现代化联合测绘技术在农村建设用地拆旧复垦项目中的应用研究

张高欢

(广东省地质测绘院，广东 广州 510800)

1 拆旧复垦项目概述

农村建设用地拆旧复垦是指将农村旧住宅、废弃宅基地、空心村等闲置建设用地实施整治复垦为农用地，将复垦腾退出来的建设用地指标以公开交易方式流转用于城镇建设，是实施乡村振兴和探索城乡融合发展的重要手段。通过拆旧复垦工作的实施，可以优化农村用地布局，妥善解决农村闲置建设用地问题，根据《广东省人民政府关于印发广东省全面推进拆旧复垦促进美丽乡村建设工作方案(试行)的通知》(粤府函〔2018〕19号)规定，扣除拆旧复垦成本后的净收益，按5%、5%、15%、75%的比例分配给县级财政、镇级财政、土地所有权人和土地使用权人，为创新农业经营机制，发展乡村产业，拓宽经济发展空间提供了重要的资金支持，同时也让农村和农民享受到了经济发展带来的土地红利。

拆旧复垦项目工作内容主要包括潜力地块摸查与筛选、拆旧地块土地清查、拆旧申请、权属调查与确认、地形现状测量、项目立项、规划设计与预算编制、竣工测量、竣工资料编制及信息报备等。项目主要技术流程见图1。

2 拆旧复垦项目测绘内容及技术要求

2.1 测绘工作内容

拆旧复垦项目测绘内容主要包括潜力地块摸查与筛选、拆旧地块土地清查、权属调查与确认、地形现状测量、竣工测量等。测绘成果是项目立项、规划设计与预算编制、工程实施和变更、竣工验收评价、成效评估等环节的重要依据。

2.2 数学基础

2.2.1 坐标系统

2000国家大地坐标系。

2.2.2 投影方式

高斯-克吕格投影3°分带。

2.2.3 高程系统

1985国家高程基准，基本等高距为0.5m。

2.2.4 测绘比例尺

1∶500。

2.3 精度指标

2.3.1 图根控制和像片控制点精度

图根控制点的平面精度要求中误差≤±5cm，高程精度中误差≤±5cm；像片控制点的平面精度要求中误差≤±5cm，高程精度中误差≤±5cm。

2.3.2 地形图测绘精度

表1 平面位置精度表

3 应用案例

项目区位于肇庆市高要区活道镇，地处广东省中部，高要区中南部，西江中下游，地形以山地、丘陵为主。项目共完成拆旧复垦规模45.9914467hm2，新增园地29.82908hm2，新增林地13.3590867hm2，其他农用地2.8032800hm2。

根据项目测量成果精度要求、地块面积大小、地形复杂程度和天气情况等综合确定项目采用低空无人机航摄联合GPS-RTK工程测量方法。在使用低空无人机航摄方法时，同时生产三维实景模型以及正射影像图辅助规划设计、竣工验收及权属、现状和基础设施调查等工作。具体测绘工作流程如图2。

3.1 采用GPS-RTK技术进行野外数字化地形测量

利用GDCORS直接布测图根控制点，由广东省CORS系统和参数解算各点的平面和高程坐标值。然后采用野外数字化方法，对相关的地物、地形要素进行1∶500数据采集，再利用南方CASS 10.1成图软件，依据《国家基本比例尺地图图式第1部分：1∶500 1∶1000 1∶2000地形图图式》的要求，将地物、地形要素按照统一规定的格式进行地形图编辑，再将通过三维实景模型调查的房屋及宗地权利人等信息，在地形图上标绘出来。

3.1.1 数据采集要求

测量时，采用对中杆对中、整平，每次观测历元数应大于5个；连续采集50个点应重新进行初始化，并检核一个重合点。当检核点位坐标较差不大于图上0.5mm时，方可继续测量；重复抽样检核不应低于10%，检核偏差不应大于图上0.15mm。

