苏秀永 沈 默 邵火峰 沈明安

(1. 浙江华东测绘与工程安全技术有限公司, 浙江 杭州 310014; 2. 河南省振瑜测绘信息有限公司, 河南 信阳 464000)

0 引言

水电站的蓄水区域覆盖面积较大,移民征迁工作涉及各种建筑物、工厂圈舍、农田林地等,征迁内容较为复杂,属于区域内全部征迁的工作范畴。所以,确定征地移民范围后,应在国土资源、不动产、临时建筑、林业资产、农业资产、水面及渔业资源、小水利设施等诸多方面进行全面的测绘,从而对水利水电工程涉及的征地移民工程进行测绘数据支持。

耿霄雯研究了航空摄影技术在水利工程中的地形测绘的个案[1]。较长时间以来,为防止“种树种房”等群众事件,一般会在正式测绘工程开始之前的较长时间进行一次参考航空测绘,以对征迁规模提供参考值。黄耐石则对水利水电工程地质勘察过程的测绘手段进行了全面梳理,除传统的航空摄影技术、航空倾斜摄影技术、基于地理信息系统(GIS，Geographic Information System)的激光点云测绘技术、大地三角测绘技术等进行综合应用,以达到测绘工程要求,且研究了水利水电测绘工程对地质勘察工程的支持模式[2]。解凌飞等研究了基于水利水电工程的建筑信息模型(BIM，Building Information Modeling)系统搭建过程和相关三维测绘技术的结合模式,研究了水利水电测绘工程的数据整合模式[3]。侯健将倾斜摄影测绘方法,特别是基于可见光倾斜摄影、激光点云倾斜测量和平扫测量等技术与无人机技术相结合,结合GIS数据和航空摄影数据,对水利水电工程测绘工程的精度提升进行了大数据构建模式研究[4]。权浩综述分析了水利水电工程测绘工作中近年来出现的新技术[5]。此研究中,高分卫星测绘、天基红外生物环境测绘、航空摄影测绘、倾斜摄影测绘、激光点云倾斜加平扫测绘等测绘技术,与GIS、BIM等大数据工具相结合,构成了当前水利水电测绘技术的核心。

本文研究核心并非对测绘技术进行工程实践研究,而是在个案研究的基础上,研究测绘工程对征地移民工程提供的数据构成和相关指标的构建模式。

1 本文个案及测绘数据采集

1.1 个案基本情况

某河道位于大别山中段,为常年雨水补给河道,向南汇入长江下游,属于豫南地区大落差小流域河道,具有较强的局域河道梯度开发价值。本文个案设计的拦水坝,蓄水高程为183～+287 m,最大蓄水深度104 m,装机3台15 MW发电机组,可为当地县域经济提供最大45 MW电力供应。在此方案下,计划蓄水区域内包含X19县道与X25县道的丁字路口,此路口处为某行政村东组(河道以东)与该行政村西组(河道以西)约9万m2民房,涉及征迁户籍人口约120户463人，详见图1。

图1 本文个案示意图

图1中,蓄水坝穿过该行政村东组中部,最大蓄洪线穿过该行政村西组北部,蓄洪区内建筑面积约5.9万m2,考虑到施工场地需求和整体征迁难度,计划将该行政村整体征迁。X19县道自拦水坝坝顶路向东,绕过蓄洪区东侧向北连接原X19县道,而X25县道经拦水坝坝顶路向西出蓄洪区后,向西北汇入原X25县道。征迁区内设计到山坡林果园约240万 m2,梯田耕地约64.7万 m2(茶园为主),养殖圈舍1 900 m2,村办企业厂房约4 300 m2,其他农电配电、给排水、网络通信等设施若干。

该个案的征迁任务量估算结果如表1所示。从表1可以看到,该征迁工程中,大部分林果园及农田均在淹没区之外,如果采用远距离安置,则这些林果园和农田均面临征迁压力,如果采用近距离安置,则大部分林果园及农田,仅影响本季收成,可以实现回迁复用。其他征迁项目,均无法实现复用。

