遙感輔助城市違法建筑監(jiān)察研究與實踐

王小攀，袁 超，胡 艷，羅 鼎，錢 進(jìn)

（1.重慶市地理信息中心，重慶 401121）

遙感輔助城市違法建筑監(jiān)察研究與實踐

王小攀1，袁 超1，胡 艷1，羅 鼎1，錢 進(jìn)1

（1.重慶市地理信息中心，重慶 401121）

詳細(xì)探討了重慶市利用遙感技術(shù)查處違法建筑在工作機(jī)制、工作模式、關(guān)鍵技術(shù)等方面的創(chuàng)新，有效提升了重慶市城鄉(xiāng)規(guī)劃管理工作效率。

違法建筑；遙感；城鄉(xiāng)規(guī)劃管理

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，在利益驅(qū)動和法不責(zé)眾的錯誤思想誤導(dǎo)下，違法建筑情況日益嚴(yán)重，一旦未得到有效監(jiān)管，違法搭建就相繼出現(xiàn)。為進(jìn)一步強(qiáng)化城市規(guī)劃對城鄉(xiāng)建設(shè)的引導(dǎo)和調(diào)控作用，健全城市規(guī)劃建設(shè)的監(jiān)督管理制度，改善城市秩序、促進(jìn)城市和諧，對違反城市規(guī)劃管理以及對城鄉(xiāng)建設(shè)秩序和公共安全造成了嚴(yán)重侵害的建設(shè)行為必須出土就拆、冒頭就打，積極做好城市管理工作，將違法建設(shè)行為遏制在萌芽狀態(tài)，維護(hù)規(guī)劃的嚴(yán)肅性和權(quán)威性。

遙感具有客觀、準(zhǔn)確、覆蓋面廣和時效性高等特點。采用遙感手段發(fā)現(xiàn)和查處違法建筑，為規(guī)劃監(jiān)察執(zhí)法工作提供了一種有效的技術(shù)手段。重慶市積極探索采用遙感技術(shù)查處違法建筑的工作體系，不斷提高城市管理和服務(wù)水平，開創(chuàng)“衛(wèi)星為主，無人機(jī)為輔”的違法建筑查處新模式。本文以重慶市為實驗區(qū)，探討了重慶市利用遙感手段查處違法建筑在工作機(jī)制、工作模式以及關(guān)鍵技術(shù)方面的創(chuàng)新，為輔助城鄉(xiāng)規(guī)劃管理工作提供支撐。

1 工作機(jī)制

從市級層面，重慶市成立了主城區(qū)違法建筑整治工作指揮部，全面統(tǒng)籌協(xié)調(diào)主城區(qū)城鄉(xiāng)違法建筑整治工作。組織建立了重慶市違反城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)舉報信息系統(tǒng)，廣泛搜集違法建筑信息。通過基層工作人員走訪、市民電話舉報、技術(shù)單位遙感技術(shù)監(jiān)察來發(fā)現(xiàn)違法建筑，實行全市違法建筑督察同一平臺統(tǒng)一管理。

同時，在市規(guī)劃局組織下，全面開展重慶市違法建筑遙感監(jiān)察工作。以高分辨率遙感影像為基礎(chǔ)，以地理信息技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、計算機(jī)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為依托，綜合遙感監(jiān)測、移動巡查、群眾舉報等手段，構(gòu)建重慶市 “天上看、地上巡、網(wǎng)上查”的違法建筑遙感監(jiān)察執(zhí)法模式，逐步完善并形成“一查，二認(rèn)，三管”的違法建筑遙感監(jiān)察執(zhí)法工作“三步走”工作體系，如圖1所示。

圖1 重慶市違法建筑遙感監(jiān)察執(zhí)法“三步走”工作機(jī)制

“一查”，利用衛(wèi)星遙感、無人機(jī)、街景測量車等覆蓋全面、時效性高等特點，結(jié)合高精度地址匹配技術(shù)、自動變化監(jiān)測技術(shù)等手段發(fā)現(xiàn)違法建設(shè)行為，為進(jìn)一步跟蹤查處違法建筑做鋪墊。利用不同分辨率的遙感影像，實現(xiàn)多尺度城市規(guī)劃遙感監(jiān)管。

“二認(rèn)”，遙感影像監(jiān)測到的疑似違法建筑通過內(nèi)業(yè)監(jiān)測、比對規(guī)劃資料并進(jìn)行大數(shù)據(jù)時空關(guān)聯(lián)核實后，經(jīng)外業(yè)調(diào)查或無人機(jī)航拍取證，認(rèn)定違法建筑行為。在此過程中，盡可能減少人工干預(yù)量，融合規(guī)劃管理信息（土地利用、規(guī)劃許可、竣工圖等）與綜合地理信息（高分影像、道路、建筑物、地名POI等）的大數(shù)據(jù)時空關(guān)聯(lián)的核查工作方法，排除符合規(guī)劃的城市建設(shè)。

