無人機(jī)測量技術(shù)在征地移民實(shí)物調(diào)查中的應(yīng)用

胡少翔

河南省水利勘測設(shè)計(jì)研究有限公司 河南 鄭州 450016

引言

水利工程移民安置投資是水利工程投資的重要組成部分，部分工程移民安置投資占整個(gè)工程投資的半數(shù)有余，前期階段移民實(shí)物調(diào)查的成果為移民安置投資的主要依據(jù)，改進(jìn)實(shí)物調(diào)查的方式方法對(duì)水利工程移民安置有著重要意義。作為近幾年高速發(fā)展的新技術(shù)，無人機(jī)測量技術(shù)取得了諸多行業(yè)的高度認(rèn)可，同時(shí)也獲得了大范圍的運(yùn)用。把此項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用到征地移民實(shí)物調(diào)查之中，借助無人機(jī)，從高空中迅速收集有關(guān)信息，高效率、全面性的專業(yè)系統(tǒng)能幫助測量人員迅速分析與輸出有關(guān)信息，既能夠減少調(diào)查工作壓力，縮減成本投入，還能夠避免因?yàn)槿藶椴僮魇д`而引起的調(diào)查結(jié)果偏差問題。另外，攝得的影像信息也可進(jìn)行存檔備份以供日后參考調(diào)閱，以此核對(duì)調(diào)查內(nèi)容的可靠性與完整性，全方位推動(dòng)調(diào)查質(zhì)量的提升。

1 傳統(tǒng)工程移民實(shí)物調(diào)查的不足及無人機(jī)調(diào)查的優(yōu)勢

伴隨無人機(jī)攝影、GIS等各種新技術(shù)的不斷發(fā)展，再加之國家近幾年對(duì)于工程領(lǐng)域提出了更高質(zhì)量的要求，對(duì)于工程移民實(shí)物調(diào)查工作方面，過去采取的傳統(tǒng)調(diào)查手段也慢慢顯現(xiàn)出諸多缺陷，例如，實(shí)物調(diào)查耗時(shí)較長、效率太低，從而導(dǎo)致增加設(shè)計(jì)單位的成本；且調(diào)查工作的開展過程具有強(qiáng)烈的主觀性，容易產(chǎn)生灰色交易，過度依賴人工操作，調(diào)查期間危險(xiǎn)事故發(fā)生概率較高，違章建筑以及停建令后新增實(shí)物不易認(rèn)定，會(huì)導(dǎo)致工程移民投資增加。

1.1 人工調(diào)查成本高，無人機(jī)調(diào)查節(jié)約成本

無論是水庫還是線性水利工程都有占地范圍廣、涉及實(shí)物種類多等特點(diǎn)，傳統(tǒng)工程移民實(shí)物調(diào)查中投入大量的人力和物力。人工調(diào)查通常使用卷尺量、點(diǎn)數(shù)量的方式，方法原始且效率較低，還容易受到天氣、地形、政策影響，往往一段山路要折返幾次才能將附近區(qū)域調(diào)查完畢。即便農(nóng)村部分實(shí)物調(diào)查完成后，往往還要會(huì)同各專項(xiàng)單位再重新排查一遍專項(xiàng)設(shè)施，導(dǎo)致調(diào)查周期更長。更長的周期就代表更高的成本。比如，河南省某一水庫工程在前期準(zhǔn)備階段，移民實(shí)物調(diào)查工作中投入的工作人員數(shù)量高達(dá)一百五十余人，一共組建了4個(gè)調(diào)查小組，通過長達(dá)3個(gè)月的時(shí)間方才完全結(jié)束用地區(qū)域的所有實(shí)物調(diào)查工作，其中，人工調(diào)查所花費(fèi)的差旅費(fèi)、車輛費(fèi)、勞保費(fèi)、薪資等就高達(dá)幾百萬元[1]。

無人機(jī)調(diào)查對(duì)于天氣、地形、環(huán)境的適應(yīng)能力相對(duì)較強(qiáng)，且無人機(jī)采用攝影建模的方式，調(diào)查速度較人工更快更便捷。采用無人機(jī)攝影技術(shù)，借助無人機(jī)飛行速度快、建模時(shí)間相對(duì)較短的優(yōu)勢，實(shí)物調(diào)查周期對(duì)比傳統(tǒng)人工調(diào)查時(shí)間更短。以河南省YW水庫某村450戶作為調(diào)查對(duì)象，人工調(diào)查實(shí)際外業(yè)調(diào)查時(shí)間35天，無人機(jī)調(diào)查時(shí)間為13天，相對(duì)減少63%的時(shí)間。無人機(jī)調(diào)查對(duì)比傳統(tǒng)人工調(diào)查節(jié)省了大量的差旅費(fèi)、公務(wù)車輛費(fèi)、勞保費(fèi)等成本。