1.2 测量技术及数据支持模式

通过对表1中征迁任务进行综合分析,本文个案的实际测量过程,计划采用高分卫星数据配合航空摄影加强测量结合原始GIS地籍资料对相关地理区域进行充分划分,使用无人机载体的倾斜摄影技术和激光点云技术,对各沿途线塔、机井等原始水利设施、民房、厂房、养殖圈舍等进行三维成像测量，详见图2。

图2 测量技术与数据支持模式示意图

图2中,彩色成像地图可以明确地表建筑、道路等设施的高程、面积数据,并将摄影图片与GIS地籍坐标数据进行数据整合。而三维地图可以将地表建筑的立面数据及多层结构数据进行量化、将道路的细部信息进行量化,同时可以将线塔及线路的分布情况,饮水站、机井房等设施进行高精度定位。将两种测量手段相结合,可以实现对个案区域相关征迁数据进行足够细化的测量并形成三维地图资料,为征迁工作提供数据支持。

表1 个案征迁任务量前期估算表

2 实物指标的划分与确定

2.1 农作物与林果业树种的识别

不同的农作物、树种在征迁过程中的对应单价差距较大,比如茶园、药田等高附加值经济作物的征迁单价较高,而主粮作物、一般经济作物的征迁单价较低,在不同树种的征迁单价规划中,竹林、速生杨、柳树等的征迁单价较低,红木、松木等景观林木的征迁单价较高,各种名树古木的征迁单价更高。所以测量工作中有效识别农作物种类和林果业树种,对征迁测绘实际影响较为显著。

2010年起,我国启动了高分卫星工程,在包含江西省在内的16个省市建立了高分辨率对地观测系统省级数据与应用中心,提供来自11个高分卫星的亚米级观测数据,在该工程正式测量前,该县已经读取了该地区近5年的高分卫星数据,对不同种植区域和5年内的房屋建设现状进行了跟踪分析。但仅凭高分卫星亚米级数据,仍无法对农作物和树种的直接判读提供数据支持,仅可对相关地块的利用情况进行追踪测量。为充分分别农作物和树种,在本次测量中,使用Y12运输机携带厘米级高分摄影机在750 m高度对该地区进行了两次航拍测绘,包括提前8个月的前期测量和实际测量过程中的加强测量,根据航拍测绘数据对农作物的识别,与对应时间段的高分卫星拍摄数据进行对比,判断高分卫星数据中的地块与农作物、树种等信息的对应关系进行了充分论证,实现了对区域内的农作物、树种常态化种植模式和种植区域进行了控制性测量。该数据在征迁工作中有较强的说服力,可以为征迁过程提供具有法律效力的数据支持。该测量方案如图3。

图3 生物地理信息测量确认方案示意图

图3中,以2020年3月6日进行的测绘结果为核心测量结果,以2019年8月6日的测绘结果为参照结果,以此两次结果的农作物种类和树种识别结果对高分卫星相关区域地块的标注信息进行细化标注。使用该标注模式对2016年—2020年的高分卫星地块信息进行整体分析,最终得到测绘结果。

实际征迁过程中,120户居民对农作物及林果业树种的争议量为31户,其中现场协调后认同测绘结果13户,法院调解后双方均认同测绘结果6户,法院判决认为测绘结果有效2户,测绘结果实际认同率达到100%,争议前后征迁费用变更达到192万元,为水利水电工程直接节约征迁费用192万元。

2.2 建筑物结构三维识别测量

大部分涉及公共事业的整村征迁过程中,村民获得征迁信息后,会大量修建新房,以增加自身征迁利益。而传统模式中,通过集体房屋房产证面积作为征迁依据,难以平复村民争议,最终在工期要求影响下,项目方不得不进行多方妥协,较大程度增加征迁成本。而此时如果满足新建房房主要求,势必损害未进行新建房的村民利益,也容易引起社会事件。所以,征迁过程中进行有足够说服力的建筑物结构测量,是区域维稳的基本需求。

