多旋翼无人机倾斜摄影技术助力土地储备潜力精准分析

马林,孙勇,田家宽

(1.济南市土地储备中心，山东 济南 250101；2.济南市勘察测绘研究院，山东 济南 250101)

0 引言

改革开放至今，我国经历了快速城镇化发展过程，以往对于城市土地的开发过于注重数量与规模，造成了城市用地的过度增加与膨胀[1]。党的十九大以来，我国经济由高速度增长向高质量发展转变，国家建设用地的使用政策也随之发生一定变化，高效集约利用土地在城市发展中的地位日趋重要[2-3]。随着城市化水平的提升，城市土地开发利用向精细化、集约化方向发展，土地储备的统筹管理与精准调控成为优化土地资源配置、盘活低效存量用地、落实城市发展规划的重要途经[4-5]。

2018年山东省实行新旧动能转换，发展新产业、新动能，积极推动山东省各城市高质量建设发展。济南市作为山东省省会城市，肩负新旧动能转换示范先行的历史使命。为优化城市布局、推动城市高质量发展，济南市2021年发布了《关于加强土地储备市级统筹的意见》和《济南市土地储备办法》，要求加强土地储备统一管理，强化市政府对土地一级市场的控制，充分发挥土地储备在城市发展中的调控作用。本文拟通过综合应用倾斜摄影、地理信息、遥感等技术手段，以自然资源空间数据为底板，开展土地储备潜力精准分析工作，探索实现市级统筹土地储备资源的关键路径与技术方案。

1 多旋翼无人机应用于土地储备精准分析的优势

1.1 传统土地储备模式面临的困难

传统的土地储备工作模式通常是由各区县、投融资平台、街道以及园区等主体通过走访调查对拟储备土地进行上报、组织具体实施；测绘单位测绘统计土地面积、建筑体量；评估师现场了解情况、评估收储拆迁成本；整个过程需要反复前往现场、人工测量评估效率低、土地收储散乱。在统筹全市土地储备资源时采用这种模式存在很多弊端，比如需要消耗大量的人力、物力，难以摸清市区土地储备潜力资源、掌握土地储备潜力[6]。

1.2 倾斜摄影测量技术

倾斜摄影测量技术作为近年来获取地理信息的新兴手段，其基于传感器从不同角度进行数据采集，获取各种数据信息[7]。特别是以多旋翼无人机为载体的倾斜摄影测量技术，凭借着机动灵活、快捷高效、操作便捷等特点，能快速高效的获取海量数据信息，构建的实景三维模型能够真实可靠地反应地面客观情况，被广泛应用于城市更新[8-9]、地形图测绘[10-11]、城市三维建模[12-13]、房地一体确权[14-15]等领域。

为了解决统筹全市土地储备工作中覆盖范围广、工程规模大、程序复杂、需要消耗大量的人力物力等难题，本文基于多旋翼无人机倾斜摄影测量和空间地理信息技术，结合第三次国土调查、土地利用总体规划、控制性详细规划等数据，提取土地储备潜力区，获取潜力区三维实景模型，在满足测绘精度要求的同时，提高土地储备前期可行性分析、土地收储信息采集以及土地储备成本收益分析的工作效率、准确性和全面性。

2 土地储备潜力精准分析方案设计

2.1 地理信息技术统筹识别土地储备潜力区

运用地理信息与遥感技术，利用自然资源与规划大数据[16]，从空间维度开展土地储备潜力区分析与调研，原则上将市域内国土空间规划确定为建设用地的土地全部纳入市级土地储备统筹范围，按照区位、性质、现状、权属、用途等因素进行分类，结合土地征收、收储以及供应等资料，初步分析划定可收储的潜力地块，其流程如图1所示。

图1 土地储备潜力区识别流程

具体步骤如下：

(1)提取允许建设区域。

根据城市规划和土地利用总体规划剔除禁止建设区域、限制建设区以及非建设区域，得到允许建设区域。

(2)划分国有土地和集体土地。

在允许建设区域内，依据第三次国土调查成果，根据地块权属性质，划分为国有土地和集体土地。

(3)国有土地内规划经营性建设用地识别。

在国有土地范围内，对控制性详细规划数据确定的经营性建设用地进行识别，即规划为居住用地、商业服务业设施用地的类型，得到经营性建设区域。

(4)规划经营性建设用地潜力区域分析。

楼层较高的建筑和成片住宅土地收储成本较高且再开发潜力较小，因此，剔除用地现状符合规划的地块，得到存量建设用地土地储备潜力区域。

(5)集体土地内土地储备潜力区划分。

针对“两规”确定可用于城市建设的集体土地，依据土地建设情况，筛选农用地、未利用地作为新增建设用地土地储备潜力区。在中心城区范围内，筛选集体建设用地作为城中村土地储备潜力区。

