無人機測量技術在征地移民實物調查中的應用

胡少翔

河南省水利勘測設計研究有限公司 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工程投資的半數有余，前期階段移民實物調查的成果為移民安置投資的主要依據，改進實物調查的方式方法對水利工程移民安置有著重要意義。作為近幾年高速發展的新技術，無人機測量技術取得了諸多行業的高度認可，同時也獲得了大范圍的運用。把此項技術運用到征地移民實物調查之中，借助無人機，從高空中迅速收集有關信息，高效率、全面性的專業系統能幫助測量人員迅速分析與輸出有關信息，既能夠減少調查工作壓力，縮減成本投入，還能夠避免因為人為操作失誤而引起的調查結果偏差問題。另外，攝得的影像信息也可進行存檔備份以供日后參考調閱，以此核對調查內容的可靠性與完整性，全方位推動調查質量的提升。

1 傳統工程移民實物調查的不足及無人機調查的優勢

伴隨無人機攝影、GIS等各種新技術的不斷發展，再加之國家近幾年對于工程領域提出了更高質量的要求，對于工程移民實物調查工作方面，過去采取的傳統調查手段也慢慢顯現出諸多缺陷，例如，實物調查耗時較長、效率太低，從而導致增加設計單位的成本；且調查工作的開展過程具有強烈的主觀性，容易產生灰色交易，過度依賴人工操作，調查期間危險事故發生概率較高，違章建筑以及停建令后新增實物不易認定，會導致工程移民投資增加。

1.1 人工調查成本高，無人機調查節約成本

無論是水庫還是線性水利工程都有占地范圍廣、涉及實物種類多等特點，傳統工程移民實物調查中投入大量的人力和物力。人工調查通常使用卷尺量、點數量的方式，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域調查完畢。即便農村部分實物調查完成后，往往還要會同各專項單位再重新排查一遍專項設施，導致調查周期更長。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備階段，移民實物調查工作中投入的工作人員數量高達一百五十余人，一共組建了4個調查小組，通過長達3個月的時間方才完全結束用地區域的所有實物調查工作，其中，人工調查所花費的差旅費、車輛費、勞保費、薪資等就高達幾百萬元[1]。

無人機調查對于天氣、地形、環境的適應能力相對較強，且無人機采用攝影建模的方式，調查速度較人工更快更便捷。采用無人機攝影技術，借助無人機飛行速度快、建模時間相對較短的優勢，實物調查周期對比傳統人工調查時間更短。以河南省YW水庫某村450戶作為調查對象，人工調查實際外業調查時間35天，無人機調查時間為13天，相對減少63%的時間。無人機調查對比傳統人工調查節省了大量的差旅費、公務車輛費、勞保費等成本。

1.2 人工調查主觀性強，無人機調查客觀性強

人工調查模式下，通常采用皮尺量、點數量的方法，尤其是在進行房屋建筑的面積測定時，極易產生灰色交易。如，給利益相關方多量房屋面積，多計算建筑的附屬物等。同時，還會因為人為主觀因素使得工程成本提高。

無人機攝影調查是根據無人機飛行的實際影像資料導入專業的建模軟件建立對應的三維實景模型，無法人為的干預調查成果，具有較強的客觀性。

1.3 人工調查員意外事故風險較高，無人機調查安全性高

在采用傳統調查方法來對房屋建筑等實物進行測量之時，由于農村房屋頂層通常為無法從內部進入的閣樓，調查人員需借助爬高梯子上去測量，容易發生高空墜落等意外傷亡事故，安全風險較高。

采用無人機攝影技術，無人機操作員和外業布控等人員只需站在安全地帶，由無人機進行數據采集、建模作業，保證了調查人員的安全問題。

1.4 人工調查難以認定違章建筑

移民實物調查前，政府會發布停建令，令涉及的區域內不得擅自新建房屋等附屬物，嚴禁植樹等，對違反規定建設的建筑物，按違章建筑處理，搬遷時一律不予補償。傳統人工調查后難以對所有的數據進行取證，對于初始調查后新增的房屋附屬物和樹木認定困難，容易造成扯皮的困境。例如在河南省某水庫工程項目中，初期設計階段相較于可研階段的房屋調查面積多出大約2800m2。而對于初期設計階段多出的面積，通過現場反復核驗與計算得知，是村民在原來的房屋基礎之上增建了一層，建設了很多臨時鋼板結構的房屋。

無人機航拍調查能夠保留對應的影像資料，對于違反規定的新增建筑等附屬物認定容易，同時也能對該類違章行為起到一定威懾，防止征遷區域部分單位或個人增蓋房屋，防止違規種植名貴樹木。借助無人機攝影測量技術開展實物調查工作，可以有效規避傳統調查模式下存在的以上問題，可以很好地防范工程建設之中發生的種種矛盾，推動工程事業高速發展[2]。

2 無人機實物調查的局限性

2.1 無人機調查的精度尚需提升

根據《水利水電工程建設征地移民實物調查規范移民實物調查規范》對實物指標精度要求，水利工程初設階段對房屋、土地等實物指標的誤差要在5%以內，技施階段誤差要在3%以內。例如YW水庫實物調查中選取50戶房屋進行復測，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計精度要求，且居民房屋補償涉及群眾直接利益，實施階段仍需進行補測。

2.2 部分細碎、隱蔽的附屬物難以調查

無人機傾斜測量技術是無人機在高空攝影，對于糞池、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；對于牲畜欄、灶臺、零星樹木的種類、機井附屬物等無法通過無人機調查采集成果，仍需人工現場區分、調查才能滿足權屬人簽字認可。

