劉 凱，惠 偉

（西安市勘察測(cè)繪院，陜西 西安 710048）

1 利用三維模型進(jìn)行規(guī)劃的優(yōu)勢(shì)

（1）反映地物全面，視覺效果逼真。常用的影像數(shù)據(jù)大多只有地物頂部的信息特征，缺乏地物側(cè)面詳細(xì)的輪廓及紋理信息，無法全方位的進(jìn)行現(xiàn)狀分析。三維模型是帶有逼真紋理貼圖的模型，模型要素全面，給人帶來身臨其境之感，是現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)還原。利用三維模型進(jìn)行現(xiàn)狀分析，能夠全面的了解地物，并快速準(zhǔn)確的完成現(xiàn)狀分析。

（2）成本低，效率高。傾斜攝影測(cè)量通過飛行器采集傾斜影像，通過軟件計(jì)算自動(dòng)生成三維模型，其生產(chǎn)效率可以達(dá)到每平方公里費(fèi)時(shí)三小時(shí)，即50平方公里可以在一周之內(nèi)生產(chǎn)完畢，極大的減少了人工的投入，成本大大降低。此外，僅僅依靠實(shí)地調(diào)研很難收集到詳實(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，例如閑置房屋、土地的數(shù)量、面積等，利用三維模型進(jìn)行規(guī)劃，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研次數(shù)的同時(shí)，在規(guī)劃時(shí)通過三維模型對(duì)地物進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察并計(jì)算量取所需要的準(zhǔn)確信息，提高了工作效率，增加了規(guī)劃的可信度[1]。

（3）高精度，高分辨率。傾斜攝影測(cè)量自動(dòng)化建模經(jīng)過多視角影像的幾何校正、聯(lián)合平差等處理運(yùn)算后生成基于影像的超高密度點(diǎn)云，點(diǎn)云經(jīng)過抽稀后生成的三角網(wǎng)模型再自動(dòng)貼合拍攝的傾斜影像，最后生成高精度和高分辨率的三維模型。加之無人機(jī)航攝時(shí)搭載有高精度的定位設(shè)備，再通過地面控制點(diǎn)的輔助，其平面和水平誤差可控制在20～30cm，甚至在15cm 之內(nèi)，達(dá)到大比例尺地圖的精度要求。

2 研究區(qū)域概況

甘肅省天水市秦州區(qū)秦嶺鄉(xiāng)梁家門村隸屬于天水市，位于秦嶺鎮(zhèn)南部，屬秦巴山區(qū)西秦嶺北緣。東鄰牡丹鎮(zhèn)轉(zhuǎn)咀村，南鄰秦嶺鎮(zhèn)斜坡村，西鄰秦嶺鎮(zhèn)大莊村，北鄰秦嶺鎮(zhèn)龍集寨村，距鎮(zhèn)政府5km，平均海拔1690m。全村行政面積約2km2（約3000 畝）,共有3 個(gè)村民小組、223 戶1009 人。梁家門村山高坡陡，地形高度密集坡度大，高低落差大。

3 數(shù)據(jù)獲取與處理

3.1 數(shù)據(jù)獲取

（1）獲取方式。采用無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量對(duì)角線飛行方式，即“三架次”飛行方式[2]。三架次包括一次鏡頭垂直攝影，兩次航線相差180°的傾斜攝影，這種飛行模式非常適合梁家門這種建筑物分散且建筑高度低的區(qū)域，最終建立的三維模型無論是精度還是清晰度都足以滿足本次規(guī)劃。與傳統(tǒng)的“五架次”飛行模式相比，“三架次”的飛行模式在地物構(gòu)造簡(jiǎn)單且分散的區(qū)域節(jié)約了外業(yè)飛行，并且由于飛行架次少，數(shù)據(jù)量小，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的時(shí)間也會(huì)隨之減少。此外，梁家門村面積較小，并且模型數(shù)據(jù)主要用于規(guī)劃，所以無需布設(shè)像控點(diǎn)，從而提高作業(yè)效率[3]。