1.2 人工調(diào)查主觀性強(qiáng)，無人機(jī)調(diào)查客觀性強(qiáng)

人工調(diào)查模式下，通常采用皮尺量、點(diǎn)數(shù)量的方法，尤其是在進(jìn)行房屋建筑的面積測定時(shí)，極易產(chǎn)生灰色交易。如，給利益相關(guān)方多量房屋面積，多計(jì)算建筑的附屬物等。同時(shí)，還會(huì)因?yàn)槿藶橹饔^因素使得工程成本提高。

無人機(jī)攝影調(diào)查是根據(jù)無人機(jī)飛行的實(shí)際影像資料導(dǎo)入專業(yè)的建模軟件建立對(duì)應(yīng)的三維實(shí)景模型，無法人為的干預(yù)調(diào)查成果，具有較強(qiáng)的客觀性。

1.3 人工調(diào)查員意外事故風(fēng)險(xiǎn)較高，無人機(jī)調(diào)查安全性高

在采用傳統(tǒng)調(diào)查方法來對(duì)房屋建筑等實(shí)物進(jìn)行測量之時(shí)，由于農(nóng)村房屋頂層通常為無法從內(nèi)部進(jìn)入的閣樓，調(diào)查人員需借助爬高梯子上去測量，容易發(fā)生高空墜落等意外傷亡事故，安全風(fēng)險(xiǎn)較高。

采用無人機(jī)攝影技術(shù)，無人機(jī)操作員和外業(yè)布控等人員只需站在安全地帶，由無人機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、建模作業(yè)，保證了調(diào)查人員的安全問題。

1.4 人工調(diào)查難以認(rèn)定違章建筑

移民實(shí)物調(diào)查前，政府會(huì)發(fā)布停建令，令涉及的區(qū)域內(nèi)不得擅自新建房屋等附屬物，嚴(yán)禁植樹等，對(duì)違反規(guī)定建設(shè)的建筑物，按違章建筑處理，搬遷時(shí)一律不予補(bǔ)償。傳統(tǒng)人工調(diào)查后難以對(duì)所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行取證，對(duì)于初始調(diào)查后新增的房屋附屬物和樹木認(rèn)定困難，容易造成扯皮的困境。例如在河南省某水庫工程項(xiàng)目中，初期設(shè)計(jì)階段相較于可研階段的房屋調(diào)查面積多出大約2800m2。而對(duì)于初期設(shè)計(jì)階段多出的面積，通過現(xiàn)場反復(fù)核驗(yàn)與計(jì)算得知，是村民在原來的房屋基礎(chǔ)之上增建了一層，建設(shè)了很多臨時(shí)鋼板結(jié)構(gòu)的房屋。

無人機(jī)航拍調(diào)查能夠保留對(duì)應(yīng)的影像資料，對(duì)于違反規(guī)定的新增建筑等附屬物認(rèn)定容易，同時(shí)也能對(duì)該類違章行為起到一定威懾，防止征遷區(qū)域部分單位或個(gè)人增蓋房屋，防止違規(guī)種植名貴樹木。借助無人機(jī)攝影測量技術(shù)開展實(shí)物調(diào)查工作，可以有效規(guī)避傳統(tǒng)調(diào)查模式下存在的以上問題，可以很好地防范工程建設(shè)之中發(fā)生的種種矛盾，推動(dòng)工程事業(yè)高速發(fā)展[2]。

2 無人機(jī)實(shí)物調(diào)查的局限性

2.1 無人機(jī)調(diào)查的精度尚需提升

根據(jù)《水利水電工程建設(shè)征地移民實(shí)物調(diào)查規(guī)范移民實(shí)物調(diào)查規(guī)范》對(duì)實(shí)物指標(biāo)精度要求，水利工程初設(shè)階段對(duì)房屋、土地等實(shí)物指標(biāo)的誤差要在5%以內(nèi)，技施階段誤差要在3%以內(nèi)。例如YW水庫實(shí)物調(diào)查中選取50戶房屋進(jìn)行復(fù)測，誤差在3%～5%的是20戶，占比40%；誤差范圍在5%～10%的2戶，占比4%，難以滿足技施階段設(shè)計(jì)精度要求，且居民房屋補(bǔ)償涉及群眾直接利益，實(shí)施階段仍需進(jìn)行補(bǔ)測。

2.2 部分細(xì)碎、隱蔽的附屬物難以調(diào)查

無人機(jī)傾斜測量技術(shù)是無人機(jī)在高空攝影，對(duì)于糞池、水池、地窖等地下的附屬物無法測量，遇到有林木遮擋的房屋等建筑物難以保證測量精度；對(duì)于牲畜欄、灶臺(tái)、零星樹木的種類、機(jī)井附屬物等無法通過無人機(jī)調(diào)查采集成果，仍需人工現(xiàn)場區(qū)分、調(diào)查才能滿足權(quán)屬人簽字認(rèn)可。

