土地储备是政府和国土管理部门根据相关政策法规按照法定程序对土地进行收储或前期开发整理并向社会提供各类建设用地的行为。土地储备项目所需资金量巨大，土地开发成本的预估是土地储备项目决策的重要依据，土地储备过程中既不能损害民众的合法权益，也要防止违法建设或改变用地性质造成土地资产流失，因此准确估算储备地块范围内的房屋建筑量是测算土地取得成本的一项重要内容^[1-4]。

实际操作过程中，对房屋建(构)筑物进行摸底调查时容易引发矛盾，特别是城中村、旧城区及危陋住宅区的调查极易造成民众的抵触情绪，使调查和拆迁测量等工作难以进行。为提高房屋拆迁摸底面积估算工作的效率和准确性，切实维护地方政府和人民的利益，本文以航空摄影资料为基础，通过数字摄影测量技术对房屋建筑进行提取和处理，并对自动统计和制图技术进行了探讨和研究^[5-8]。

1 房屋建(构)筑物面积估算

房屋建筑量估算是土地一级开发项目成本测算中的重要内容，直接关系到项目决策和投融资评价的科学性和合理性。政府相关部门在拟定意向收储方案时，需要对房屋建(构)筑物的拆迁总量进行把握和控制。数字摄影测量技术可以对储备地块范围内的房屋建筑进行数据采集和统计，通过室内立体影像判读方式直接确定房屋建筑面积和层次，成图周期短，作业效率高。航空影像客观、真实地反映了摄影时的地表状况，数据精度高，完整性和现势性较好，可以作为确定房屋建筑面积、认定房屋建设年代的直接依据。武汉市积累了不同时期、不同类型、不同分辨率的丰富航空摄影成果，为房屋建(构)筑物面积估算工作的开展提供了有效的数据保障。

1.1 房屋建(构)筑物面积估算处理流程

房屋建(构)筑物面积估算工作是以高分辨率航空影像为主要数据源，根据储备地块范围选择相应的立体像对，通过Mapmatrix等数字摄影测量软件构建立体模型，或利用像控点资料构建区域网空三，然后恢复立体模型，在三维环境下对房屋建(构)筑物专题要素进行采集、编辑，形成房屋建(构)筑物面要素成果。在此基础上通过Python脚本程序对面要素进行分类、编号等处理，并根据需要对房屋建(构)筑物面积进行统计、制表；然后根据工程图件制作要求，结合土地储备地块等相关信息进行专题图图面整饰，并按设计幅面要求打印输出。

1.2 房屋建(构)筑物要素的提取

房屋建(构)筑物专题要素提取是面积估算工作的核心内容，是房屋建筑量信息统计和工程图件制作的基础。专题要素的提取需要在三维立体环境下进行，主要工作内容包括立体模型构建、房屋建筑轮廓信息采集和楼层信息的确定。

1)立体模型的构建。与常规航测测图模式类似，进行房屋建(构)筑物专题要素采集需要进行定向建模等工序。由于使用的是历史航摄资料，一般可直接利用已有项目的空三加密资料。没有相关资料时可收集已有的像控点资料，或在现有1:500、1:2 000比例尺地形图上选择未发生变化的明显地物点作为像控点，通过区域网空三解算立体像对的模型参数，再在Mapmatrix等数字摄影测量软件上构建立体模型。对于仅涉及少量像对的情况，可直接在标准点位上选点定向，然后再恢复立体模型。

2)房屋建筑轮廓信息采集。根据房产测量有关规定，建筑面积指房屋外墙(柱)勒脚以上各层的外围水平投影面积之和，未封闭的阳台按其围护结构投影面积的一半计算建筑面积，房檐部分不计建筑面积。实际采集房屋建筑专题要素时，由于无法通过外业核查，对于有阳台的房屋直接按外围轮廓采集；对于房檐较窄或没有房檐的楼房、面积较大的厂房也是沿房屋外轮廓进行采集。对于人字形屋顶的房屋，能够看到房屋基脚的直接测定基脚，看不见基脚的沿外围轮廓采集，一般不做房檐改正。此时实际核算的房屋建筑面积将略大于实际建筑面积，由于土地开发成本是通过不同阶段的估算确定，每次成本估算都不能超过前一次估算的幅度，因此该建筑面积有利于土地开发成本的预估。

3)房屋建筑楼层信息确定。房屋建筑的楼层信息是计算建筑面积的首要条件，在有1:500或1:2 000地形图的区域，可以叠加房屋注记信息作为参考，由于地形图更新的时间和范围具有不确定性，因此房屋注记信息必须仔细甄别，确定房屋建筑没有变化时方可利用；没有基础图件或房屋建筑发生变化的区域，可以通过航空影像上房屋建筑物的侧面纹理(如窗户)来判别建筑楼层信息；当房屋建筑位于影像的投影中心附近，无法通过侧面纹理判别楼层信息时，可在立体模型上量测房屋建筑比高来确定楼层信息。通常情况下，房屋建筑按每层3 m高度统计楼层，不足3 m部分参照房产测绘相关要求，层高在2.2 m以上的坡顶房屋、结构层等部分应计算建筑面积，不足2.2 m的部分不计建筑面积。由于CAD软件对于图形属性操作和天井房屋等特殊处理比较困难，需要将采集数据导入到ArcGIS中进行拓扑构面、楼层属性信息关联等处理，同时应根据需要挂接用地性质等属性，天井房屋等特殊要素要单独处理。