（2）飛行系統(tǒng)選擇。實(shí)驗(yàn)區(qū)域是一個(gè)面積較小的村莊，輕小型旋翼無人機(jī)和單鏡頭的飛行系統(tǒng)除了能夠完全滿足飛行要求外，還具備便于攜帶、安全系數(shù)高、操作方便以及價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，因此梁家門村的航拍數(shù)據(jù)采用大疆精靈4Pro 單鏡頭無人機(jī)最為合適。

（3）相關(guān)參數(shù)?？紤]到梁家門村地勢(shì)起伏較高，因此無人機(jī)起航點(diǎn)選在村子高差的中間位置，如此既可以滿足無人機(jī)起飛后能盡快到達(dá)開始航拍點(diǎn)，保證無人機(jī)充分飛行時(shí)間，也能保證地勢(shì)低的地方航拍照片的清晰度。結(jié)合建筑物之間的間距和建筑物高度，通過計(jì)算得到傾斜飛行時(shí)最合適的云臺(tái)傾角為45°[4]，保證能夠全面拍攝到建筑物的側(cè)面信息。主要飛行參數(shù)見表1。

表1 主要飛行參數(shù)

3.2 數(shù)據(jù)處理

采用Smart3D 軟件建立三維模型，是因?yàn)镾mart3D 導(dǎo)航式數(shù)據(jù)處理流程簡(jiǎn)單快捷，此外，Smart3D 可以生產(chǎn)多樣化的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，比如三維模型、DOM 正射影像、點(diǎn)云數(shù)據(jù)、可以被第三方軟件編輯的TIN 三角網(wǎng)模型等等，因此梁家門村的航拍數(shù)據(jù)采用Smart3D 軟件進(jìn)行建模[5]。利用Smart3D制作正射影像，主要處理流程有影像數(shù)據(jù)的整理、建立工程、導(dǎo)入影像、設(shè)置相關(guān)參數(shù)、提交空三任務(wù)，利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成梁家門村正射影像和局部三維模型如圖1、圖2 所示。

圖1 梁家門村正射影像圖

圖2 梁家門村局部三維模型

4 現(xiàn)狀與規(guī)劃研究

4.1 現(xiàn)狀圖制作與分析

結(jié)合影像對(duì)村內(nèi)的房屋、耕地、道路、河流等地物進(jìn)行表示，制作梁家門村現(xiàn)狀圖如圖3 所示，利用現(xiàn)狀圖結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研對(duì)梁家門村進(jìn)行分析如下：

圖3 梁家門村現(xiàn)狀圖

（1）水文：村內(nèi)有一條中峪溝河橫穿整村。

（2）土地資源：全村行政面積約2km2（約3000畝），其中耕地約1998 畝，人均耕地約1.8 畝，實(shí)際耕種約1000 畝，閑置耕地約998 畝，已流轉(zhuǎn)耕地約350 畝。

（3）森林資源：山地面積約2000 畝，森林覆蓋率約40%。其中，生態(tài)公益林約800 畝。

（4）基礎(chǔ)設(shè)施情況：村內(nèi)有小賣鋪三處；榨油房一處；磨坊一處；電商房一處；紙火房一處；銀行（ATM）一處；村內(nèi)主干道為水泥路，村內(nèi)巷道全部硬化到戶；戶戶通電；兩座便民橋；活動(dòng)器械若干。

（5）人口情況：梁家門村常住人口241 人，其中60 歲及以上193 人，占80.1%；青壯年勞動(dòng)力40人，占16.6%；18 歲及以下8 人，占3.3%。村內(nèi)家庭構(gòu)成以留守老人家庭為主，并且近年來留守老人的數(shù)量不斷增加。外出流動(dòng)人口768 人，占全村人口76.1%，主要流向秦州區(qū)，從事行業(yè)主要為務(wù)工。

