單靜，喬煒，孟泉毅

(武漢市測繪研究院，湖北武漢 430022)

1 引言

城市的發(fā)展變遷，伴隨著大面積的居民地拆遷工作，而這一項工作中最關鍵的就是拆遷補償費用測算環(huán)節(jié)。這一工作任務艱巨，尤其是進入居民區(qū)容易激化矛盾，影像城市建設工作的開展。因此，如何摸清拆遷建筑的面積、數(shù)量、結構，就成為精確測算補償費用，切實維護政府和人民利益的關鍵。隨著數(shù)字航攝相機的不斷發(fā)展，數(shù)字航空攝影測量技術也在被越來越多的應用于城市規(guī)劃建設領域。本文結合武漢市東風村城中村改造項目中房屋建筑面積測算的實例，研究數(shù)字航空攝影測量技術應用于城中村拆遷測量工作中的合理性。

2 數(shù)字航空攝影測量技術基本原理

利用數(shù)字航攝影像，通過區(qū)域網(wǎng)空三加密后，可以在數(shù)字攝影測量工作站上將測區(qū)恢復成精度達到1∶500～1∶2 000的立體模型。利用航測立體模型進行建筑物外輪廓線采集和樓層提取。

2.1 航測成圖的原理和方法

數(shù)字航空影像是將航空飛機作為拍攝平臺，利用數(shù)字航攝儀進行拍攝而成的影像。其影像特點符合中心投影的幾何特點，影像上的像點、地面點和投影中心之間的關系，均滿足共線方程(見下公式)，且存在一定的幾何關系，即立體相對上的同名像點所對應的兩條核線一一對應，核線在空間的交點即為地面點［1，2］。因此，通過立體像對的兩張像片的內、外方位元素就可確定所求地面點的坐標。

第一步，解析單張像片，根據(jù)像片的內方位元素和外方位元素，確定航攝物鏡與像片的關系，恢復攝影時的攝影光束的空間位置和姿態(tài)。

第二步，根據(jù)光學成像原理和共線方程，利用像對的幾何關系進行相對定向。

第三步，利用控制點，確定立體模型的絕對定向元素，把攝影測量坐標系轉換到地面測量坐標系，恢復立體模型。

第四步，利用立體模型進行航測采集，獲取所需的地物平面及高程信息［3］。

2.2 面積測量

通過數(shù)字航攝圖形工作站，可對需要測量的地區(qū)進行立體模型恢復。在恢復后的立體模型上，人為對需要統(tǒng)計的建筑物輪廓線進行采集，如圖1所示。并將采集后的建筑物數(shù)據(jù)導入ArcGIS進行批量的面積統(tǒng)計，并在屬性信息中記錄面積信息。

圖1 建筑物輪廓線采集

2.3 層次獲取

(1)從原始影像進行識別

通過影像上建筑物側面的窗戶和周圍建筑物情況，可以清晰的識別一部分建筑物的樓層信息［4，5］。如圖2所示，可以明顯識別建筑物的樓層，西北角黃色墻體房屋為2層樓，西邊白色墻體房屋為1層樓。

圖2 樓層顯示

(2)從立體模型獲取

影像中心的建筑物接近于真正射，因此我們無法在影像上通過窗戶等信息識別出該建筑物的層次。由于我們采用的是攝影測量手段，可以在立體模型上量測此類建(構)筑物的高度信息。利用建筑屋頂?shù)母叱毯徒ㄖ锔浇孛娴母叱讨?，可以推算出建筑物的樓層高度情況，并得出建筑物的層次信息。

3 實例分析——以武漢市東風村為例

3.1 實驗環(huán)境

武漢市東風村是拆遷項目中的重點地區(qū)，由于城中村長期存在亂搭違建的情況，需要通過對歷年該村的房屋情況進行調研。整個測區(qū)內地勢平坦，建筑密集且復雜，根據(jù)相關土地部門提供的規(guī)劃范圍線，測區(qū)內地塊分為集體用地、規(guī)劃工業(yè)儲備用地和規(guī)劃經(jīng)營性儲備用地;戶主類型復雜，有企事業(yè)單位領導法人、小企業(yè)主、城中村私房戶主等，測量調查難度較大。

