测绘地理信息   2017, Vol. 42 Issue (1): 88-90
0
三维全景信息技术辅助房屋拆迁管理的应用研究[PDF全文]
胡博1, 吕铎2, 李志斌1, 阚培涛1    
1. 北京洛斯达数字遥感技术有限公司,北京,100120;
2. 国家电网公司交流建设部,北京,100052
摘要: 依托浙北-福州1 000 kV特高压输电线路工程开展三维全景信息技术辅助房屋拆迁管理的应用研究,通过在施工前开展无人机航摄作业,并结合设计院提交的房屋拆迁分布图和施工现场信息构建房屋拆迁管理系统,有助于提高电网建设水平,对实现精益化管理具有重要意义。
关键词: 三维全景信息技术     房屋拆迁     特高压     无人机    
Application and Research of House Demolition Management Assisted by 3D Panorama Information Technology
HU Bo1, LV Duo2, LI Zhibin1, KAN Peitao1    
1. Beijing North-Star Digital Remote Technology Co., Ltd., Beijing 100120, China;
2. State Grid Cooperation of China, AC Project Construction Branch, Beijing 100052, China
Abstract: Based on the 1 000 kV UHV transmission line project of north of Zhejiang to Fuzhou, this paper studies and researches house demolition management assisted by 3D panorama information technology. Through implementing the technology of unmanned-plane aerial photography before the project construction, combining house demolition distribution map provided by design institute and the construction site information, we build house demolition management system, which contributes to improve the construction level of the power grid, and has important significance of realizing lean management.
Key words: 3D panorama information technology     house demolition     extra-high voltage     unmanned aerial vehicle    

随着经济的快速发展和国民生活水平的不断提高,输电线路工程逐渐增多,输电线路走廊的房屋拆迁问题也日渐突出,在走廊通道内房屋拆迁主要面临两个问题,其一是涉及拆迁费用高,其二是工作环境艰难、难度大。落实好输电线路通道走廊房屋的拆迁补偿工作,控制工程投资,减少对当地居民生活环境、生态环境的影响,是保障实现和谐电力的重要举措,有利于贯彻国家电网提出的“资源节约型、环境友好型”的先进理念。

目前,在工程的可研阶段,一般使用高清晰卫星影像辅助路径规划设计工作。由于卫星影像一般是平面影像,只能提供房屋占地面积信息,房屋拆迁量依靠设计人员现场踏勘并结合高清晰卫星影像信息进行预估。在初步设计、施工图设计阶段,采用常规彩色数码航摄仪进行航拍,并在海拉瓦优化设计立体平台上进行精细路径优化工作,进而统计跨房面积等技术经济指标,从而更好地辅助设计单位开展设计工作。但在施工图设计完成后至竣工阶段,缺少相应的技术手段和工具来辅助业主进行房屋拆迁分析、协调和拆迁管理工作。

另外,在设计阶段、施工阶段及竣工后往往出现房屋拆迁量的差异,对工程投资、施工管理、拆迁赔偿等工作影响较大。为更好地辅助输电线路工程建设过程中房屋拆迁管理工作的开展和实施,创新管理方法,有效控制工程进度,提高房屋拆迁量的准确性,节约工程投资,本文将介绍以海拉瓦技术、GIS技术、三维可视化技术和计算机技术等技术为支撑,整合高分辨率无人机航拍影像数据、工程信息数据、房屋拆迁明细表和分幅图等多源数据信息,建立基于三维全景技术的输电线路工程房屋拆迁管理系统,从而辅助线路走廊通道房屋拆迁统计管理,加强对房屋拆迁工作进度的掌控和把握,为电网工程的统筹建设提供更加切实、准确、可信的现场信息,进而降低协调难度,为解决后期遗留问题提供依据,有助于提高电网建设水平,对实现精益化管理具有重要意义。

1 房屋拆迁管理中的技术要点介绍 1.1 无人机航摄技术

无人机航摄技术是以无人机为飞行平台、以影像传感器为任务设备的航空遥感影像获取技术,其影像具有高分辨率的特点,通过内业加密处理后,其地面分辨率能达到0.05~0.1 m,能有效地保证航测内业统计房屋拆迁量的真实性和准确度。同时无人机具有更强的机动性,能及时完成制定的航拍任务,尤其适合输电线路走廊通道核查工作。