1.3 统计信息的自动处理

将房屋建筑专题要素按照要求进行整理、归类，并按照一定的顺序将房屋建(构)筑物要素进行排列，根据用地性质进行分类、统计，使之既能反映各类房屋建筑总体面积指标，又能查询个体相关属性信息。房屋建筑专题信息统计工作主要包括自动编号处理和统计表格的自动生成。

1)房屋建筑的自动编号处理。房屋建筑信息应进行统一编号处理，便于查询使用和快速定位。编号方式可以参照初始地籍调查中地籍编号原则根据房屋建筑面要素中心位置自西向东、由北向南按Z字型顺序进行编号，利用ArcGIS封装的Arcpy站点包可以控制编辑会话、实现属性表和要素类的互操作和自动处理，通过SearchCursor ()函数可以实现图形要素的排序和遍历，然后再通过属性操作函数实现图形要素的自动编号。

2)统计表格的自动生成。房屋建(构)筑物专题信息的统计表结构和形式一般比较固定，表格内容通常包括房屋编号、楼层、占地面积、建筑面积等信息，通过Python的Win32扩展可以实现统计表格的自动生成，并自动填写所有的单元格内容。通过Python操作Excel进行房屋建(构)筑物专题信息的统计制表，应先导入Win32扩展模块并载入Excel应用程序，然后新建文件并打开缺省工作表，将页面设置成A3横向，同时可以进行页眉、页脚、页边距尺寸、页面居中等项目的设置。

完成基本的页面设置后，需要进行表格标题、单元格内容的填写和设置。通常在填写了首行标题行内容之后，应将首行设置为逻辑标题行，使每页标题行的内容和格式固定不变。然后对Shape文件的所有面要素及其属性进行遍历，根据预置的每页行数、分栏数等参数设置计算单元格的位置，据此填充单元格。每页填充完成后应设置硬分页，避免Excel进行缺省分页，影响页面效果。

1.4 工程图件的自动生成

房屋建(构)筑物专题信息统计附图是面积估算成果的重要表现形式，是确定房屋建筑几何形状、位置和面积核实的重要依据。面积估算成果所附工程图件包括影像专题图件和线划专题图件，两种工程图件在ArcGIS中制作均需要预先设置底图模板，再进行图面整饰和输出。

1)底图模板的制作。根据Arcpy使用规则，用户只能操作当前文档或已有文档，而不能通过脚本程序新建文档，因此必须通过ArcGIS预先设置一个mxd文件作为工程图件的底图模板，方便Python脚本处理程序实现图面整饰处理和输出操作的自动化。创建底图模板前，应先确定底图的坐标系和投影信息，然后按照设计要求初步拟定页面纸张大小，设置图名、图廓、坐标格网、成图比例尺、指北针、图例等图面要素的大小和位置，所有图面要素信息可以通过Python脚本进行设置和修改。需要注意的是，ArcGIS中的线宽单位设置不是以mm为单位，而是以磅为单位。

2)图面整饰和输出。在底图模板基础上，ArcGIS提供了arcpy. mapping制图模块操作相关图面要素和内容。首先应打开mxd模板文件，并根据房屋建(构)筑物面要素范围设置图面显示范围。

对于影像专题图件而言，应根据房屋建(构)筑物面要素范围载入对应的数字正射影像图(DOM)数据作为底图，通常1:2 000比例尺DOM数据按照图幅左下角坐标进行命名和存储，如386525.tif，据此可以获取影像文件列表，并载入影像图层。

在ArcGIS中，mxd工程文档既可以导出到pdf文件，也可以输出为jpg等栅格文件，考虑到实际生产中可能会用到专业的栅格化打印软件，这里直接将房屋建(构)筑物专题图件输出为jpg成果文件。

2 试验区结果分析

为验证本文提出的房屋建(构)筑物面积估算方法的效率和可用性，本文结合武汉市某区域储备地块的房屋建(构)筑物面积估算项目进行了生产性试验，统计成果采用2011年9月航空摄影资料，经航测内业人工方式采集房屋建筑物外围轮廓和楼层信息，房屋2 959个，占地面积398 401.3 m²，建筑面积1 327 073.5 m²。通过程序在ArcGIS软件中生成房屋建筑面要素，经检查核实后对面要素成果进行自动编号处理，并生成统计表格，同时根据需要生成影像专题图和线划专题图，影像专题图如图 1所示。该项目房屋建(构)筑物信息提取、统计制表至图件输出工作仅用了4天完成，如果采用常规拆迁测量方式进行入户调查、测量和统计，往往需要近1个月时间才能完成。该项目成果数据经抽检，房屋建筑内业测量边长与实测对应边长中误差为±0.6 m，满足1:2 000比例尺地形图平面精度要求，可以作为土地储备项目初步成本估算的基础资料。

3 结束语

本文充分利用已有的航空摄影资料，通过数字摄影测量手段和Python自动化处理技术进行土地储备地块范围内的房屋建(构)筑物面积估算，该方法拓展了历史航空影像的应用范围，但由于成果未经实地核查，无论是在面积测算的精度上还是入户调查内容的完备性方面，都不能取代传统的拆迁测量手段。本文作业模式实现了非接触式建筑量估算和统计分析，其自动化程度大幅提高，作业周期大幅缩短，其成果精度可以满足土地开发前期成本预估的需要；同时，由于航空影像真实地反映了摄影时房屋建(构)筑物的实际情况，可以有效地解决拆迁测量中的纠纷问题。本文建筑量估算成果可以作为土地储备机构测算收储费用、拟定储备方案的技术依据，也可以作为政府相关部门拟定年度土地储备计划等决策的依据。