3.2 方案實施

項目以2006年DMC數(shù)碼航攝影像、2009年DMC數(shù)碼航攝影像和2011年ADS80數(shù)碼航攝影像資料作為項目數(shù)據(jù)基礎，利用全數(shù)字攝影測量工作站恢復當年的立體模型，在立體模型上對武漢市東風村的建筑屋頂輪廓線、屋頂高程和地面高程數(shù)據(jù)進行采集。對于在影像上可直接識別的樓層進行標注;對于無法識別樓層的建筑，將采集建筑屋頂高程與地面高程進行比較得到建筑房屋高度，房屋樓層按 3 m一層來計算樓層，樓層計算余數(shù)≥2.5 m加一層，最終得到樓層結果。在ArcGIS軟件中，利用建筑物輪廓線和樓層信息，計算出房屋的建筑面積。同時利用3個年份的影像資料，制作該區(qū)域3個年份的正射影像圖［6］。

3.3 結果分析

(1)數(shù)據(jù)統(tǒng)計和影像分析結果

對2006年、2009年和2011年航測采集的數(shù)據(jù)進行占地面積統(tǒng)計，并結合樓層信息計算出房屋的建筑面積。并根據(jù)房屋的占地性質，得到以下分析統(tǒng)計表1所示:

東風村房屋面積(2006年、2009年、2011年)測算與統(tǒng)計匯總表 表1

通過不同年代的正射影像圖，可以明顯分辨出建筑物的增減年代和位置。3個年份正射影像圖如圖3～圖5所示:

(2)特點分析

項目利用2006年、2009年提和2011年3個年份的影像資料作為數(shù)據(jù)基礎，利用各個年份影像分別獲取建(構)筑物的房屋分布情況、高度樓層信息。經(jīng)過對不同年代歷史影像資料的對比，可以確切的查明各個新增建(構)筑物的建設年份和情形，方便相關拆遷職能部門對測區(qū)情況進行了解和分析，對比出違建的年份和保留亂搭違建的證據(jù)。利用影像數(shù)據(jù)，方便拆遷補償工作的開展，更合理地對拆遷工作進行規(guī)劃和統(tǒng)計。

項目顛覆傳統(tǒng)拆遷測量方法，采用航空攝影測量的方式，避免了因要去到實地測量而引起的復雜情況，并將工作效率大幅提高。

圖3 2006年正射影像圖

圖4 2009年正射影像圖

圖5 2009年正射影像圖

4 結論

隨著數(shù)碼航空攝影技術的逐漸成熟，已經(jīng)被越來越多的運用于城市規(guī)劃建設領域。當前，武漢市正處于城市建設快速發(fā)展時期，面臨著大量拆遷改造工程。利用數(shù)碼航空攝影技術對拆遷區(qū)的面積進行測算，進行非接觸性拆遷測量統(tǒng)計分析，不僅可以獲得滿足要求的結果，更大大節(jié)約了常規(guī)測量工作量。同時，能準確地利用各個年份的航測歷史數(shù)據(jù)對拆遷工作進行規(guī)劃和安排，一方面能夠快速有效地獲得拆遷補償信息，另一方面能夠有效地解決拆遷補償糾紛問題。該項技術的研究與應用，使得航空攝影測量技術與工程測量能夠相互輔助，顛覆了常規(guī)拆遷測量作業(yè)的傳統(tǒng)方式，較常規(guī)拆遷測量具有不可接觸性、快速簡潔等優(yōu)勢，適用于拆遷政策測量。該項技術為武漢市大面積城中村改造工程提供了高效的測繪保障基礎，為市政府拆遷辦的決策和城中村改造規(guī)劃工作起到了重要的推動作用。

［1］ 李德仁，周月琴，金為銑．攝影測量與遙感概論［M］．北京:測繪出版社，2001．

［2］ 張祖勛，張劍清．數(shù)字攝影測量學［M］．武漢:武漢大學出版社，1997．

［3］ 宋大明．DMC影像在數(shù)字攝影測量中的應用［J］．測繪與空間地理信息，2006(6):29～3．

［4］洪樹耿．從揭陽“金腰帶”堤圍工程實踐探討城市片區(qū)拆遷測量工作［J］．城市勘測，2007(5)．

［5］董祥林，肖濤，高宇．固定翼無人機在礦區(qū)拆遷測量中應用［J］．江西測繪，2011:88～2．

［6］CJJ/T 8－2011．城市測量規(guī)范［S］．