本文个案在测量过程中,通过2019年8月6日和2020年3月6日进行的两次低空航空摄影对区域房屋建筑的布局情况进行初步确认,于2020年3月6日进行一次基于无人机载具的超低空倾斜摄影配合激光点云测量,构建2020年3月6日的村庄房屋实际三维模型。但此模型难以排除2019年8月6日前期测量工程开始后村民获得征迁信息后的新房搭建影响。所以,本文实际测量过程中,将2019年8月6日和2020年3月6日进行的两次低空航空摄影厘米级数据与2020年3月6日的三维模型数据,在BIM平台下进行一次直接三维模型构建和一次参照三维模型构建,比较分析两次三维模型的变化趋势。同时将2016年至2019年3月6日高分卫星亚米级数据整合并构建2020年3月6日三维模型，最终形成了不同时间段的三维模型数据,最终形成了6个不同时间段的三维模型数据,对120套民居,3个村办企业,5个养殖圈舍的5年6次三维模型数据进行全面建模,可以直观反映出5年内的该村房屋结构数据，详见图4。

图4 房屋结构三维模型构建方案示意图

图4中形成的2016年至2020年3月6日对应测量数据的房屋三维模型数据,以及2019年8月6日对应测量数据的房屋三维模型数据,共6组房屋三维模型,其中包括近期2组厘米级精度模型和4组亚米级精度模型。2组厘米级精度模型可作为征迁工作的直接依据,4组亚米级精度模型可作为征迁工作的参照依据。特别是2019年8月6日的厘米级三维模型,可以直接反应出征迁工作的实际征迁工作量。

实际征迁过程中120户居民对房屋结构和房屋实测面积提出争议63户,其中现场协调后认同测绘结果41户,法院调解后双方均认同测绘结果19户,法院判决认为测绘结果有效3户,测绘结果实际认同率达到100%,争议前后征迁费用变更达到872万元,为水利水电工程直接节约征迁费用872万元。

3 个案实物指标划分的实际工程意义及社会意义

征迁工程的本质是社会工程,征迁过程中的环保意义、维稳意义是评价其征迁成果的核心考核目标,在确保其环保意义和维稳意义的同时,实现更高的经济效益,是其延伸目标。前文列举了本文测绘工程对征迁工程的实际意义,详见表2。

表2中,对区域内的农林作物进行了13张地图的细化标注并分别出图,对民居房屋在13张亚米级彩色地图的基础上,构建了6张三维地图(包括2张厘米级精度三维地图和4张亚米级精度三维地图),对公共设施在13张亚米级彩色地图的基础上,构建了1张亚米级地图。在对农林作物的种类识别方面,发生现场争议31户,占全部居民的25.8%,其中发展到诉讼阶段8户,占6.7%,在对民居房屋具体结构的识别方面,发生现场争议63户,占全部居民的52.5%,其中发展到诉讼阶段22户,占18.3%。但因为本次测量过程较以往测量过程进行了基于全面数据整合的全新测量方案,且构建了覆盖2016—2020年的实物识别动态指标,法院最终通过调解或者判决,均支持了本文个案的测量结果。最终,一方面在征迁过程中未发生任何公共事件和群众事件,另一方面为项目方节约争议征迁费用合计1 064万元(其中农林作物争议192万元房屋结构争议872万元)。

因为本文征迁过程为该县市的重点征迁项目,县政府组织了现场办公室,县公检法机构均设置了现场办公机构和临时专项法庭,组织了涵盖公共服务学、社会学、法学、地质学、农林学等领域的专家组成现场专家组,所以本文涉及30个诉讼案件,现场报案,现场调解或现场审理,使该征迁谈判工作在42个工作日内完成,且有效保持了社会稳定。

表2 本文个案的工程意义及社会意义分析表

4 结束语

本文通过充分整合高分卫星摄影数据、GIS地籍数据、航空摄影数据、基于无人机的倾斜摄影和激光点云数据,最终形成2016—2020年的水利水电工程征迁区域的5年实物识别指标评价体系。该体系在征迁谈判和征迁纠纷诉讼过程中提供了较强的说服力,确保征迁方案在村民处和公检法部门均保持了认同度。且本文个案实际谈判过程中的谈判纠纷,在本文个案测量成果的证据链下,以测量结果的100%认同度得到应用。