三維可視化房屋拆遷管理系統(tǒng)及應(yīng)用

孫朝陽(yáng)，林 松，李志斌，胡 博（北京洛斯達(dá)數(shù)字遙感技術(shù)有限公司，北京 100120）

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三維可視化房屋拆遷管理系統(tǒng)及應(yīng)用

孫朝陽(yáng)，林 松，李志斌，胡 博
（北京洛斯達(dá)數(shù)字遙感技術(shù)有限公司，北京 100120）

摘要：近10年，電力需求迅速增加，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，工程建設(shè)步伐加快，電力走廊資源越來(lái)越緊張。為加強(qiáng)落實(shí)電力通道走廊房屋的拆遷補(bǔ)償工作，采用無(wú)人機(jī)對(duì)線路沿線進(jìn)行航攝，通過(guò)建立三維可視化房屋拆遷管理系統(tǒng)，開(kāi)展特高壓工程房屋拆遷管理應(yīng)用研究。系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)院、施工單位以及無(wú)人機(jī)航拍影像等多源數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)快速查詢統(tǒng)計(jì)房屋拆遷量，并分析差異的原因，為電網(wǎng)工程的統(tǒng)籌建設(shè)提供更加切實(shí)、準(zhǔn)確、可信的現(xiàn)場(chǎng)房屋拆遷信息，從而降低協(xié)調(diào)難度，為解決后期遺留問(wèn)題提供依據(jù)，有助于提高電網(wǎng)建設(shè)水平，對(duì)實(shí)現(xiàn)精益化管理具有重要意義。

關(guān)鍵詞：特高壓；房屋拆遷；無(wú)人機(jī)航攝；管理系統(tǒng)。

1 概述

隨著我國(guó)電力需求的增長(zhǎng)，電網(wǎng)建設(shè)任務(wù)不斷增加，輸電線路走廊也日益緊張。尤其是特高壓輸電線路工程，輸送容量大、輸送距離長(zhǎng)、建設(shè)規(guī)模大，走廊問(wèn)題也更加突出。通道走廊清理中涉及房屋拆遷費(fèi)用高和協(xié)調(diào)工作難度大等問(wèn)題，如何減少不確定性因素的干擾，有效控制工程造價(jià)，保障工程建設(shè)有序是當(dāng)前面臨的新課題。但是在電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，缺少相應(yīng)的技術(shù)手段來(lái)輔助房屋拆遷分析、協(xié)調(diào)和管理工作。另外，在設(shè)計(jì)、施工及竣工階段往往出現(xiàn)房屋拆遷量的差異，對(duì)工程投資、施工管理、拆遷賠償?shù)裙ぷ饔绊戄^大。為更好地輔助電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中房屋拆遷管理工作，創(chuàng)新管理方法，采用無(wú)人機(jī)對(duì)線路沿線進(jìn)行航攝，創(chuàng)建三維可視化房屋拆遷管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)房屋拆遷信息進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)，并分析房屋拆遷量差異的原因，輔助業(yè)主進(jìn)行房屋拆遷管理工作，為電網(wǎng)工程的統(tǒng)籌建設(shè)提供更加真實(shí)可信的房屋拆遷信息，進(jìn)而降低協(xié)調(diào)難度，并為解決房屋拆遷后期遺留問(wèn)題提供依據(jù)，有助于提高電網(wǎng)建設(shè)水平。

2 系統(tǒng)目標(biāo)

針對(duì)房屋拆遷核查的管理業(yè)務(wù)，充分利用地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，建立三維可視化房屋拆遷管理系統(tǒng)，整合高分辨率航空影像（常規(guī)數(shù)碼影像、無(wú)人機(jī)影像）、輸電線路路徑方案、房屋模型、房屋拆遷分布圖以及現(xiàn)場(chǎng)施工項(xiàng)目部提交報(bào)表等數(shù)據(jù)，輔助進(jìn)行房屋拆遷管理工作。該系統(tǒng)的應(yīng)用核心在于在三維場(chǎng)景中對(duì)通道走廊進(jìn)行模擬，并快速核實(shí)房屋拆遷面積和房屋屬性，對(duì)比分析各方提供的房屋拆遷量的差異，輔助業(yè)主對(duì)施工過(guò)程中房屋拆遷工作進(jìn)行管理，保障工程建設(shè)的有序開(kāi)展，從而服務(wù)于特高壓工程施工過(guò)程中房屋拆遷管理、賠償?shù)裙ぷ鳌?/p>

2.1 系統(tǒng)建設(shè)

系統(tǒng)建設(shè)包含以下三個(gè)方面：

（1）無(wú)人機(jī)航攝影像獲取及處理

按照國(guó)家空域使用的相關(guān)規(guī)定，協(xié)商辦理相關(guān)航攝手續(xù)，按照航線進(jìn)行航攝實(shí)施。無(wú)人機(jī)航攝獲取的原始影像數(shù)據(jù)需經(jīng)過(guò)畸變糾正，消除傳感器設(shè)備造成影像誤差，借助專業(yè)軟件對(duì)影像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲取通道走廊數(shù)字地面模型、影像鑲嵌圖和三維房屋模型。