无人机航摄用于输电线路走廊清理统计分析,具有以下优势:

1) 影像分辨率更高。传统航拍一般使用大飞机进行航摄,其相对航高较高,距离地面建筑物较远,对于房屋、棚屋等细节表达不够完善。使用无人机其相对航高较低,能获取线路走廊通道内建筑物的高分辨率影像,便于后期内业航测绘制房屋的精细轮廓范围。

2) 航摄实施方便、快捷。使用无人机航摄对线路走廊通道进行核查,能更好地保证其时效性。传统的航摄方式需要在线路所属军区进行申报批文、飞机转场、设备托运等各方面繁琐手续,这对于输电线路走廊通道内房屋统计带来诸多的不确定性。而无人机航摄具备灵活、机动、高效的航摄特点,在设计院终勘路径确定后,即可立即进场实施航摄,一般100 km线路使用无人机航摄1~2 d即可完成[1-3]

1.2 三维全景信息技术

三维全景信息技术是指以高分辨率影像、数字高程模型为基础,利用三维GIS、虚拟现实、影像解译、自动优化排位等相关技术,结合线路区域的专题信息和工程信息,实现三维全景展示与信息查询等功能的技术。房屋三维模型的构建需要三维的空间数据、影像数据和数字高程模型数据,进行空间查询时还需要地物的属性数据。不同的数据的获取方法也不尽一样,需根据实际情况进行。对于房屋平面数据的获取一般是在立体量测环境下确定房屋屋顶的位置获取平面位置信息,也可以利用正射影像图获取房屋的平面位置信息;对于房屋的高度数据信息,可以在立体环境下量测房屋屋顶与地面的高差获取房屋的高度信息;房屋的属性信息可以通过终勘定位现场调查获取,并由专业人员将其与房屋一一匹配对应。在获取房屋的一系列基础信息数据之后,可以利用ArcGIS软件、3DMAX软件、CityTool等专业软件建立房屋三维模型,实现房屋三维重建[4-7]。为展示较好的三维效果,本项目采用MapMatrix软件,在立体环境下构建房屋轮廓和结构,并导入3DMAX软件建立房屋三维模型,最后将其导入系统中进行三维展示。

1.3 房屋拆迁管理系统

房屋拆迁管理系统是为了保障拆迁赔偿工作有序进行,使业主动态掌握房屋拆迁进度,并提供正射影像路径图、房屋拆迁分布图等资料,辅助网省公司等建设单位同各级政府部门进行拆迁谈判、协议办理等事宜而建立的。房屋拆迁管理系统包括了正射影像、数字高程模型、房屋数据库、房屋模型、线路路径等部分,其数据源的复杂性和多样性增加了该系统研发的难度。对于房屋模型的获取可在航天远景软件的立体环境下确定房屋的三维轮廓,同时根据航摄获取的影像数据,获得房屋的纹理信息。在获取了相关基础信息数据后,利用ArcGIS建立房屋模型的数据库与之对应。同时实现地形地貌和房屋的三维展示,以三维可视化的形式展示线路走廊通道的房屋分布状况,同时还具备对房屋属性的查询,距离、高度和面积的量测等功能。系统可通过动态绘制、多级切分等最新计算机绘图技术,将线路走廊内的地形、地貌、重要交叉跨越、各级行政区域、多种房屋模型实时地绘制在三维场景中,工程管理人员如身临其境,并结合多种信息全面评估工程通道拆迁状况,同时该系统还具备房屋拆迁量统计、房屋属性实时查询、拆迁状态管理、校核多方房屋拆迁量等功能[8-11]。房屋拆迁管理系统采用多层逻辑架构,如图 1所示。

图 1 系统逻辑架构图 Figure 1 Diagram of System Logic Framework

2 工程应用

浙北-福州交流特高压工程线路长度600余km,路径起于浙江省安吉县海溪镇的1 000 kV浙北变电站,止于福建省福州的1 000 kV福州变电站。在终勘完成后至施工开始前利用无人机航飞310架次,共获取12 000张影像,在进行空三处理、三维建模等工作后导入房屋拆迁管理系统。

