多旋翼無人機傾斜攝影技術助力土地儲備潛力精準分析

馬林,孫勇,田家寬

(1.濟南市土地儲備中心，山東 濟南 250101；2.濟南市勘察測繪研究院，山東 濟南 250101)

0 引言

改革開放至今，我國經(jīng)歷了快速城鎮(zhèn)化發(fā)展過程，以往對于城市土地的開發(fā)過于注重數(shù)量與規(guī)模，造成了城市用地的過度增加與膨脹[1]。黨的十九大以來，我國經(jīng)濟由高速度增長向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)變，國家建設用地的使用政策也隨之發(fā)生一定變化，高效集約利用土地在城市發(fā)展中的地位日趨重要[2-3]。隨著城市化水平的提升，城市土地開發(fā)利用向精細化、集約化方向發(fā)展，土地儲備的統(tǒng)籌管理與精準調(diào)控成為優(yōu)化土地資源配置、盤活低效存量用地、落實城市發(fā)展規(guī)劃的重要途經(jīng)[4-5]。

2018年山東省實行新舊動能轉(zhuǎn)換，發(fā)展新產(chǎn)業(yè)、新動能，積極推動山東省各城市高質(zhì)量建設發(fā)展。濟南市作為山東省省會城市，肩負新舊動能轉(zhuǎn)換示范先行的歷史使命。為優(yōu)化城市布局、推動城市高質(zhì)量發(fā)展，濟南市2021年發(fā)布了《關于加強土地儲備市級統(tǒng)籌的意見》和《濟南市土地儲備辦法》，要求加強土地儲備統(tǒng)一管理，強化市政府對土地一級市場的控制，充分發(fā)揮土地儲備在城市發(fā)展中的調(diào)控作用。本文擬通過綜合應用傾斜攝影、地理信息、遙感等技術手段，以自然資源空間數(shù)據(jù)為底板，開展土地儲備潛力精準分析工作，探索實現(xiàn)市級統(tǒng)籌土地儲備資源的關鍵路徑與技術方案。

1 多旋翼無人機應用于土地儲備精準分析的優(yōu)勢

1.1 傳統(tǒng)土地儲備模式面臨的困難

傳統(tǒng)的土地儲備工作模式通常是由各區(qū)縣、投融資平臺、街道以及園區(qū)等主體通過走訪調(diào)查對擬儲備土地進行上報、組織具體實施；測繪單位測繪統(tǒng)計土地面積、建筑體量；評估師現(xiàn)場了解情況、評估收儲拆遷成本；整個過程需要反復前往現(xiàn)場、人工測量評估效率低、土地收儲散亂。在統(tǒng)籌全市土地儲備資源時采用這種模式存在很多弊端，比如需要消耗大量的人力、物力，難以摸清市區(qū)土地儲備潛力資源、掌握土地儲備潛力[6]。

1.2 傾斜攝影測量技術

傾斜攝影測量技術作為近年來獲取地理信息的新興手段，其基于傳感器從不同角度進行數(shù)據(jù)采集，獲取各種數(shù)據(jù)信息[7]。特別是以多旋翼無人機為載體的傾斜攝影測量技術，憑借著機動靈活、快捷高效、操作便捷等特點，能快速高效的獲取海量數(shù)據(jù)信息，構建的實景三維模型能夠真實可靠地反應地面客觀情況，被廣泛應用于城市更新[8-9]、地形圖測繪[10-11]、城市三維建模[12-13]、房地一體確權[14-15]等領域。

為了解決統(tǒng)籌全市土地儲備工作中覆蓋范圍廣、工程規(guī)模大、程序復雜、需要消耗大量的人力物力等難題，本文基于多旋翼無人機傾斜攝影測量和空間地理信息技術，結(jié)合第三次國土調(diào)查、土地利用總體規(guī)劃、控制性詳細規(guī)劃等數(shù)據(jù)，提取土地儲備潛力區(qū)，獲取潛力區(qū)三維實景模型，在滿足測繪精度要求的同時，提高土地儲備前期可行性分析、土地收儲信息采集以及土地儲備成本收益分析的工作效率、準確性和全面性。

2 土地儲備潛力精準分析方案設計

2.1 地理信息技術統(tǒng)籌識別土地儲備潛力區(qū)