（2）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)

通過(guò)海拉瓦技術(shù)對(duì)無(wú)人機(jī)影像中房屋的高度、層數(shù)、面積等信息進(jìn)行提取并錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)；在施工圖設(shè)計(jì)階段，將設(shè)計(jì)單位提供的房屋拆遷信息進(jìn)行分類整理后錄入數(shù)據(jù)庫(kù)；在施工過(guò)程中，將施工單位提供現(xiàn)場(chǎng)房屋拆遷信息進(jìn)行分類整理后錄入數(shù)據(jù)庫(kù)。

（3）系統(tǒng)功能建設(shè)

創(chuàng)建三維可視化房屋拆遷管理系統(tǒng)，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 系統(tǒng)功能圖

2.2 主要內(nèi)容

主要包含以下主要內(nèi)容：

（1）系統(tǒng)管理。包含對(duì)系統(tǒng)用戶登陸的權(quán)限管理；實(shí)現(xiàn)施工單位定期填報(bào)數(shù)據(jù)的更新和維護(hù)；記錄用戶的操作過(guò)程及報(bào)錯(cuò)信息。

（2）三維可視化展示。包含對(duì)通道走廊沿線的三維房屋模型、衛(wèi)星影像、航空影像、無(wú)人機(jī)影像、數(shù)字高程模型、桿塔以及交叉跨越等數(shù)據(jù)的展示。

（3）房屋信息查詢。包含對(duì)設(shè)計(jì)院、施工單位和海拉瓦等多源房屋信息屬性查詢，對(duì)房屋拆遷的狀態(tài)進(jìn)行管理，并支持對(duì)房屋拆遷狀態(tài)的回溯。

（4）房屋信息統(tǒng)計(jì)。包含對(duì)設(shè)計(jì)院、施工單位和海拉瓦等多源房屋信息統(tǒng)計(jì)，并能根據(jù)拆遷費(fèi)用計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行房屋拆遷費(fèi)用統(tǒng)計(jì)。

（5）房屋信息對(duì)比。包含對(duì)設(shè)計(jì)院、施工單位和海拉瓦等多源房屋信息對(duì)比查看。

（6）系統(tǒng)基本工具。包括在三維場(chǎng)景中常用的量測(cè)、分析工具。

3 三維可視化房屋拆遷管理系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

GIS技術(shù)、三維可視化技術(shù)和IT技術(shù)是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)保障，利用海量數(shù)據(jù)加載和軟件框架搭建方法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)和系統(tǒng)建設(shè)。平臺(tái)圍繞房屋拆遷管理設(shè)計(jì)具體業(yè)務(wù)，遵循可擴(kuò)展性原則設(shè)計(jì)。平臺(tái)分為五個(gè)層次，分別為基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)庫(kù)層、基礎(chǔ)軟件層、業(yè)務(wù)服務(wù)層及用戶表現(xiàn)層。其中，數(shù)據(jù)庫(kù)層、業(yè)務(wù)層和用戶表現(xiàn)層分離，便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展。三維可視化房屋拆遷管理系統(tǒng)邏輯架構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)圖

系統(tǒng)采用客戶端/服務(wù)器模式（Client/ Server）開(kāi)發(fā)，技術(shù)框架主要有三個(gè)部分組成，一是三維技術(shù)框架，二是平臺(tái)開(kāi)發(fā)工具，三是數(shù)據(jù)庫(kù)框架，見(jiàn)圖3。

圖3 系統(tǒng)技術(shù)框架圖

（1）三維技術(shù)框架。三維數(shù)字化技術(shù)是平臺(tái)建設(shè)的核心技術(shù)，平臺(tái)選擇符合電力行業(yè)應(yīng)用的NSC Globe作為三維技術(shù)框架。該框架能夠?qū)B級(jí)別多源數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)縫集成和管理，實(shí)現(xiàn)真正地形地貌三維場(chǎng)景的模擬。并將專業(yè)軟件繪制的三維桿塔、房屋等模型導(dǎo)入到該框架中，實(shí)現(xiàn)了電力通道走廊的三維環(huán)境模擬。

（2）平臺(tái)開(kāi)發(fā)工具。選用了Microsoft Visual Studio C#2010，是基于.NET FrameWork框架的面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)工具，具有互通性、數(shù)據(jù)訪問(wèn)高效性、獨(dú)立性、安全性能高、開(kāi)發(fā)快捷、部署簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

（3）數(shù)據(jù)庫(kù)框架。采用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，是空間及屬性數(shù)據(jù)的存放地，同時(shí)為業(yè)務(wù)層提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)服務(wù)。在進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取和空間查詢時(shí)，需要在數(shù)據(jù)層中對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)建立數(shù)據(jù)訪問(wèn)連接。