2.3 群眾認(rèn)可度不高

無人機(jī)技術(shù)雖然在地籍測量等領(lǐng)域已開始應(yīng)用，但是對(duì)房屋測量等實(shí)物調(diào)查上，群眾認(rèn)可度不高，群眾仍對(duì)看得見摸得著的卷尺更為信任，由于實(shí)物調(diào)查成果必須經(jīng)得權(quán)屬人簽字同意，無人機(jī)調(diào)查后群眾要求人工復(fù)核的返工情況時(shí)有發(fā)生。

3 應(yīng)用無人機(jī)傾斜攝影開展征地移民實(shí)物調(diào)查

3.1 實(shí)物指標(biāo)調(diào)查前期準(zhǔn)備工作

實(shí)物指標(biāo)調(diào)查會(huì)對(duì)移民安置起到重要的影響作用。在進(jìn)行調(diào)查工作之前，相關(guān)部門就需要面向村民組織群眾交流大會(huì)，大力宣傳普及有關(guān)工作流程以及法律規(guī)范條例，若有群眾存在疑問，則要耐心細(xì)致的予以解釋，讓所有涉及的部門相關(guān)人員及水庫所在地所有村民知曉，讓工程建設(shè)宣傳工作走進(jìn)每家每戶。根據(jù)《SL442-2019 水利水電工程建設(shè)征地移民實(shí)物調(diào)查規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，先由省級(jí)人民政府發(fā)布禁止在工程建設(shè)征地區(qū)新增建設(shè)項(xiàng)目和遷入人口的通告，并對(duì)實(shí)物調(diào)查工作做出安排。準(zhǔn)備實(shí)物調(diào)查所需的基本資料，在地形圖上標(biāo)注工程建設(shè)征地位置，勾繪調(diào)查范圍，制定調(diào)查、統(tǒng)計(jì)表格及電子文檔，編制測量任務(wù)書。編制實(shí)物調(diào)查大綱(細(xì)則)，實(shí)物調(diào)查大綱(細(xì)則)應(yīng)包括調(diào)查依據(jù)，調(diào)查范圍，調(diào)查任務(wù)、內(nèi)容、方法、要求以及組織分工、計(jì)劃、提交成果等，然后開展實(shí)物調(diào)查委托工作。實(shí)物調(diào)查應(yīng)由調(diào)查者和被調(diào)查者簽字，農(nóng)村和城(集)鎮(zhèn)居民的個(gè)人實(shí)物調(diào)查成果，應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行公示。

3.2 無人機(jī)影像獲取

航空作業(yè)的首要步驟就是明確具體的作業(yè)區(qū)域，通常是按照研究對(duì)象或者項(xiàng)目規(guī)定予以確定。對(duì)于飛行方案的制定則需考慮作業(yè)區(qū)域的相關(guān)特征，一般會(huì)先對(duì)作業(yè)區(qū)域的地形圖、歷史衛(wèi)星圖像資料等加以收集整理，以此掌握該區(qū)域的地理、地質(zhì)情況，再針對(duì)性編制飛行方案，設(shè)計(jì)好航攝比例尺、航拍高度、影像重疊度、航拍區(qū)域的劃分、拍攝時(shí)間、航飛線路等重要參數(shù)。在正式開展航飛工作時(shí)，要把預(yù)先設(shè)計(jì)好的航拍路線導(dǎo)入至無人機(jī)飛行控制端中，飛控人員基于航飛路線執(zhí)行相應(yīng)的拍攝任務(wù)，在無人機(jī)飛行過程中，其裝載的多傳感器相機(jī)會(huì)基于預(yù)先設(shè)置好的拍攝頻率、傾斜角度等同時(shí)從多個(gè)角度對(duì)地物予以拍攝。其中，無人機(jī)定位定向系統(tǒng)能夠同時(shí)記錄并上傳拍攝過程中無人機(jī)的方位，以此實(shí)現(xiàn)傾斜攝影與位置同步分享等目的。在飛行期間，要求及時(shí)把每一架次采集到的影像信息、航行記錄資料傳輸?shù)诫娔X中，查驗(yàn)數(shù)據(jù)是否完整、質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，對(duì)于不合格的部分要立即安排補(bǔ)飛[3]。