(6)提取未供地区域。

为保证储备地块与供地计划相衔接，梳理近几年来该区域内已供地的项目地块，与整个区域土地进行比较，取其差值，得到未供地区域。

2.2 实景三维模型构建助力前期可行性研究

针对初步划定的可收储潜力地块，需要对地块及其周边的基本情况进行了解，从而初步判断其收储的可行性。传统的前期可行性分析，不仅需要土地储备工作人员反复前往现场踏勘，而且在探勘过程中很容易遗漏现场死角，无法便捷、直观、全方位的进行分析研判。基于多源遥感手段，在利用高清遥感影像对潜力区域进行初步研判、选取重点对象的基础上，利用多旋翼无人机对重点关注区域进行倾斜摄影测量，生成实景三维模型及相关成果，其流程如图2所示。

图2 实景三维模型构建流程图

依据三维实景模型可以对潜力区的利用现状、结构形态、场地条件以及周边环境等情况全方位“线上考察”，从而大大提高地块可行性分析的工作效率，形成“云上看地”新模式，同时也为后续工作提供数据支撑，如图3所示。

图3 三维实景模型“云上看地”新模式

2.3 建筑房屋信息采集与土地现状情况统计

在前期可行性分析的基础上，需掌握储备潜力区内的地物现状的详细数据，为后续土地收储成本测算提供数据支撑。传统的建筑物信息采集工作外业人工采集繁琐、劳动强度大、存在成本高昂、作业周期长、数据作业格式不统一的劣势，且更新缓慢，无法及时有效的完成工程快速建设的工作需要。根据前期生产的三维实景模型和正射影像数据，采用二三维联动一体化测图模式，通过裸眼三维测图技术[17-18]，利用EPS软件内业勾绘现状建筑物轮廓，其效果如图4所示。在识别建筑结构与建筑层数的同时，结合第三次国土调查成果，分结构、分权属性质统计建筑面积与土地面积，可为土地储备收储成本的测算提供建筑体量信息，提高收储成本测算的准确性，具体信息如表1所示。

图4 EPS平台二三维联动一体化测图模式

表1 建筑物属性信息

2.4 土地储备成本收益精准分析

在土地储备实际工作中，不是所有具备土地储备潜力的地块都能够实现收储，需根据实际情况综合考虑多方面因素择优储备。为深度挖掘土地储备潜力区情况，研究根据建筑信息采集成果结合城市控制性详细规划、城市基准地价图、近期土地出让价格等资料，测算提升其经济效益的土地储备经济潜力。从收储成本和收储价值两个方面，逐地块综合分析梳理，进一步细化潜力区的可实施性，具体流程如图5所示。

图5 土地储备成本收益精准分析流程

3 济南市土地储备潜力精准分析案例

3.1 项目概述

济南市为提高土地储备，优化设计上述土地储备潜力精准分析方法，在济南市国民经济与社会发展规划和国土空间规划框架基础下，以第三次国土调查、土地利用总体规划、城市总体规划、控制性详细规划等数据为基础，利用地理信息技术对市辖十区(历下区、市中区、槐荫区、天桥区、历城区、长清区、章丘区、济阳区、莱芜区以及钢城区)土地储备潜力区进行了识别与提取，从而明确可储备土地资源的总量及分区情况，其潜力区分布如图6所示。由于分析区域覆盖范围广，本次仅以天桥区顺河高架路西侧、老津浦东侧地块作为案例进行介绍。

1--住宅用地潜力区；2--商服用地潜力区；3--城中村潜力区；4--新增建设用地潜力区图6 济南市市辖区范围内土地储备潜力区分布图

3.2 多旋翼无人机倾斜摄影测量

本次倾斜摄影测量采用大疆精灵3advance多旋翼无人机获取潜力区图像数据，为保证三维模型的精度，根据潜力区范围划定航飞区域，埋设2个校核点和5个地面控制点，设定100 m的航飞高度，85%的航向、旁向重叠度，10m/s的飞行速度，自动规划飞行航线，最终完成倾斜摄影数据采集工作。

