基于遙感與GIS的違法違規(guī)建筑監(jiān)管空間信息平臺建設(shè)

趙華成

(福州市勘測院 福建福州 350108)

0 引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，城鄉(xiāng)面貌日新月異。與此同時，市縣城鄉(xiāng)結(jié)合部的違法建設(shè)越來越突出，違法搭建、改建、擴建屢禁不止。違法建設(shè)對城市建設(shè)和發(fā)展有很大危害，是一直困擾城市發(fā)展前進的難題[1]。為掌握城市的變化，實施有效的管理，各級自然資源與規(guī)劃部門迫切需要掌握城市的違法建筑區(qū)域、非法占地等方面的信息。常規(guī)手段主要依靠市民舉報和人工巡查發(fā)現(xiàn)，確認過程還要與城市規(guī)劃部門進行溝通。因此，往來的信息反饋機制致使拆違工作面臨種種困難，嚴重影響了違法建筑的發(fā)現(xiàn)與處置效率[2]。為切實抓好違法建筑專項治理工作，迫切需要對現(xiàn)有違法建筑查處工作升級，探討方便、實用的違法建筑巡查技術(shù)方法，為摸清違法建筑存量和新增態(tài)勢提供基礎(chǔ)[3-5]。

遙感具有客觀、準確、覆蓋面廣和時效性高等特點[6]，通過遙感變化檢測可方便獲取城市空間地理信息與變化信息，將其用于城市違法建筑的快速監(jiān)測，既高效、經(jīng)濟，還可為執(zhí)法部門提供科學客觀定量的依據(jù)，減少社會矛盾發(fā)生，促進社會和諧發(fā)展。因此，充分利用遙感技術(shù)、GIS技術(shù)，建立違法建設(shè)信息管理平臺，及時共享違法建設(shè)的發(fā)現(xiàn)和查處信息，是逐步實現(xiàn)“天上看、地上查、網(wǎng)上管”的多維防控手段。

基此，本文針對違法違規(guī)建筑監(jiān)管業(yè)務(wù)需求，采用衛(wèi)星遙感技術(shù)作為違法違規(guī)建筑監(jiān)測的重要手段，結(jié)合城市規(guī)劃等專題數(shù)據(jù)資料及現(xiàn)場核實信息，研究構(gòu)建違法違規(guī)建筑監(jiān)管空間信息平臺，為全面摸清城市存量違法界線和發(fā)現(xiàn)新增違法建設(shè)，對違法建設(shè)監(jiān)管工作提供技術(shù)支撐。

1 違法建設(shè)監(jiān)管業(yè)務(wù)分析

1.1 監(jiān)管業(yè)務(wù)需求

(1)摸清存量違建。治理違法違規(guī)建筑(簡稱“違建”)的首要工作是摸清違建“存量”，利用歷史遙感數(shù)據(jù)資料，查清存量違建分布情況，構(gòu)建存量違建臺賬，實現(xiàn)違建“處處清”，輔助制定拆違計劃，強化拆違監(jiān)督力度，提升拆違管理精細化。

(2)增量違建整理分析。依法嚴格整治存量違建的同時，需要有效遏制違建行為，實現(xiàn)增量違建“零增長”，而遏制增量違建的有效方法是加強監(jiān)督力度。因此，需要利用高分辨率遙感衛(wèi)星技術(shù)按雙月監(jiān)測重點區(qū)域新增房屋建筑信息，對該信息進行規(guī)劃數(shù)據(jù)套合分析與人工實地核查，及時發(fā)現(xiàn)增量違建位置、分布、面積及詳細信息，為治理違建提供第一手資料，并據(jù)此整理分析區(qū)縣上報增量違建信息，規(guī)范化處理并入庫更新，才能實現(xiàn)違法建設(shè)的有效遏制，確保違法違規(guī)建筑零增長。

(3)拆違信息整理分析。在掌握存量和增量違建的基礎(chǔ)上，需要制定拆違計劃，及時將區(qū)縣上報拆違信息整理入庫，更新違法建設(shè)臺帳，關(guān)注建筑拆除情況，加強拆違工作監(jiān)管力度，才能督促違法案件快速處置，掌握違法建設(shè)拆違整治進度。

(4)管理機制建設(shè)。違法違規(guī)建筑管理是一項長期持續(xù)性工作，為實現(xiàn)違法違規(guī)建筑增量得到堅決遏制、存量基本整治、長效工作機制形成的目標，需要實現(xiàn)存量違建、增量違建、拆違進度的全流程信息化管理，才能形成違法違規(guī)建筑“閉環(huán)”管理機制，規(guī)范管理流程，提高管理效率，固化管理機制。