“三管”，結(jié)合其他資料獲取違法建筑的面積、地址、建筑用途、類型、修建年份等相關(guān)屬性資料，形成違法建筑數(shù)據(jù)庫，納入違法建筑綜合管理數(shù)據(jù)庫。同時，開展重慶市違法建筑遙感監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)研究，實現(xiàn)違法建筑統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化管理。通過對比遙感影像，實現(xiàn)對存量違法建筑消化情況的監(jiān)管，促進(jìn)城市規(guī)劃監(jiān)管長效機(jī)制的建立。

2 工作模式

衛(wèi)星遙感影像監(jiān)測的優(yōu)勢有宏觀性、覆蓋區(qū)域大、時相一致、成本低等特點，有利于掌握宏觀層面所有違法建筑情況，依法從快處理，節(jié)約監(jiān)察執(zhí)法的成本[1,2]。衛(wèi)星遙感影像受硬件、數(shù)據(jù)傳輸條件的約束，空間分辨率會有一定的限制。相對于衛(wèi)星獲取遙感影像，無人機(jī)技術(shù)具有以下特點：

1）空間精度更高。受分辨率和影像質(zhì)量的影響，衛(wèi)星遙感影像難以分辨與原建筑風(fēng)格、結(jié)構(gòu)、材料類似且面積較小的違法建筑。無人機(jī)低空拍攝時，一般在幾十米左右的低空飛行，能夠獲更高分辨率的遙感影像，而且大氣層、電離層影響較小，影像成像清晰，質(zhì)量更高。衛(wèi)星遙感影像與無人機(jī)遙感影像對比如圖2所示。

圖2 高分辨率衛(wèi)星遙感影像與低空無人機(jī)遙感影像對比

2）時效性更強(qiáng)。無人機(jī)更簡單、便攜，不受起飛條件限制，能夠根據(jù)需要進(jìn)行周期性、長期性監(jiān)測。解決了發(fā)現(xiàn)不及時、取證困難的問題，充分發(fā)揮無人機(jī)的優(yōu)勢，實現(xiàn)對違法建筑的有效監(jiān)管，將違法建筑遏制在萌芽狀態(tài)。

3）可搭載不同傳感器，滿足不同的需求。搭載單鏡頭全幅式數(shù)碼相機(jī)可以滿足一般影像拍攝，生成正射影像；搭載高光譜成像儀采集高光譜影像，能夠較好地識別違法建筑材質(zhì)的細(xì)微差別；搭載視頻拍攝儀，獲取動態(tài)信息視頻記錄，完成違法建筑建設(shè)取證；搭載多鏡頭相機(jī)，可快速采集和生產(chǎn)地面真實三維影像，讓違法建筑無處遁形[3]，如圖3所示。

違法建筑遙感監(jiān)察采用以“衛(wèi)星為主，無人機(jī)為輔”的模式，一方面充分發(fā)揮衛(wèi)星遙感宏觀性、大范圍、成本低的特點，另一方面發(fā)揮無人機(jī)靈活、機(jī)動的特點，結(jié)合日常巡查、公眾舉報、社區(qū)反饋，對一些重點違章、違建現(xiàn)象頻發(fā)的區(qū)域加大監(jiān)察頻率，實現(xiàn)違法建筑及時取證、及時監(jiān)管，提升規(guī)劃監(jiān)察執(zhí)法“事前主動防范”的能力。

圖3 無人機(jī)多角度拍攝三維立體影像

3 技術(shù)流程

3.1 總體技術(shù)流程

違法建筑遙感監(jiān)察總體技術(shù)流程如圖4所示，主要分為4個部分：高分遙感影像處理、新增違法建筑遙感監(jiān)測、存量違法建筑消除監(jiān)察以及綜合違法建筑數(shù)據(jù)庫建設(shè)。

圖4 重慶市違法建筑遙感監(jiān)察技術(shù)流程圖

針對新增違法建筑遙感輔助監(jiān)測，首先要完成高分影像正射糾正，制作合格的DOM工作底圖；其次，利用現(xiàn)有歷史高分影像，通過基于空間結(jié)構(gòu)特征的多時相影像變化檢測技術(shù)[3-4]，提取違法建筑疑似圖斑，然后將提取出的疑似圖斑與規(guī)劃審批資料數(shù)據(jù)進(jìn)行空間關(guān)聯(lián)，核查疑似圖斑涉及建設(shè)項目是否違法；最后，通過現(xiàn)場核實，對違法建筑疑似圖斑的違法情況進(jìn)行認(rèn)定，記錄違法建筑的屬性特征，并納入違法建筑綜合信息庫統(tǒng)一管理。