3.3 三維模型構(gòu)建

把無人機(jī)采集到的傾斜影像、傳感器與鏡頭參數(shù)、位置信息全都輸入軟件，進(jìn)行影像資料的查驗(yàn)、合并整理等初步處理工作；再輸入外業(yè)采集的作業(yè)區(qū)域控制點(diǎn)，把控制點(diǎn)和影像通過人工處理的方式聯(lián)系起來，借助航拍影像、地物與相機(jī)三者幾何位置關(guān)系的分析實(shí)行空中三角測量，得出目標(biāo)求取點(diǎn)位的位置、像片外方位參數(shù)等，使用多視角傾斜影像匹配技術(shù)得出三維不規(guī)則三角網(wǎng)，對(duì)所有信息實(shí)行空三加密，得到加密點(diǎn)云數(shù)據(jù)集；再構(gòu)建出相應(yīng)的數(shù)據(jù)表面模型，對(duì)影像資料予以糾正，就此得出正射影像，構(gòu)建形成初始三維模型，再使用影像對(duì)初始三維模型設(shè)置紋理，得到三維實(shí)景模型。在進(jìn)行模型的搭建時(shí)，一定要注意控制好模型的質(zhì)量，確保其精度達(dá)標(biāo)。

3.4 地物要素采集

把三維實(shí)景模型與正射影像導(dǎo)入至三維測圖、數(shù)據(jù)采集軟件內(nèi)，憑借軟件先進(jìn)的圖形匯編與信息梳理功能，完成作業(yè)區(qū)域圖形屬性的統(tǒng)一、集中性采集。使用較為成熟的無人機(jī)測量地形圖技術(shù)，得出居民點(diǎn)、地貌、路網(wǎng)、管道等關(guān)鍵地物元素的位置和屬性參數(shù)，再對(duì)不同地物元素加以分類存儲(chǔ)，同種類型的元素可劃分為點(diǎn)、線、面、注記四種圖層。

3.5 移民信息提取

使用無人機(jī)攝影測量技術(shù)采集到的地物信息的分類方式和當(dāng)前實(shí)施的《水利水電工程建設(shè)征地移民實(shí)物調(diào)查規(guī)范》中有關(guān)規(guī)定具有一定的差異，并且，地物權(quán)屬關(guān)系難以判斷，所以在三維測圖結(jié)束之后，應(yīng)當(dāng)基于收集到的地物資料展開移民信息的提取工作。提取方式主要為外業(yè)調(diào)查繪制與現(xiàn)場詢查二者結(jié)合，實(shí)施程序?yàn)椋孩賹?duì)于內(nèi)業(yè)收集到的地物資料加以修改與補(bǔ)測，保證歸屬于移民實(shí)物調(diào)查規(guī)范內(nèi)的實(shí)物信息清晰、明了、完整；②按照移民實(shí)物調(diào)查規(guī)范文件的分類標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)外業(yè)補(bǔ)充調(diào)查繪制后的地物資料構(gòu)建相應(yīng)的移民實(shí)物數(shù)據(jù)庫，并進(jìn)行圖屬關(guān)聯(lián)；③由公安戶籍部門把作業(yè)區(qū)域的人口資料按照行政村為單位每戶輸出，再由工商行政主管部門把作業(yè)區(qū)域的個(gè)體工商戶、企事業(yè)單位的基礎(chǔ)信息按照行政村為單位逐個(gè)輸出；④作業(yè)區(qū)域行政村的有關(guān)負(fù)責(zé)人提供協(xié)助，把房屋建筑及其附屬物、零散的林果木信息和③中的資料加以對(duì)應(yīng)，確定房屋權(quán)屬和邊界，現(xiàn)場劃定土地邊界與相應(yīng)的權(quán)屬方；⑤邀請專業(yè)負(fù)責(zé)此類項(xiàng)目的主管部門對(duì)收集到的信息數(shù)據(jù)加以核查、糾正與確定；⑥由作業(yè)區(qū)域內(nèi)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)/街道辦取得社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息數(shù)據(jù)；⑦基于以上結(jié)果開展內(nèi)業(yè)整理工作，優(yōu)化移民實(shí)物數(shù)據(jù)庫內(nèi)的地物數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的每項(xiàng)地物權(quán)屬方進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理，修正房屋和地塊的邊界劃定；⑧核驗(yàn)最后得到的工程移民地物數(shù)據(jù)庫[4]。

4 結(jié)束語

使用無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)，能為水利工程項(xiàng)目的移民安置規(guī)劃布局、征地移民實(shí)物調(diào)查任務(wù)的開展創(chuàng)建專門的三維信息處理平臺(tái)，從而大幅提升工作效率，確保信息準(zhǔn)確性、完整性，在移民安置與征遷工作開展期間，方便進(jìn)行各項(xiàng)方案的比較選擇與確定，讓規(guī)劃設(shè)計(jì)結(jié)果和征遷工作的進(jìn)展更加順利。