現(xiàn)代化聯(lián)合測繪技術在農村建設用地拆舊復墾項目中的應用研究

張高歡

(廣東省地質測繪院，廣東 廣州 510800)

1 拆舊復墾項目概述

農村建設用地拆舊復墾是指將農村舊住宅、廢棄宅基地、空心村等閑置建設用地實施整治復墾為農用地，將復墾騰退出來的建設用地指標以公開交易方式流轉用于城鎮(zhèn)建設，是實施鄉(xiāng)村振興和探索城鄉(xiāng)融合發(fā)展的重要手段。通過拆舊復墾工作的實施，可以優(yōu)化農村用地布局，妥善解決農村閑置建設用地問題，根據《廣東省人民政府關于印發(fā)廣東省全面推進拆舊復墾促進美麗鄉(xiāng)村建設工作方案(試行)的通知》(粵府函〔2018〕19號)規(guī)定，扣除拆舊復墾成本后的凈收益，按5%、5%、15%、75%的比例分配給縣級財政、鎮(zhèn)級財政、土地所有權人和土地使用權人，為創(chuàng)新農業(yè)經營機制，發(fā)展鄉(xiāng)村產業(yè)，拓寬經濟發(fā)展空間提供了重要的資金支持，同時也讓農村和農民享受到了經濟發(fā)展帶來的土地紅利。

拆舊復墾項目工作內容主要包括潛力地塊摸查與篩選、拆舊地塊土地清查、拆舊申請、權屬調查與確認、地形現(xiàn)狀測量、項目立項、規(guī)劃設計與預算編制、竣工測量、竣工資料編制及信息報備等。項目主要技術流程見圖1。

2 拆舊復墾項目測繪內容及技術要求

2.1 測繪工作內容

拆舊復墾項目測繪內容主要包括潛力地塊摸查與篩選、拆舊地塊土地清查、權屬調查與確認、地形現(xiàn)狀測量、竣工測量等。測繪成果是項目立項、規(guī)劃設計與預算編制、工程實施和變更、竣工驗收評價、成效評估等環(huán)節(jié)的重要依據。

2.2 數(shù)學基礎

2.2.1 坐標系統(tǒng)

2000國家大地坐標系。

2.2.2 投影方式

高斯-克呂格投影3°分帶。

2.2.3 高程系統(tǒng)

1985國家高程基準，基本等高距為0.5m。

2.2.4 測繪比例尺

1∶500。

2.3 精度指標

2.3.1 圖根控制和像片控制點精度

圖根控制點的平面精度要求中誤差≤±5cm，高程精度中誤差≤±5cm；像片控制點的平面精度要求中誤差≤±5cm，高程精度中誤差≤±5cm。

2.3.2 地形圖測繪精度

表1 平面位置精度表

3 應用案例

項目區(qū)位于肇慶市高要區(qū)活道鎮(zhèn)，地處廣東省中部，高要區(qū)中南部，西江中下游，地形以山地、丘陵為主。項目共完成拆舊復墾規(guī)模45.9914467hm2，新增園地29.82908hm2，新增林地13.3590867hm2，其他農用地2.8032800hm2。

根據項目測量成果精度要求、地塊面積大小、地形復雜程度和天氣情況等綜合確定項目采用低空無人機航攝聯(lián)合GPS-RTK工程測量方法。在使用低空無人機航攝方法時，同時生產三維實景模型以及正射影像圖輔助規(guī)劃設計、竣工驗收及權屬、現(xiàn)狀和基礎設施調查等工作。具體測繪工作流程如圖2。

3.1 采用GPS-RTK技術進行野外數(shù)字化地形測量

利用GDCORS直接布測圖根控制點，由廣東省CORS系統(tǒng)和參數(shù)解算各點的平面和高程坐標值。然后采用野外數(shù)字化方法，對相關的地物、地形要素進行1∶500數(shù)據采集，再利用南方CASS 10.1成圖軟件，依據《國家基本比例尺地圖圖式第1部分：1∶500 1∶1000 1∶2000地形圖圖式》的要求，將地物、地形要素按照統(tǒng)一規(guī)定的格式進行地形圖編輯，再將通過三維實景模型調查的房屋及宗地權利人等信息，在地形圖上標繪出來。

3.1.1 數(shù)據采集要求

測量時，采用對中桿對中、整平，每次觀測歷元數(shù)應大于5個；連續(xù)采集50個點應重新進行初始化，并檢核一個重合點。當檢核點位坐標較差不大于圖上0.5mm時，方可繼續(xù)測量；重復抽樣檢核不應低于10%，檢核偏差不應大于圖上0.15mm。