4.2 規(guī)劃研究

國(guó)家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃（2018－2022 年）中對(duì)梁家門村這種仍將存續(xù)的一般村莊，要求規(guī)劃時(shí)在原有規(guī)模基礎(chǔ)上有序推進(jìn)改造提升，保護(hù)保留鄉(xiāng)村風(fēng)貌，建設(shè)宜居宜業(yè)的美麗村莊，讓鄉(xiāng)村居民過上更舒適的生活。梁家門村雖然有良好的生態(tài)環(huán)境和秀美的自然風(fēng)光，但是村莊內(nèi)部環(huán)境臟亂差，本文對(duì)梁家門村的規(guī)劃方向是對(duì)現(xiàn)在村莊的修復(fù)和整理，在保留村莊原有自然景觀的基礎(chǔ)上，采取因地制宜的方法，為村民打造詩(shī)意閑適的人文環(huán)境和居住環(huán)境，提升村民日常生活的幸福感[6-10]。本文具體規(guī)劃內(nèi)容包括：

（1）便民橋規(guī)劃：充分尊重民意，對(duì)原有橋梁進(jìn)行改造升級(jí)并增添新橋梁；

（2）公廁規(guī)劃：依據(jù)服務(wù)人口及服務(wù)區(qū)域性質(zhì)布設(shè)兩處公廁；

（3）充分用陡坎與路中間空地區(qū)域、未利用地和廢棄宅基地建設(shè)兩處停車場(chǎng)，方便外來車輛和本村車輛停放；

（4）道路及陡坎改造：道路主干道改造側(cè)重于美化村容村貌；基道改造側(cè)重于方便村民日常生活；美化類陡坎土質(zhì)堅(jiān)硬，只需做部分清理，進(jìn)行加固，制作成文化墻；滑坡類陡坎先進(jìn)行消除，制作擋土墻，然后再進(jìn)行美化，制作文化墻；

（5）電力線規(guī)劃：對(duì)于村民私拉亂拉的線路先進(jìn)行拆除按照“入地、入管、貼墻、捆扎”的原則進(jìn)行全面整治和改造；

（6）排水規(guī)劃：以現(xiàn)有排水渠為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)際地形情況，以村內(nèi)道路網(wǎng)為依托，利用重力排水，對(duì)原排水渠進(jìn)行補(bǔ)充升級(jí)；

（7）柴草堆規(guī)劃：為村民設(shè)立專門的柴草堆放處，動(dòng)員燒柴草的用戶，將柴草搬走遠(yuǎn)離房屋，放在村莊規(guī)劃的專門柴草堆放處；

（8）垃圾桶規(guī)劃：結(jié)合村莊的地形地貌和住戶的分布，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)了村莊垃圾桶的分布位置。位置基本集中在道路的十字交叉口，每個(gè)垃圾桶間距大約為100m，達(dá)到了大約6 戶共同使用一個(gè)垃圾桶；

（9）路燈規(guī)劃：綜合考慮到梁家門村的現(xiàn)狀和規(guī)劃要求，梁家門村計(jì)劃增設(shè)40 個(gè)太陽(yáng)能路燈。主要增設(shè)在主路、活動(dòng)廣場(chǎng)，布設(shè)間距較可能達(dá)到每30m 一個(gè)，并采用交錯(cuò)式安置方法；

（10）閑置宅基地規(guī)劃：主要以修繕、美化、復(fù)綠的方式，將閑置的宅基地庭院內(nèi)部進(jìn)行清理，改造成各種綠地、花壇。對(duì)于閑置公共房屋，設(shè)計(jì)為進(jìn)行榨油、磨面、土豆粉生產(chǎn)的梁家門村生產(chǎn)空間，集中進(jìn)行這些生產(chǎn)活動(dòng)，既便于管理，又方便村民。規(guī)劃總圖如圖4 所示。

圖4 梁家門村規(guī)劃總圖

5 總結(jié)

本文通過無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)獲取了梁家門村的影像數(shù)據(jù)，利用三維模型和相關(guān)調(diào)研數(shù)據(jù)制作了梁家門村的規(guī)劃底圖并進(jìn)行了現(xiàn)狀分析，最終從十個(gè)方面對(duì)梁家門村進(jìn)行了規(guī)劃。無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在梁家門村這種地處偏遠(yuǎn)山區(qū)、地勢(shì)復(fù)雜的鄉(xiāng)村規(guī)劃中，達(dá)到了事半功倍的效果。