4 工程應(yīng)用

本課題研究成果已應(yīng)用于浙北～福州1000 kV特高壓交流輸變電工程，采用三維可視化房屋拆遷管理系統(tǒng)，整合設(shè)計(jì)院、施工單位和無(wú)人機(jī)影像等多源信息，輔助進(jìn)行房屋拆遷管理工作。

（1）地形地貌和房屋三維展示

系統(tǒng)以三維可視化的形式展示線路通道走廊的房屋分布狀況，將走廊內(nèi)的地形、地貌、桿塔、重要交叉跨越、各級(jí)行政區(qū)域以及無(wú)人機(jī)影像提取的房屋模型實(shí)時(shí)繪制在三維場(chǎng)景中，管理人員如“身臨其境”，能夠全面評(píng)估通道拆遷狀況，拓展了房屋拆遷管理的新方法。

（2）房屋拆遷量統(tǒng)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)院和施工單位提供的房屋拆遷信息，統(tǒng)計(jì)出工程各標(biāo)段的拆遷量，并快速統(tǒng)計(jì)房屋屬性所占的百分比。對(duì)于施工單位提供的房屋拆遷信息，還可以查看房屋清理進(jìn)度、簽約情況和費(fèi)用預(yù)估情況的統(tǒng)計(jì)量。并采用不同房屋統(tǒng)計(jì)原則，獲取無(wú)人機(jī)影像提取的房屋拆遷量。效果見(jiàn)圖4。

圖4 房屋拆遷信息統(tǒng)計(jì)

（3）房屋屬性查詢與管理

通過(guò)房屋拆遷數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景中的房屋模型與真實(shí)的房屋權(quán)屬關(guān)聯(lián)，掌握房屋的所有人、應(yīng)拆遷面積、計(jì)劃拆遷日期、拆遷狀態(tài)、可能遇到的問(wèn)題以及房屋拆遷分布圖等。同時(shí)，在通道房屋拆遷遇到問(wèn)題時(shí)，以無(wú)人機(jī)影像為判據(jù)，有的放矢地提出拆遷解決方案。管理人員能直觀把握拆遷的計(jì)劃與進(jìn)度對(duì)比情況，有效監(jiān)控重點(diǎn)地區(qū)的通道房屋拆遷過(guò)程。效果見(jiàn)圖5。

圖5 房屋屬性查詢與拆遷狀態(tài)展示

（4）對(duì)比多方房屋拆遷量

將設(shè)計(jì)單位、施工單位以及海拉瓦提取房屋信息進(jìn)行對(duì)比分析，以可視化方式實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間段內(nèi)、不同來(lái)源數(shù)據(jù)對(duì)比，查看多源信息房屋拆遷量差異產(chǎn)生的原因。海拉瓦原則二為根據(jù)參數(shù)調(diào)整的統(tǒng)計(jì)原則結(jié)果。效果見(jiàn)圖6。

圖6 多源數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對(duì)比

5 結(jié)論

本課題研究表明，基于無(wú)人機(jī)航攝技術(shù)的三維可視化房屋拆遷管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸電線路工程通道走廊場(chǎng)景以及房屋拆遷狀態(tài)的模擬，并通過(guò)海拉瓦技術(shù)提取無(wú)人機(jī)影像房屋信息，整合設(shè)計(jì)院及施工單位等資料，實(shí)現(xiàn)房屋拆遷信息的瀏覽、查詢、統(tǒng)計(jì)和分析，明確房屋拆遷量差異的原因，輔助進(jìn)行房屋拆遷核查工作，為工程管理人員提供新的管理手段。此外，施工過(guò)程中整合的高清影像及拆遷分布圖等數(shù)據(jù)，能夠?yàn)榻鉀Q房屋拆遷后期遺留問(wèn)題提供依據(jù)。

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中圖分類號(hào)：P2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1671-9913（2016）01-0036-05

* 收稿日期：2015-04-07

作者簡(jiǎn)介：孫朝陽(yáng) （1980- ），男，湖北漢川人，高級(jí)工程師，從事電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。

Management System and Application of Three-dimensional Visualization House Demolition

SUN Chao-yang， LIN Song， LI Zhi-bin， HU Bo
（ Beijing North-star Digital Remote Sensing Technology Co.， Ltd.， Beijing 100120， China）

Abstract:In Irecent ten years， the power demand is increasing rapidly， the continuous expansion of network scale，construction faster and faster pace， power corridor resources increasingly tense. To strengthen the implementation of the work of demolition compensation power corridor housing， the UAV to electric power construction along the aerial，through the establishment of three-dimensional visualization of house demolition management system， carry out the research on the application of Housing Units management UHV Engineering. The integration of Design Institute，the construction unit and the UAV aerial image data， fast inquiry statistics amount of house demolition， and analyze the reasons for differences in the amount of demolition.To provide more practical， accurate， credible information site housing units for overall construction of grid project， thereby reducing the difficulty of coordination， in order to solve the problems left over by the later provides the basis， help to improve the construction level of the power grid， has the vital significance to the implementation of lean management.

Key words:extra-high voltage； construction management； unmanned-planeaerial photography；management and control system.