3.1.2 采集內容

3.1.2.1 地貌

地貌測繪應用等高線、規(guī)定符號和高程注記點來表示，并反映實地的自然形態(tài)。等高線走向應合理、光滑、無遺漏，獨立地物、地形特征點(山頂、山脊、山腳、鞍部、谷口、谷底、溝口、凹地、臺地、水崖線、道路交叉口、道路中心、線狀地物拐點、地形坡度變化明顯處等)必須注記高程點，并精確至0.01m，不應少于圖上15個·dm-2。

3.1.2.2 權屬界線

應利用收集到的最新土地利用現(xiàn)狀圖和農村土地確權成果圖的土地權屬界線進行轉繪，并在項目現(xiàn)狀圖上標注，界線應連續(xù)表示，并施測項目區(qū)邊界外30m范圍內的地形地貌特征、主要道路、水系及其附屬設施。

3.1.2.3 道路及附屬設施

應對項目區(qū)內的道路，包括等級公路、田間道路、生產路等進行測繪(圖上單線表示的道路應注記其寬度)，并應注明道路等級及鋪裝材料，有坡度的道路還應測注坡比。

3.1.2.4 水系

測量項目區(qū)內的現(xiàn)有水系、輸水、排水及其各類水工建筑物。應對其長、寬、高、直徑等外視尺寸進行測量，對橋梁、水閘、泵站、大壩等重要單體建筑物位置應進行細部測量，并應測注高程。

3.1.2.5 植被

如涉及青苗補償，應測注植被名稱、規(guī)格、數(shù)量、地類界、權屬；如不涉及補償，則測注植被名稱、規(guī)格、地類界。

3.1.2.6 獨立地物及管線設施

對項目區(qū)內的電力線及附近變電站進行測繪。電力線應區(qū)分高低壓線線路并標明電壓等級，標注項目區(qū)附近可利用的變電站及相關參數(shù)。

3.1.2.7 居民地與建筑設施

測區(qū)內涉及拆遷的居民點需測注居民點內要拆遷的居民地及其附設施外圍高程，標明其高度、結構、層數(shù)、地基、面積、厚度、權屬、小地名。不涉及拆遷的居民點可只施測外圍，內部標注村莊名稱，但其他與項目有關的溝、渠、路、橋、水系、管線等要素均應按測圖要求進行測注。

3.1.2.8 注記

注記要規(guī)范，應使所指示的地物能明確判讀。地理名稱、行政名稱的標注應使用法定名稱，且位置適當，無遺漏和二義性。

3.2 通過低空無人機航攝制作1∶500數(shù)字正射影像圖

項目采用Phantom 4 RTK無人機，該無人機支持仿地飛行，可以有效保持地面分辨率的一致性。無人機升空后，操作人員實時監(jiān)控無人機工作情況，了解作業(yè)進度、飛行速度、儀器設備工作是否正常，并時刻保持對氣象環(huán)境的觀察，當?shù)孛骘L速、風向變化較大或天氣突變時，根據著陸條件要求及時作出是否返航著陸的處置。航拍采集數(shù)據完成后，采用Pixel4D航測數(shù)據處理軟件拼接出項目區(qū)域1∶500數(shù)字正射影像圖。

低空無人機航攝，具有可控性、便攜性的優(yōu)勢，通過不同時期對比圖片就能夠獲得土地利用變化的數(shù)據信息，預測未來的變化趨勢，確保規(guī)劃方案因地制宜，還為項目立項、施工管理、工程復核、竣工驗收等提供參考依據。房屋拆除前后影像對比效果如圖3、圖4所示。

3.2.1 像控點布設

根據現(xiàn)場情況，每200～250m布設1個像控點，也可充分利用圖根控制點或已有點云數(shù)據作為像控點，在圖根點上用油漆繪制“L”形拐角作為像控點標識。像控點布設應滿足以下目標條件：像控點應遵從控制點的布設原則，選擇目標影像清晰，易于判刺和立體測量，區(qū)域無地面參考標志的，人工使用油漆繪制“L”形拐角作為像控點參照；狹溝、尖銳山頂和高程起伏較大的斜坡等，均不應選作點位目標；目標條件與像片條件矛盾時應著重考慮目標條件；為提高刺點精度，增強外業(yè)控制點的可靠性，應在航攝前布設點面標志。

3.2.2 空中三角測量平差

項目在無人機航攝影像成果的基礎上，采用Context Capture Center軟件進行空中三角測量平差，在系統(tǒng)中加載攝區(qū)影像，軟件會自動提取大量特征點，匹配不同影像中同一物理點在場景中的投影對應像素點，通過光束法區(qū)域網整體平差，各核線在空間的旋轉和平移，使同名核線實現(xiàn)最佳交會。人工給定一定數(shù)量的控制點，通過相應預判點來輔助刺點，將整體區(qū)域最佳地加入到控制點坐標系中。