2.3 群眾認可度不高

無人機技術雖然在地籍測量等領域已開始應用，但是對房屋測量等實物調查上，群眾認可度不高，群眾仍對看得見摸得著的卷尺更為信任，由于實物調查成果必須經得權屬人簽字同意，無人機調查后群眾要求人工復核的返工情況時有發生。

3 應用無人機傾斜攝影開展征地移民實物調查

3.1 實物指標調查前期準備工作

實物指標調查會對移民安置起到重要的影響作用。在進行調查工作之前，相關部門就需要面向村民組織群眾交流大會，大力宣傳普及有關工作流程以及法律規范條例，若有群眾存在疑問，則要耐心細致的予以解釋，讓所有涉及的部門相關人員及水庫所在地所有村民知曉，讓工程建設宣傳工作走進每家每戶。根據《SL442-2019 水利水電工程建設征地移民實物調查規范》中的相關規定，先由省級人民政府發布禁止在工程建設征地區新增建設項目和遷入人口的通告，并對實物調查工作做出安排。準備實物調查所需的基本資料，在地形圖上標注工程建設征地位置，勾繪調查范圍，制定調查、統計表格及電子文檔，編制測量任務書。編制實物調查大綱(細則)，實物調查大綱(細則)應包括調查依據，調查范圍，調查任務、內容、方法、要求以及組織分工、計劃、提交成果等，然后開展實物調查委托工作。實物調查應由調查者和被調查者簽字，農村和城(集)鎮居民的個人實物調查成果，應按規定進行公示。

3.2 無人機影像獲取

航空作業的首要步驟就是明確具體的作業區域，通常是按照研究對象或者項目規定予以確定。對于飛行方案的制定則需考慮作業區域的相關特征，一般會先對作業區域的地形圖、歷史衛星圖像資料等加以收集整理，以此掌握該區域的地理、地質情況，再針對性編制飛行方案，設計好航攝比例尺、航拍高度、影像重疊度、航拍區域的劃分、拍攝時間、航飛線路等重要參數。在正式開展航飛工作時，要把預先設計好的航拍路線導入至無人機飛行控制端中，飛控人員基于航飛路線執行相應的拍攝任務，在無人機飛行過程中，其裝載的多傳感器相機會基于預先設置好的拍攝頻率、傾斜角度等同時從多個角度對地物予以拍攝。其中，無人機定位定向系統能夠同時記錄并上傳拍攝過程中無人機的方位，以此實現傾斜攝影與位置同步分享等目的。在飛行期間，要求及時把每一架次采集到的影像信息、航行記錄資料傳輸到電腦中，查驗數據是否完整、質量是否達標，對于不合格的部分要立即安排補飛[3]。

3.3 三維模型構建

把無人機采集到的傾斜影像、傳感器與鏡頭參數、位置信息全都輸入軟件，進行影像資料的查驗、合并整理等初步處理工作；再輸入外業采集的作業區域控制點，把控制點和影像通過人工處理的方式聯系起來，借助航拍影像、地物與相機三者幾何位置關系的分析實行空中三角測量，得出目標求取點位的位置、像片外方位參數等，使用多視角傾斜影像匹配技術得出三維不規則三角網，對所有信息實行空三加密，得到加密點云數據集；再構建出相應的數據表面模型，對影像資料予以糾正，就此得出正射影像，構建形成初始三維模型，再使用影像對初始三維模型設置紋理，得到三維實景模型。在進行模型的搭建時，一定要注意控制好模型的質量，確保其精度達標。

3.4 地物要素采集

把三維實景模型與正射影像導入至三維測圖、數據采集軟件內，憑借軟件先進的圖形匯編與信息梳理功能，完成作業區域圖形屬性的統一、集中性采集。使用較為成熟的無人機測量地形圖技術，得出居民點、地貌、路網、管道等關鍵地物元素的位置和屬性參數，再對不同地物元素加以分類存儲，同種類型的元素可劃分為點、線、面、注記四種圖層。

3.5 移民信息提取

使用無人機攝影測量技術采集到的地物信息的分類方式和當前實施的《水利水電工程建設征地移民實物調查規范》中有關規定具有一定的差異，并且，地物權屬關系難以判斷，所以在三維測圖結束之后，應當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調查繪制與現場詢查二者結合，實施程序為：①對于內業收集到的地物資料加以修改與補測，保證歸屬于移民實物調查規范內的實物信息清晰、明了、完整；②按照移民實物調查規范文件的分類標準來對外業補充調查繪制后的地物資料構建相應的移民實物數據庫，并進行圖屬關聯；③由公安戶籍部門把作業區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區域的個體工商戶、企事業單位的基礎信息按照行政村為單位逐個輸出；④作業區域行政村的有關負責人提供協助，把房屋建筑及其附屬物、零散的林果木信息和③中的資料加以對應，確定房屋權屬和邊界，現場劃定土地邊界與相應的權屬方；⑤邀請專業負責此類項目的主管部門對收集到的信息數據加以核查、糾正與確定；⑥由作業區域內的鄉鎮/街道辦取得社會經濟信息數據；⑦基于以上結果開展內業整理工作，優化移民實物數據庫內的地物數據，對數據庫內的每項地物權屬方進行關聯處理，修正房屋和地塊的邊界劃定；⑧核驗最后得到的工程移民地物數據庫[4]。

4 結束語

使用無人機傾斜攝影測量技術，能為水利工程項目的移民安置規劃布局、征地移民實物調查任務的開展創建專門的三維信息處理平臺，從而大幅提升工作效率，確保信息準確性、完整性，在移民安置與征遷工作開展期間，方便進行各項方案的比較選擇與確定，讓規劃設計結果和征遷工作的進展更加順利。