeug Vektorfunktionen extrahieren und wenden Sie die erforderlichen Baumextraktionseinstellungen an. In diesem Dialogfeld ist die Option Nur aus im Digitizer ausgewählten Lidar-Punkten extrahieren aktiviert, so dass nur die bei der Suche anhand der Entfernung identifizierten Baumpunkte extrahiert werden.

Während die Baumpunkte noch ausgewählt sind, klicken wir mit der rechten Maustaste auf die Karte und wählen EDIT - Edit Selected Features, um das Dialogfeld Modify Selected Point Features aufzurufen. Unter Feature Style kann den extrahierten Baumfeatures ein 3D-Modell zugewiesen werden. Nach der Zuweisung eines 3D-Modells zu den Punktmerkmalen wird das Modell im 3D-Viewer deutlicher dargestellt und zeigt, wie die möglichen Gefahren aussehen können.

Die extrahierten Punkt- und Linienmerkmale können unter Datei und Export an Global Mapper Mobile übertragen werden. Diese Punkte können den Außendienstmitarbeitern vor Ort einen besseren Überblick über den Inspektionsprozess verschaffen, und sie können zur besseren Übersicht über einer Straßenkarte angezeigt werden.