系统的具体功能包括:地形地貌和房屋三维展示、统计功能、拆迁数据库动态更新、房屋属性实时查询、拆迁状态管理、校核多方房屋拆迁量、周报月报制作等功能。如图 2所示,系统以三维可视化的形式展示线路走廊通道的房屋分布状况,同时还具备对房屋属性的查询,距离、高度和面积的量测等功能;通过将设计院提供的房屋拆迁明细表、房屋拆迁分幅图和其他障碍物信息导入系统,同时,在施工过程中,通过定期的数据上报,更新每处房屋拆迁状态、疑难问题等信息,可实现拆迁数据库的动态更新;在系统的三维场景中双击房屋模型,可查询到该房屋的所有人、应拆迁面积、计划拆迁日期、拆迁状态、可能遇到的问题等,同时,在通道房屋拆迁遇到问题时,结合房屋周边及通道走廊内的其他相关信息,管理人员可以快速有效地决策,以真实、高分辨率的航空影像为判据,有的放矢地提出拆迁解决方案;系统还可将房屋的拆迁状态按颜色进行区分,便于管理人员直观把握拆迁的计划与进度,有效监控重点地区的通道房屋拆迁过程;系统以可视化方式动态实现不同时间段内、不同来源的影像数据、矢量数据 (如设计院提供的房屋拆迁分布图以及现场项目部提供的拆迁进度表等) 并进行对比,自动生成以图形化表达为基础的通道房屋拆迁周报、月报,将通道房屋拆迁明细、清理状态、图形分析、疑难问题等信息自动绘制成报表,辅助领导管理与决策。

图 2 系统功能实现 Figure 2 System Function Realization

该系统的应用核心在于快速智能动态核实房屋拆迁面积,对比分析各方提供的房屋拆迁量的差异,减少多报、瞒报的情况,并辅助业主对施工过程中房屋拆迁工作进行管理,保障工程建设的有序开展。

3 结束语

特高压工程走廊通道的房屋拆迁关系着走廊通道成千上万居民的利益,通过探索在浙北-福州交流特高压工程中建立三维全景信息技术辅助的房屋拆迁管理系统,可以有效地掌控房屋拆迁进度情况,提升房屋拆迁、清理工程量的估算准确度,辅助现场房屋拆迁量核查工作的顺利开展,从而全面提升房屋拆迁管理水平,对今后特高压工程中房屋拆迁管理工作具有借鉴意义。

参考文献
[1] 洪亮, 周志城, 方敏, 等. 低空无人机航摄平台的探索与实践[J]. 测绘地理信息, 2013, 38(3): 77–79.
[2] 周志文, 周昌昌, 路明悦. 浅析固定翼无人机在输电线路巡视中应用[J]. 中国电业技术, 2012, (11): 431–435.
[3] 汤国安, 刘学军, 闾国年. 数字高程模型及地学分析的原理与方法[M]. 北京: 科学出版社, 2005.
[4] 施加送, 刘建忠. 3D GIS技术研究发展综述[J]. 测绘科学, 2005, 30(5): 117–119.
[5] 王柯.基于虚拟现实技术的三维漫游系统研究与实现[D].成都:西南交通大学, 2006
[6] 候晓亮. 数码城市GIS在城市规划中的应用[J]. 重庆工学院学报, 2008, 22(2): 89–91.
[7] 谢亮.三维GIS的应用研究——德阳交通战备信息系统的设计与实现[D].南充:西南石油大学, 2006
[8] 高睿, 刘修国, 熊威. 城市三维景观可视化研究与应用[J]. 计算机应用研究, 2005, (3): 160–163.
[9] 仲思东, 高智. 基于OpenGL的3D模型浏览、测量及管理[J]. 计算机工程, 2006, (14): 80–92.
[10] 史文中, 曹辉, 张剑清. 基于高分辨率影像的城市三维建模[J]. 武汉大学学报·信息科学版, 2004, 29(9): 783–787.
[11] 邵振峰, 李德仁, 程起敏. 基于航空立体影像对的复杂房屋三维拓扑重建[J]. 武汉大学学报·信息科学版, 2004, 29(11): 999–1.