針對存量違法建筑消除情況監(jiān)察，首先將臺賬資料通過地址匹配技術(shù)進(jìn)行空間定位，明確存量違法建筑所在位置；其次對比現(xiàn)有高分影像，監(jiān)察存量違法建筑的拆除情況；最后，完善存量違法建筑的相關(guān)屬性，記錄拆除情況及拆除年份，并納入違法建筑綜合信息庫。同時，做好違法建筑數(shù)據(jù)庫的維護(hù)與管理工作。

3.2 違法建筑遙感監(jiān)察

1）復(fù)雜山地環(huán)境的遙感影像快速處理。遙感影像是保障違法建筑遙感監(jiān)察的重要基礎(chǔ)資料。重慶市屬于典型的山地環(huán)境，影像獲取和處理都存在很多困難。山地多云霧的氣候特點經(jīng)常導(dǎo)致衛(wèi)星影像獲取困難且分辨率差，較大的地形起伏也造成衛(wèi)星成像存在較多陰影[5-6]。因此，山區(qū)衛(wèi)星影像處理時需要用高精度的數(shù)字高程模型（DEM）進(jìn)行投影差糾正，消除地形變形后得到的衛(wèi)星影像才可以用來制作數(shù)字正射影像圖（DOM）[7]。山地區(qū)域想要獲取現(xiàn)勢性強(qiáng)、精度高的DEM也較困難。因此，如何快速獲取高質(zhì)量遙感影像是實現(xiàn)違法建筑遙感督察工作的當(dāng)務(wù)之急。在遙感影像處理流程上，采用了先融合后正射糾正的處理流程，優(yōu)化薄云去除、投影差改正以及變形糾正方法，建立適用于復(fù)雜山地環(huán)境的遙感影像處理流程，有效克服山地區(qū)域云霧、地形等因素的影響，實現(xiàn)遙感正射影像快速生產(chǎn)[8]。遙感影像快速處理流程如圖5所示。

圖5 復(fù)雜山地環(huán)境下的遙感影像快速處理流程

2）高精度地址匹配技術(shù)。傳統(tǒng)違法建筑信息管理方式是臺帳登記表，這種方式不利于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析，而且違法建筑沒有空間位置信息，難以進(jìn)行變化監(jiān)測。通過高精度地址匹配技術(shù)，實現(xiàn)臺賬資料的空間落位，將登記表形式記載的違法建筑進(jìn)行空間落位，形成空間點位并掛接相關(guān)屬性信息，實現(xiàn)違法建筑空間化、定量化監(jiān)測。打破傳統(tǒng)違法建筑管理方式，實現(xiàn)了違法建筑空間數(shù)據(jù)管理，方便了執(zhí)法人員對違法建筑變化情況的監(jiān)測。

3）移動GIS的違法建筑外業(yè)核查信息系統(tǒng)。將內(nèi)業(yè)核查得到的疑似違法建筑圖斑、高分遙感影像與移動終端進(jìn)行集成，構(gòu)建基于移動GIS的城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)察執(zhí)法信息系統(tǒng)[9]，實現(xiàn)了外業(yè)核查實時性、無紙化、一鍵式操作，方便了違法建筑的現(xiàn)場定位、搜尋、拍照、視頻以及錄音取證，動態(tài)追蹤和統(tǒng)計違法建筑。違法建筑外業(yè)核查移動終端如圖6所示。

圖6 基于移動GIS的違法建筑外業(yè)核查

4 結(jié) 語

遙感監(jiān)測輔助城鄉(xiāng)規(guī)劃督察利用地理信息技術(shù)將臺賬資料中違法建筑的地名地址與遙感影像進(jìn)行空間位置匹配，實現(xiàn)違法建筑的空間定位，徹底顛覆了違法建筑“紙”上談兵的歷史；同時，利用不同時期遙感影像的變化監(jiān)測，實現(xiàn)新增違法建筑“疑似圖斑”提取；通過與規(guī)劃審批系統(tǒng)對接，實現(xiàn)對“疑似圖斑”違法性自動核查，大大減少了外業(yè)巡查人員的工作量；核實認(rèn)定的違法建筑納入違法建筑綜合信息庫，進(jìn)行統(tǒng)一管理和查處，有效提高了城鄉(xiāng)規(guī)劃管理的效率。

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B

1672-4623（2016）06-0101-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.06.034

王小攀，碩士，研究方向為遙感影像分析與應(yīng)用。

2016-03-15。

項目來源：住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部研究開發(fā)資助項目（2015-K8-010）；地理空間信息工程國家測繪地理信息局重點實驗室資助項目（201404）。