3.1.2 采集内容

3.1.2.1 地貌

地貌测绘应用等高线、规定符号和高程注记点来表示，并反映实地的自然形态。等高线走向应合理、光滑、无遗漏，独立地物、地形特征点(山顶、山脊、山脚、鞍部、谷口、谷底、沟口、凹地、台地、水崖线、道路交叉口、道路中心、线状地物拐点、地形坡度变化明显处等)必须注记高程点，并精确至0.01m，不应少于图上15个·dm-2。

3.1.2.2 权属界线

应利用收集到的最新土地利用现状图和农村土地确权成果图的土地权属界线进行转绘，并在项目现状图上标注，界线应连续表示，并施测项目区边界外30m范围内的地形地貌特征、主要道路、水系及其附属设施。

3.1.2.3 道路及附属设施

应对项目区内的道路，包括等级公路、田间道路、生产路等进行测绘(图上单线表示的道路应注记其宽度)，并应注明道路等级及铺装材料，有坡度的道路还应测注坡比。

3.1.2.4 水系

测量项目区内的现有水系、输水、排水及其各类水工建筑物。应对其长、宽、高、直径等外视尺寸进行测量，对桥梁、水闸、泵站、大坝等重要单体建筑物位置应进行细部测量，并应测注高程。

3.1.2.5 植被

如涉及青苗补偿，应测注植被名称、规格、数量、地类界、权属；如不涉及补偿，则测注植被名称、规格、地类界。

3.1.2.6 独立地物及管线设施

对项目区内的电力线及附近变电站进行测绘。电力线应区分高低压线线路并标明电压等级，标注项目区附近可利用的变电站及相关参数。

3.1.2.7 居民地与建筑设施

测区内涉及拆迁的居民点需测注居民点内要拆迁的居民地及其附设施外围高程，标明其高度、结构、层数、地基、面积、厚度、权属、小地名。不涉及拆迁的居民点可只施测外围，内部标注村庄名称，但其他与项目有关的沟、渠、路、桥、水系、管线等要素均应按测图要求进行测注。

3.1.2.8 注记

注记要规范，应使所指示的地物能明确判读。地理名称、行政名称的标注应使用法定名称，且位置适当，无遗漏和二义性。

3.2 通过低空无人机航摄制作1∶500数字正射影像图

项目采用Phantom 4 RTK无人机，该无人机支持仿地飞行，可以有效保持地面分辨率的一致性。无人机升空后，操作人员实时监控无人机工作情况，了解作业进度、飞行速度、仪器设备工作是否正常，并时刻保持对气象环境的观察，当地面风速、风向变化较大或天气突变时，根据着陆条件要求及时作出是否返航着陆的处置。航拍采集数据完成后，采用Pixel4D航测数据处理软件拼接出项目区域1∶500数字正射影像图。

低空无人机航摄，具有可控性、便携性的优势，通过不同时期对比图片就能够获得土地利用变化的数据信息，预测未来的变化趋势，确保规划方案因地制宜，还为项目立项、施工管理、工程复核、竣工验收等提供参考依据。房屋拆除前后影像对比效果如图3、图4所示。

3.2.1 像控点布设

根据现场情况，每200～250m布设1个像控点，也可充分利用图根控制点或已有点云数据作为像控点，在图根点上用油漆绘制“L”形拐角作为像控点标识。像控点布设应满足以下目标条件：像控点应遵从控制点的布设原则，选择目标影像清晰，易于判刺和立体测量，区域无地面参考标志的，人工使用油漆绘制“L”形拐角作为像控点参照；狭沟、尖锐山顶和高程起伏较大的斜坡等，均不应选作点位目标；目标条件与像片条件矛盾时应着重考虑目标条件；为提高刺点精度，增强外业控制点的可靠性，应在航摄前布设点面标志。

3.2.2 空中三角测量平差

项目在无人机航摄影像成果的基础上，采用Context Capture Center软件进行空中三角测量平差，在系统中加载摄区影像，软件会自动提取大量特征点，匹配不同影像中同一物理点在场景中的投影对应像素点，通过光束法区域网整体平差，各核线在空间的旋转和平移，使同名核线实现最佳交会。人工给定一定数量的控制点，通过相应预判点来辅助刺点，将整体区域最佳地加入到控制点坐标系中。

