无人机测量技术在征地移民实物调查中的应用

2023-10-22胡少翔

科学与信息化 2023年18期

胡少翔

河南省水利勘测设计研究有限公司河南郑州 450016

引言

水利工程移民安置投资是水利工程投资的重要组成部分，部分工程移民安置投资占整个工程投资的半数有余，前期阶段移民实物调查的成果为移民安置投资的主要依据，改进实物调查的方式方法对水利工程移民安置有着重要意义。作为近几年高速发展的新技术，无人机测量技术取得了诸多行业的高度认可，同时也获得了大范围的运用。把此项技术运用到征地移民实物调查之中，借助无人机，从高空中迅速收集有关信息，高效率、全面性的专业系统能帮助测量人员迅速分析与输出有关信息，既能够减少调查工作压力，缩减成本投入，还能够避免因为人为操作失误而引起的调查结果偏差问题。另外，摄得的影像信息也可进行存档备份以供日后参考调阅，以此核对调查内容的可靠性与完整性，全方位推动调查质量的提升。

1 传统工程移民实物调查的不足及无人机调查的优势

伴随无人机摄影、GIS等各种新技术的不断发展，再加之国家近几年对于工程领域提出了更高质量的要求，对于工程移民实物调查工作方面，过去采取的传统调查手段也慢慢显现出诸多缺陷，例如，实物调查耗时较长、效率太低，从而导致增加设计单位的成本；且调查工作的开展过程具有强烈的主观性，容易产生灰色交易，过度依赖人工操作，调查期间危险事故发生概率较高，违章建筑以及停建令后新增实物不易认定，会导致工程移民投资增加。

1.1 人工调查成本高，无人机调查节约成本

无论是水库还是线性水利工程都有占地范围广、涉及实物种类多等特点，传统工程移民实物调查中投入大量的人力和物力。人工调查通常使用卷尺量、点数量的方式，方法原始且效率较低，还容易受到天气、地形、政策影响，往往一段山路要折返几次才能将附近区域调查完毕。即便农村部分实物调查完成后，往往还要会同各专项单位再重新排查一遍专项设施，导致调查周期更长。更长的周期就代表更高的成本。比如，河南省某一水库工程在前期准备阶段，移民实物调查工作中投入的工作人员数量高达一百五十余人，一共组建了4个调查小组，通过长达3个月的时间方才完全结束用地区域的所有实物调查工作，其中，人工调查所花费的差旅费、车辆费、劳保费、薪资等就高达几百万元[1]。

无人机调查对于天气、地形、环境的适应能力相对较强，且无人机采用摄影建模的方式，调查速度较人工更快更便捷。采用无人机摄影技术，借助无人机飞行速度快、建模时间相对较短的优势，实物调查周期对比传统人工调查时间更短。以河南省YW水库某村450户作为调查对象，人工调查实际外业调查时间35天，无人机调查时间为13天，相对减少63%的时间。无人机调查对比传统人工调查节省了大量的差旅费、公务车辆费、劳保费等成本。

1.2 人工调查主观性强，无人机调查客观性强

人工调查模式下，通常采用皮尺量、点数量的方法，尤其是在进行房屋建筑的面积测定时，极易产生灰色交易。如，给利益相关方多量房屋面积，多计算建筑的附属物等。同时，还会因为人为主观因素使得工程成本提高。

无人机摄影调查是根据无人机飞行的实际影像资料导入专业的建模软件建立对应的三维实景模型，无法人为的干预调查成果，具有较强的客观性。

1.3 人工调查员意外事故风险较高，无人机调查安全性高

在采用传统调查方法来对房屋建筑等实物进行测量之时，由于农村房屋顶层通常为无法从内部进入的阁楼，调查人员需借助爬高梯子上去测量，容易发生高空坠落等意外伤亡事故，安全风险较高。

采用无人机摄影技术，无人机操作员和外业布控等人员只需站在安全地带，由无人机进行数据采集、建模作业，保证了调查人员的安全问题。

1.4 人工调查难以认定违章建筑

移民实物调查前，政府会发布停建令，令涉及的区域内不得擅自新建房屋等附属物，严禁植树等，对违反规定建设的建筑物，按违章建筑处理，搬迁时一律不予补偿。传统人工调查后难以对所有的数据进行取证，对于初始调查后新增的房屋附属物和树木认定困难，容易造成扯皮的困境。例如在河南省某水库工程项目中，初期设计阶段相较于可研阶段的房屋调查面积多出大约2800m2。而对于初期设计阶段多出的面积，通过现场反复核验与计算得知，是村民在原来的房屋基础之上增建了一层，建设了很多临时钢板结构的房屋。

无人机航拍调查能够保留对应的影像资料，对于违反规定的新增建筑等附属物认定容易，同时也能对该类违章行为起到一定威慑，防止征迁区域部分单位或个人增盖房屋，防止违规种植名贵树木。借助无人机摄影测量技术开展实物调查工作，可以有效规避传统调查模式下存在的以上问题，可以很好地防范工程建设之中发生的种种矛盾，推动工程事业高速发展[2]。

2 无人机实物调查的局限性

2.1 无人机调查的精度尚需提升

根据《水利水电工程建设征地移民实物调查规范移民实物调查规范》对实物指标精度要求，水利工程初设阶段对房屋、土地等实物指标的误差要在5%以内，技施阶段误差要在3%以内。例如YW水库实物调查中选取50户房屋进行复测，误差在3%～5%的是20户，占比40%；误差范围在5%～10%的2户，占比4%，难以满足技施阶段设计精度要求，且居民房屋补偿涉及群众直接利益，实施阶段仍需进行补测。