運用地理信息與遙感技術，利用自然資源與規(guī)劃大數(shù)據(jù)[16]，從空間維度開展土地儲備潛力區(qū)分析與調(diào)研，原則上將市域內(nèi)國土空間規(guī)劃確定為建設用地的土地全部納入市級土地儲備統(tǒng)籌范圍，按照區(qū)位、性質(zhì)、現(xiàn)狀、權屬、用途等因素進行分類，結(jié)合土地征收、收儲以及供應等資料，初步分析劃定可收儲的潛力地塊，其流程如圖1所示。

圖1 土地儲備潛力區(qū)識別流程

具體步驟如下：

(1)提取允許建設區(qū)域。

根據(jù)城市規(guī)劃和土地利用總體規(guī)劃剔除禁止建設區(qū)域、限制建設區(qū)以及非建設區(qū)域，得到允許建設區(qū)域。

(2)劃分國有土地和集體土地。

在允許建設區(qū)域內(nèi)，依據(jù)第三次國土調(diào)查成果，根據(jù)地塊權屬性質(zhì)，劃分為國有土地和集體土地。

(3)國有土地內(nèi)規(guī)劃經(jīng)營性建設用地識別。

在國有土地范圍內(nèi)，對控制性詳細規(guī)劃數(shù)據(jù)確定的經(jīng)營性建設用地進行識別，即規(guī)劃為居住用地、商業(yè)服務業(yè)設施用地的類型，得到經(jīng)營性建設區(qū)域。

(4)規(guī)劃經(jīng)營性建設用地潛力區(qū)域分析。

樓層較高的建筑和成片住宅土地收儲成本較高且再開發(fā)潛力較小，因此，剔除用地現(xiàn)狀符合規(guī)劃的地塊，得到存量建設用地土地儲備潛力區(qū)域。

(5)集體土地內(nèi)土地儲備潛力區(qū)劃分。

針對“兩規(guī)”確定可用于城市建設的集體土地，依據(jù)土地建設情況，篩選農(nóng)用地、未利用地作為新增建設用地土地儲備潛力區(qū)。在中心城區(qū)范圍內(nèi)，篩選集體建設用地作為城中村土地儲備潛力區(qū)。

(6)提取未供地區(qū)域。

為保證儲備地塊與供地計劃相銜接，梳理近幾年來該區(qū)域內(nèi)已供地的項目地塊，與整個區(qū)域土地進行比較，取其差值，得到未供地區(qū)域。

2.2 實景三維模型構建助力前期可行性研究

針對初步劃定的可收儲潛力地塊，需要對地塊及其周邊的基本情況進行了解，從而初步判斷其收儲的可行性。傳統(tǒng)的前期可行性分析，不僅需要土地儲備工作人員反復前往現(xiàn)場踏勘，而且在探勘過程中很容易遺漏現(xiàn)場死角，無法便捷、直觀、全方位的進行分析研判?；诙嘣催b感手段，在利用高清遙感影像對潛力區(qū)域進行初步研判、選取重點對象的基礎上，利用多旋翼無人機對重點關注區(qū)域進行傾斜攝影測量，生成實景三維模型及相關成果，其流程如圖2所示。

圖2 實景三維模型構建流程圖

依據(jù)三維實景模型可以對潛力區(qū)的利用現(xiàn)狀、結(jié)構形態(tài)、場地條件以及周邊環(huán)境等情況全方位“線上考察”，從而大大提高地塊可行性分析的工作效率，形成“云上看地”新模式，同時也為后續(xù)工作提供數(shù)據(jù)支撐，如圖3所示。

圖3 三維實景模型“云上看地”新模式

2.3 建筑房屋信息采集與土地現(xiàn)狀情況統(tǒng)計

在前期可行性分析的基礎上，需掌握儲備潛力區(qū)內(nèi)的地物現(xiàn)狀的詳細數(shù)據(jù)，為后續(xù)土地收儲成本測算提供數(shù)據(jù)支撐。傳統(tǒng)的建筑物信息采集工作外業(yè)人工采集繁瑣、勞動強度大、存在成本高昂、作業(yè)周期長、數(shù)據(jù)作業(yè)格式不統(tǒng)一的劣勢，且更新緩慢，無法及時有效的完成工程快速建設的工作需要。根據(jù)前期生產(chǎn)的三維實景模型和正射影像數(shù)據(jù)，采用二三維聯(lián)動一體化測圖模式，通過裸眼三維測圖技術[17-18]，利用EPS軟件內(nèi)業(yè)勾繪現(xiàn)狀建筑物輪廓，其效果如圖4所示。在識別建筑結(jié)構與建筑層數(shù)的同時，結(jié)合第三次國土調(diào)查成果，分結(jié)構、分權屬性質(zhì)統(tǒng)計建筑面積與土地面積，可為土地儲備收儲成本的測算提供建筑體量信息，提高收儲成本測算的準確性，具體信息如表1所示。