3.2.3 航摄质量控制

3.2.3.1 像片重叠度

航向重叠度不小于80%，旁向重叠度不小于80%。

3.2.3.2 航高保持

同一航线上相邻像片的航高差不应大于20m，最大航高与最小航高之差不应大于30m；航摄区内实际航高与设计航高之差不应大于50m。

3.2.3.3 摄区、图廓覆盖保证

航摄区域为任务区外扩一倍航高。

3.2.3.4 影像质量

影像应清晰，色调均匀。

3.3 采用Context Capture Center全自动建模系统搭建实景三维模型

3.3.1 实景三维建模技术流程

在空中三角测量的基础上，采用Context Capture Center全自动建模系统，通过密集匹配算法，自动匹配出所有影像中的同名点，大量同名点会构建出不规则的三角网TIN模型，将TIN模型优化简化后形成白模，将白膜进行自动纹理映射，形成纹理清晰、逼真的三维模型。

Context Capture Center全自动建模系统允许多个节点快速访问数据和高效计算，只需设置子节点的环境变量工作目录，即可参与运算，具有快速、简单、全自动等特点。多节点并行计算架构如图5。最终输出可精细表达地物细节特征的三维模型数据，见图6，通过实景三维模型，村民无需到达现场在室内即能配合完成土地清查、权属确认等工作。

3.3.2 内业数据采集

在南方CASS 10.1软件中载入三维模型，采集房屋数据时，先确定房屋结构，再从高到低采集房屋,最后采集房屋附属。以一幢房屋为例，确定三维模型中的房屋是砼房,通过“地物编辑栏”工具里(居民地→一般房屋→多点砼房屋)进入采集状态。

进行房屋绘制时，需根据房屋周围的地物遮挡情况对房屋层数、附属设施进行综合判断；对于在建房屋已封顶的按实际墙面采集，否则按地基轮廓采集，破旧损坏房屋按照房屋外墙体进行采集，或者按地基轮廓采集；对不能准确判读的要素(包括隐蔽地区、阴影部分、树木等遮挡部分)应尽量采集，并做出标记，对要素不确定而无法采集时，用特殊符号标记，以便进行实地补测或补调。

3.4 采用“ArcGIS—奥维”相结合的“互联网+”调查模式，实现快速精准定位

鉴于项目区涉及范围广且地块分散，套合影像图后靠人工实地查找难度大、耗时长、错误率高，针对此问题，项目利用ArcGIS和奥维相结合的“互联网+”调查模式，通过地图导航的方式实现拆旧地块快速精准定位。

利用ArcGIS中的转换工具，将SHP格式的地块红线换转为KML格式，在“奥维”中按照“收藏—菜单—导入导出对象—从文件导入”的步骤导入KMZ格式文件，导入成功后在“奥维”中双击红线的某一点，而后选择出发地点和出行方式，便可同使用高德、百度地图一样，精准、快速到达地块位置。

4 优势对比分析

拆旧复垦项目地块多、面积小、分布广且地形复杂，若采用传统测量和调查手段，不仅操作繁琐、精度差，部分区域甚至无法通过人工测量和踏勘的方式完成。

低空无人机航摄、实景三维模型以所见即所得的方式进行数据采集，避免了人工测绘造成的错漏，拓宽了调查覆盖面，使得地形测量精度更高、规划方案更科学、预算编制更精准、竣工验收和工程复核工作更直观。“互联网+”实现了地块的快速精准定位，提高了勘察效率。通过工程实例总结分析，在相同的人力资源配置下，通过比较，使用传统作业方法，完成项目工作约需254d，新技术应用后，实际作业时间为175d。具体优势如表2。

表2 与传统作业方法综合对照表

5 结论

在拆旧复垦项目实施过程中，利用低空无人机航摄、实景三维模型、“互联网+”联合GPS-RTK工程测量技术手段，对项目外业踏勘、规划设计、施工管理、工程复核、竣工验收过程提供基础的数据资料和技术支持，直观地反映地形地貌和地物现状，并在项目实施的前、中、后期均起到有力的监控作用，提高了工作效率，节约了成本，具有一定的应用价值。