利用Context Capture Center软件[19-20]，在集群式分布处理环境下通过数据预处理、数据导入、空中三角测量、三维重建等过程完成三维实景模型的构建，其效果如图7所示。通过地块三维实景模型可以全方位“线上”了解潜力区的情况，地块上建筑物基本以矮旧工业、物流仓储厂房为主，建筑布局散乱、土地节约集约水平较低，周边居民区、商业配套设施完善，适宜进行土地收储改造提升。

图7 顺河高架路西侧、老津浦东侧地块三维实景模型

3.3 建筑信息采集

EPS地理信息工作站中的航测模块是集采、编、库、更新一体化的测图系统。在EPS中对潜力区三维实景模型的建筑轮廓进行勾绘，对建筑结构、建筑层数以及建筑用途进行识别，并将图形、属性一体化存储和管理，其效果如图8所示。通过统计梳理，XCXQ地块建筑面积54.47hm2，现状建筑容积率0.73，土地利用效率低，不满足土地高效集约利用要求，符合土地储备要求。

3.4 土地储备成本收益精准分析

土地储备成本收益分析是土地储备项目实施的重要前提。依据《济南市土地储备办法》《济南市国有建设用地使用权收回补偿标准》等文件标准，利用第三次国土调查、房屋建筑信息、城市基准地价图、近期土地收储等资料测算土地收储成本，具体公式如式(1)：

S=S1+S2+S3+S4

(1)

式中：S为潜力区土地收储成本，S1为国有建设用地使用权收回补偿，S2为国有土地上房屋征收补偿，S3为集体土地征收补偿，S4为集体土地上房屋征收补偿。

同时依据城市控制性详细规划、近期土地供应等数据测算土地出让收益，具体公式如式(2)：

W=W1+W2+…+Wn

(2)

式中：W为潜力区土地出让价款，n为以控制性详细规划划定的地块数量，Wn为地块n的土地出让价款。

经过对该地块数据的前期收集与分析，其占地面积74.8hm2，土地利用现状以工业、物流仓储用地为主，城市规划以住宅、商服用地为主、配有部分教育用地。通过经济测算分析，顺河高架路西侧、老津浦东侧地块土地集约利用水平低、资源利用效率差、建筑布局散乱，土地收储成本与难度适中，可通过市级主导土地储备工作，充分发挥土地价值，实现土地资源的合理利用。

3.5 档案资料管理

在土地资源管理中，依据多旋翼无人机生产的全景图片、航测影像以及三维实景模型等资料，将其与土地利用状况、规划条件等信息进行有效地整合，能够高效地掌握土地整体信息，辅助商务决策，使得招商引资项目高效落地。同时，实景三维模型记录了土地收储工作的发展变迁，对于土地储备全生命周期管理提供数据支撑，提升土地储备资源管理效率。

4 结论

土地储备潜力精准分析对于实现调控全市土地市场、合理配置土地资源、推动土地供给侧结构性改革、服务城市高质量发展建设具有重要意义。与传统土地储备工作模式相比，将多旋翼无人机应用于土地储备市级统筹工作中，综合应用倾斜摄影测量、三维实景建模、遥感和地理信息等技术设计土地储备潜力精准分析方案，开展济南市土地储备潜力精准分析工作，大大减少了外业调查工作，节省了大量的人力与物力，探索出了行之有效的统筹土地储备资源的关键路径与技术方案，达到了研究目的。

(1)基于地理信息与遥感技术，充分利用第三次国土调查、城市规划、高清遥感影像等数据，构建土地储备潜力区选取模型，全面、系统的摸清了全市土地储备潜力区域分布。

(2)基于倾斜摄影测量等新型基础测绘技术，构建土地储备潜力区域三维实景模型，完成区域内建筑信息采集，辅助前期土地收储可行性研究、提高收储成本测算精度，拓展了三维实景模型的应用，实现了“云上看地”新模式。

(3)结合土地现状用途、权属及规划情况，从土地收储成本和土地出让收入两个方面综合测算土地储备经济价值，为土地储备决策提供数据参考，提升土地储备资源管理效率，助力土地储备向“大组团”“大片区”方向发展。