2.2 部分细碎、隐蔽的附属物难以调查

无人机倾斜测量技术是无人机在高空摄影，对于粪池、水池、地窖等地下的附属物无法测量，遇到有林木遮挡的房屋等建筑物难以保证测量精度；对于牲畜栏、灶台、零星树木的种类、机井附属物等无法通过无人机调查采集成果，仍需人工现场区分、调查才能满足权属人签字认可。

2.3 群众认可度不高

无人机技术虽然在地籍测量等领域已开始应用，但是对房屋测量等实物调查上，群众认可度不高，群众仍对看得见摸得着的卷尺更为信任，由于实物调查成果必须经得权属人签字同意，无人机调查后群众要求人工复核的返工情况时有发生。

3 应用无人机倾斜摄影开展征地移民实物调查

3.1 实物指标调查前期准备工作

实物指标调查会对移民安置起到重要的影响作用。在进行调查工作之前，相关部门就需要面向村民组织群众交流大会，大力宣传普及有关工作流程以及法律规范条例，若有群众存在疑问，则要耐心细致的予以解释，让所有涉及的部门相关人员及水库所在地所有村民知晓，让工程建设宣传工作走进每家每户。根据《SL442-2019 水利水电工程建设征地移民实物调查规范》中的相关规定，先由省级人民政府发布禁止在工程建设征地区新增建设项目和迁入人口的通告，并对实物调查工作做出安排。准备实物调查所需的基本资料，在地形图上标注工程建设征地位置，勾绘调查范围，制定调查、统计表格及电子文档，编制测量任务书。编制实物调查大纲(细则)，实物调查大纲(细则)应包括调查依据，调查范围，调查任务、内容、方法、要求以及组织分工、计划、提交成果等，然后开展实物调查委托工作。实物调查应由调查者和被调查者签字，农村和城(集)镇居民的个人实物调查成果，应按规定进行公示。

3.2 无人机影像获取

航空作业的首要步骤就是明确具体的作业区域，通常是按照研究对象或者项目规定予以确定。对于飞行方案的制定则需考虑作业区域的相关特征，一般会先对作业区域的地形图、历史卫星图像资料等加以收集整理，以此掌握该区域的地理、地质情况，再针对性编制飞行方案，设计好航摄比例尺、航拍高度、影像重叠度、航拍区域的划分、拍摄时间、航飞线路等重要参数。在正式开展航飞工作时，要把预先设计好的航拍路线导入至无人机飞行控制端中，飞控人员基于航飞路线执行相应的拍摄任务，在无人机飞行过程中，其装载的多传感器相机会基于预先设置好的拍摄频率、倾斜角度等同时从多个角度对地物予以拍摄。其中，无人机定位定向系统能够同时记录并上传拍摄过程中无人机的方位，以此实现倾斜摄影与位置同步分享等目的。在飞行期间，要求及时把每一架次采集到的影像信息、航行记录资料传输到电脑中，查验数据是否完整、质量是否达标，对于不合格的部分要立即安排补飞[3]。

3.3 三维模型构建

把无人机采集到的倾斜影像、传感器与镜头参数、位置信息全都输入软件，进行影像资料的查验、合并整理等初步处理工作；再输入外业采集的作业区域控制点，把控制点和影像通过人工处理的方式联系起来，借助航拍影像、地物与相机三者几何位置关系的分析实行空中三角测量，得出目标求取点位的位置、像片外方位参数等，使用多视角倾斜影像匹配技术得出三维不规则三角网，对所有信息实行空三加密，得到加密点云数据集；再构建出相应的数据表面模型，对影像资料予以纠正，就此得出正射影像，构建形成初始三维模型，再使用影像对初始三维模型设置纹理，得到三维实景模型。在进行模型的搭建时，一定要注意控制好模型的质量，确保其精度达标。

3.4 地物要素采集

把三维实景模型与正射影像导入至三维测图、数据采集软件内，凭借软件先进的图形汇编与信息梳理功能，完成作业区域图形属性的统一、集中性采集。使用较为成熟的无人机测量地形图技术，得出居民点、地貌、路网、管道等关键地物元素的位置和属性参数，再对不同地物元素加以分类存储，同种类型的元素可划分为点、线、面、注记四种图层。

3.5 移民信息提取

使用无人机摄影测量技术采集到的地物信息的分类方式和当前实施的《水利水电工程建设征地移民实物调查规范》中有关规定具有一定的差异，并且，地物权属关系难以判断，所以在三维测图结束之后，应当基于收集到的地物资料展开移民信息的提取工作。提取方式主要为外业调查绘制与现场询查二者结合，实施程序为：①对于内业收集到的地物资料加以修改与补测，保证归属于移民实物调查规范内的实物信息清晰、明了、完整；②按照移民实物调查规范文件的分类标准来对外业补充调查绘制后的地物资料构建相应的移民实物数据库，并进行图属关联；③由公安户籍部门把作业区域的人口资料按照行政村为单位每户输出，再由工商行政主管部门把作业区域的个体工商户、企事业单位的基础信息按照行政村为单位逐个输出；④作业区域行政村的有关负责人提供协助，把房屋建筑及其附属物、零散的林果木信息和③中的资料加以对应，确定房屋权属和边界，现场划定土地边界与相应的权属方；⑤邀请专业负责此类项目的主管部门对收集到的信息数据加以核查、纠正与确定；⑥由作业区域内的乡镇/街道办取得社会经济信息数据；⑦基于以上结果开展内业整理工作，优化移民实物数据库内的地物数据，对数据库内的每项地物权属方进行关联处理，修正房屋和地块的边界划定；⑧核验最后得到的工程移民地物数据库[4]。