3.2.3 航攝質量控制

3.2.3.1 像片重疊度

航向重疊度不小于80%，旁向重疊度不小于80%。

3.2.3.2 航高保持

同一航線上相鄰像片的航高差不應大于20m，最大航高與最小航高之差不應大于30m；航攝區(qū)內實際航高與設計航高之差不應大于50m。

3.2.3.3 攝區(qū)、圖廓覆蓋保證

航攝區(qū)域為任務區(qū)外擴一倍航高。

3.2.3.4 影像質量

影像應清晰，色調均勻。

3.3 采用Context Capture Center全自動建模系統(tǒng)搭建實景三維模型

3.3.1 實景三維建模技術流程

在空中三角測量的基礎上，采用Context Capture Center全自動建模系統(tǒng)，通過密集匹配算法，自動匹配出所有影像中的同名點，大量同名點會構建出不規(guī)則的三角網TIN模型，將TIN模型優(yōu)化簡化后形成白模，將白膜進行自動紋理映射，形成紋理清晰、逼真的三維模型。

Context Capture Center全自動建模系統(tǒng)允許多個節(jié)點快速訪問數(shù)據和高效計算，只需設置子節(jié)點的環(huán)境變量工作目錄，即可參與運算，具有快速、簡單、全自動等特點。多節(jié)點并行計算架構如圖5。最終輸出可精細表達地物細節(jié)特征的三維模型數(shù)據，見圖6，通過實景三維模型，村民無需到達現(xiàn)場在室內即能配合完成土地清查、權屬確認等工作。

3.3.2 內業(yè)數(shù)據采集

在南方CASS 10.1軟件中載入三維模型，采集房屋數(shù)據時，先確定房屋結構，再從高到低采集房屋,最后采集房屋附屬。以一幢房屋為例，確定三維模型中的房屋是砼房,通過“地物編輯欄”工具里(居民地→一般房屋→多點砼房屋)進入采集狀態(tài)。

進行房屋繪制時，需根據房屋周圍的地物遮擋情況對房屋層數(shù)、附屬設施進行綜合判斷；對于在建房屋已封頂?shù)陌磳嶋H墻面采集，否則按地基輪廓采集，破舊損壞房屋按照房屋外墻體進行采集，或者按地基輪廓采集；對不能準確判讀的要素(包括隱蔽地區(qū)、陰影部分、樹木等遮擋部分)應盡量采集，并做出標記，對要素不確定而無法采集時，用特殊符號標記，以便進行實地補測或補調。

3.4 采用“ArcGIS—奧維”相結合的“互聯(lián)網+”調查模式，實現(xiàn)快速精準定位

鑒于項目區(qū)涉及范圍廣且地塊分散，套合影像圖后靠人工實地查找難度大、耗時長、錯誤率高，針對此問題，項目利用ArcGIS和奧維相結合的“互聯(lián)網+”調查模式，通過地圖導航的方式實現(xiàn)拆舊地塊快速精準定位。

利用ArcGIS中的轉換工具，將SHP格式的地塊紅線換轉為KML格式，在“奧維”中按照“收藏—菜單—導入導出對象—從文件導入”的步驟導入KMZ格式文件，導入成功后在“奧維”中雙擊紅線的某一點，而后選擇出發(fā)地點和出行方式，便可同使用高德、百度地圖一樣，精準、快速到達地塊位置。

4 優(yōu)勢對比分析

拆舊復墾項目地塊多、面積小、分布廣且地形復雜，若采用傳統(tǒng)測量和調查手段，不僅操作繁瑣、精度差，部分區(qū)域甚至無法通過人工測量和踏勘的方式完成。

低空無人機航攝、實景三維模型以所見即所得的方式進行數(shù)據采集，避免了人工測繪造成的錯漏，拓寬了調查覆蓋面，使得地形測量精度更高、規(guī)劃方案更科學、預算編制更精準、竣工驗收和工程復核工作更直觀?！盎ヂ?lián)網+”實現(xiàn)了地塊的快速精準定位，提高了勘察效率。通過工程實例總結分析，在相同的人力資源配置下，通過比較，使用傳統(tǒng)作業(yè)方法，完成項目工作約需254d，新技術應用后，實際作業(yè)時間為175d。具體優(yōu)勢如表2。

表2 與傳統(tǒng)作業(yè)方法綜合對照表

5 結論

在拆舊復墾項目實施過程中，利用低空無人機航攝、實景三維模型、“互聯(lián)網+”聯(lián)合GPS-RTK工程測量技術手段，對項目外業(yè)踏勘、規(guī)劃設計、施工管理、工程復核、竣工驗收過程提供基礎的數(shù)據資料和技術支持，直觀地反映地形地貌和地物現(xiàn)狀，并在項目實施的前、中、后期均起到有力的監(jiān)控作用，提高了工作效率，節(jié)約了成本，具有一定的應用價值。