圖4 EPS平臺二三維聯(lián)動一體化測圖模式

表1 建筑物屬性信息

2.4 土地儲備成本收益精準分析

在土地儲備實際工作中，不是所有具備土地儲備潛力的地塊都能夠?qū)崿F(xiàn)收儲，需根據(jù)實際情況綜合考慮多方面因素擇優(yōu)儲備。為深度挖掘土地儲備潛力區(qū)情況，研究根據(jù)建筑信息采集成果結(jié)合城市控制性詳細規(guī)劃、城市基準地價圖、近期土地出讓價格等資料，測算提升其經(jīng)濟效益的土地儲備經(jīng)濟潛力。從收儲成本和收儲價值兩個方面，逐地塊綜合分析梳理，進一步細化潛力區(qū)的可實施性，具體流程如圖5所示。

圖5 土地儲備成本收益精準分析流程

3 濟南市土地儲備潛力精準分析案例

3.1 項目概述

濟南市為提高土地儲備，優(yōu)化設計上述土地儲備潛力精準分析方法，在濟南市國民經(jīng)濟與社會發(fā)展規(guī)劃和國土空間規(guī)劃框架基礎下，以第三次國土調(diào)查、土地利用總體規(guī)劃、城市總體規(guī)劃、控制性詳細規(guī)劃等數(shù)據(jù)為基礎，利用地理信息技術對市轄十區(qū)(歷下區(qū)、市中區(qū)、槐蔭區(qū)、天橋區(qū)、歷城區(qū)、長清區(qū)、章丘區(qū)、濟陽區(qū)、萊蕪區(qū)以及鋼城區(qū))土地儲備潛力區(qū)進行了識別與提取，從而明確可儲備土地資源的總量及分區(qū)情況，其潛力區(qū)分布如圖6所示。由于分析區(qū)域覆蓋范圍廣，本次僅以天橋區(qū)順河高架路西側(cè)、老津浦東側(cè)地塊作為案例進行介紹。

1--住宅用地潛力區(qū)；2--商服用地潛力區(qū)；3--城中村潛力區(qū)；4--新增建設用地潛力區(qū)圖6 濟南市市轄區(qū)范圍內(nèi)土地儲備潛力區(qū)分布圖

3.2 多旋翼無人機傾斜攝影測量

本次傾斜攝影測量采用大疆精靈3advance多旋翼無人機獲取潛力區(qū)圖像數(shù)據(jù)，為保證三維模型的精度，根據(jù)潛力區(qū)范圍劃定航飛區(qū)域，埋設2個校核點和5個地面控制點，設定100 m的航飛高度，85%的航向、旁向重疊度，10m/s的飛行速度，自動規(guī)劃飛行航線，最終完成傾斜攝影數(shù)據(jù)采集工作。

利用Context Capture Center軟件[19-20]，在集群式分布處理環(huán)境下通過數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)導入、空中三角測量、三維重建等過程完成三維實景模型的構建，其效果如圖7所示。通過地塊三維實景模型可以全方位“線上”了解潛力區(qū)的情況，地塊上建筑物基本以矮舊工業(yè)、物流倉儲廠房為主，建筑布局散亂、土地節(jié)約集約水平較低，周邊居民區(qū)、商業(yè)配套設施完善，適宜進行土地收儲改造提升。

圖7 順河高架路西側(cè)、老津浦東側(cè)地塊三維實景模型

3.3 建筑信息采集

EPS地理信息工作站中的航測模塊是集采、編、庫、更新一體化的測圖系統(tǒng)。在EPS中對潛力區(qū)三維實景模型的建筑輪廓進行勾繪，對建筑結(jié)構、建筑層數(shù)以及建筑用途進行識別，并將圖形、屬性一體化存儲和管理，其效果如圖8所示。通過統(tǒng)計梳理，XCXQ地塊建筑面積54.47hm2，現(xiàn)狀建筑容積率0.73，土地利用效率低，不滿足土地高效集約利用要求，符合土地儲備要求。

3.4 土地儲備成本收益精準分析

土地儲備成本收益分析是土地儲備項目實施的重要前提。依據(jù)《濟南市土地儲備辦法》《濟南市國有建設用地使用權收回補償標準》等文件標準，利用第三次國土調(diào)查、房屋建筑信息、城市基準地價圖、近期土地收儲等資料測算土地收儲成本，具體公式如式(1)：

S=S1+S2+S3+S4

(1)

式中：S為潛力區(qū)土地收儲成本，S1為國有建設用地使用權收回補償，S2為國有土地上房屋征收補償，S3為集體土地征收補償，S4為集體土地上房屋征收補償。

同時依據(jù)城市控制性詳細規(guī)劃、近期土地供應等數(shù)據(jù)測算土地出讓收益，具體公式如式(2)：

W=W1+W2+…+Wn

(2)

式中：W為潛力區(qū)土地出讓價款，n為以控制性詳細規(guī)劃劃定的地塊數(shù)量，Wn為地塊n的土地出讓價款。

經(jīng)過對該地塊數(shù)據(jù)的前期收集與分析，其占地面積74.8hm2，土地利用現(xiàn)狀以工業(yè)、物流倉儲用地為主，城市規(guī)劃以住宅、商服用地為主、配有部分教育用地。通過經(jīng)濟測算分析，順河高架路西側(cè)、老津浦東側(cè)地塊土地集約利用水平低、資源利用效率差、建筑布局散亂，土地收儲成本與難度適中，可通過市級主導土地儲備工作，充分發(fā)揮土地價值，實現(xiàn)土地資源的合理利用。

3.5 檔案資料管理

在土地資源管理中，依據(jù)多旋翼無人機生產(chǎn)的全景圖片、航測影像以及三維實景模型等資料，將其與土地利用狀況、規(guī)劃條件等信息進行有效地整合，能夠高效地掌握土地整體信息，輔助商務決策，使得招商引資項目高效落地。同時，實景三維模型記錄了土地收儲工作的發(fā)展變遷，對于土地儲備全生命周期管理提供數(shù)據(jù)支撐，提升土地儲備資源管理效率。

4 結(jié)論

土地儲備潛力精準分析對于實現(xiàn)調(diào)控全市土地市場、合理配置土地資源、推動土地供給側(cè)結(jié)構性改革、服務城市高質(zhì)量發(fā)展建設具有重要意義。與傳統(tǒng)土地儲備工作模式相比，將多旋翼無人機應用于土地儲備市級統(tǒng)籌工作中，綜合應用傾斜攝影測量、三維實景建模、遙感和地理信息等技術設計土地儲備潛力精準分析方案，開展?jié)鲜型恋貎錆摿珳史治龉ぷ鳎蟠鬁p少了外業(yè)調(diào)查工作，節(jié)省了大量的人力與物力，探索出了行之有效的統(tǒng)籌土地儲備資源的關鍵路徑與技術方案，達到了研究目的。

(1)基于地理信息與遙感技術，充分利用第三次國土調(diào)查、城市規(guī)劃、高清遙感影像等數(shù)據(jù)，構建土地儲備潛力區(qū)選取模型，全面、系統(tǒng)的摸清了全市土地儲備潛力區(qū)域分布。

(2)基于傾斜攝影測量等新型基礎測繪技術，構建土地儲備潛力區(qū)域三維實景模型，完成區(qū)域內(nèi)建筑信息采集，輔助前期土地收儲可行性研究、提高收儲成本測算精度，拓展了三維實景模型的應用，實現(xiàn)了“云上看地”新模式。

(3)結(jié)合土地現(xiàn)狀用途、權屬及規(guī)劃情況，從土地收儲成本和土地出讓收入兩個方面綜合測算土地儲備經(jīng)濟價值，為土地儲備決策提供數(shù)據(jù)參考，提升土地儲備資源管理效率，助力土地儲備向“大組團”“大片區(qū)”方向發(fā)展。