1.2 監(jiān)管業(yè)務(wù)流程

執(zhí)法部門開展違法建設(shè)監(jiān)管工作的業(yè)務(wù)流程通常為：收集相關(guān)資料并進行分析，保證資料盡可能可靠和齊全。因此，需要對所收集的各類數(shù)據(jù)進行分析、處理和整合。對比現(xiàn)勢性高的影像和歷史遙感影像，提取建筑物變化圖斑。套合規(guī)劃數(shù)據(jù)進行分析，下發(fā)變化圖斑，進行人工現(xiàn)場實地核查，形成違建臺賬。而利用多源遙感影像數(shù)據(jù)，可以對城市建成區(qū)建筑物進行高頻次動態(tài)監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)新增違建行為。制定拆違計劃，跟蹤結(jié)合現(xiàn)場進度核查，有利于全面掌握違建拆違整治進度，督促違法案件快速處置，如圖10所示。這樣，區(qū)縣按月上報拆違信息，更新違法違規(guī)建筑臺賬，可以形成“發(fā)現(xiàn)變化-規(guī)劃對比-圖斑分發(fā)-管理核實-信息整合-拆違規(guī)劃-任務(wù)分發(fā)-進度監(jiān)管-管理評價”的閉環(huán)管理流程，實現(xiàn)多級信息聯(lián)動機制，形成早發(fā)現(xiàn)、早報告、早整治的管理機制，提升拆違執(zhí)法效能。

圖1 工作流程

1.3 涉及數(shù)據(jù)內(nèi)容

違法建設(shè)監(jiān)管數(shù)據(jù)內(nèi)容，主要包括衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)、建筑物監(jiān)測矢量數(shù)據(jù)、城市管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)、規(guī)劃審批數(shù)據(jù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)，以及現(xiàn)場核查照片數(shù)據(jù)等。其中，城市管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括行政區(qū)劃數(shù)據(jù)、道路數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地形圖數(shù)據(jù)、林業(yè)數(shù)據(jù)、綠地數(shù)據(jù)、社區(qū)網(wǎng)格數(shù)據(jù)、萬米網(wǎng)格數(shù)據(jù)、興趣點數(shù)據(jù)、門樓牌數(shù)據(jù)、城中村改造規(guī)劃數(shù)據(jù)等。利用影像數(shù)據(jù)對比，主要目的在于提取兩期影像建筑物變化圖斑，結(jié)合規(guī)劃數(shù)據(jù)比對和人工現(xiàn)場核查確定存量違法違規(guī)建筑，建立違建臺賬。

2 平臺構(gòu)建及其功能

2.1 總體架構(gòu)

違法違規(guī)建筑監(jiān)管空間信息系統(tǒng)總體架構(gòu)，分為基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層等3個層次,如圖2所示。其中，基礎(chǔ)設(shè)施層是運行的環(huán)境基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)層是平臺運行的基礎(chǔ)，應(yīng)用層是用戶進行業(yè)務(wù)管理的主要內(nèi)容。

圖2 違法違規(guī)建筑監(jiān)管空間信息平臺總體架構(gòu)

基礎(chǔ)設(shè)施層主要由軟件平臺、硬件平臺和網(wǎng)絡(luò)平臺3個部分組成。軟件平臺包括操作系統(tǒng)、GIS平臺、數(shù)據(jù)庫軟件等組成，為系統(tǒng)運行提供基礎(chǔ)軟件支撐服務(wù)。硬件平臺主要由服務(wù)器設(shè)備、展示設(shè)備、移動端設(shè)備和客戶機組成，為系統(tǒng)提供必要的硬件環(huán)境，保證系統(tǒng)的正常運行。網(wǎng)絡(luò)平臺指系統(tǒng)運行的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，包括局域網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、有線互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以及交換機、防火墻等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

數(shù)據(jù)層主要是違法違規(guī)建筑綜合管理數(shù)據(jù)庫和各種違建數(shù)據(jù)服務(wù)。綜合數(shù)據(jù)庫，包括基礎(chǔ)支撐數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測信息數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)庫、違建臺賬數(shù)據(jù)庫、運行支撐數(shù)據(jù)庫等子庫。基礎(chǔ)支撐數(shù)據(jù)庫，主要存儲基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和行政區(qū)劃數(shù)據(jù)等，為業(yè)務(wù)管理提供基本的電子地圖支持。監(jiān)測信息數(shù)據(jù)庫，主要存儲遙感影像數(shù)據(jù)、衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)的建筑變化數(shù)據(jù)和其他渠道發(fā)現(xiàn)的違建數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)庫，主要存儲用于違建判定的規(guī)劃數(shù)據(jù)和審批數(shù)據(jù)。違建臺賬數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)庫，主要存儲已經(jīng)核實的違建信息數(shù)據(jù)，服務(wù)開展違建治理工作。運行支撐數(shù)據(jù)庫，主要存儲系統(tǒng)的配置文件和用戶數(shù)據(jù)等，保障系統(tǒng)的正常運行。違建數(shù)據(jù)服務(wù)，包括存量違建監(jiān)測核查、增量違建監(jiān)測核查、拆違進度監(jiān)測核查以及通過人工巡查、群眾舉報、領(lǐng)導交辦等渠道匯集的違建上報工作。

應(yīng)用層包括違法違規(guī)建筑綜合展示子系統(tǒng)、違法違規(guī)建筑臺帳子系統(tǒng)、成果分發(fā)與核實管理子系統(tǒng)、移動核查管理子系統(tǒng)、拆違進度管理子系統(tǒng)、報告生成工具等6個子系統(tǒng)。

保障層包括標準規(guī)范和運行保障機制，規(guī)范和保障遙感影像等數(shù)據(jù)資料的獲取、標準化處理、違建臺賬數(shù)據(jù)的建立和更新、管理等各個業(yè)務(wù)流程的開展。

2.2 功能構(gòu)成

違法建設(shè)綜合監(jiān)管空間信息平臺功能構(gòu)成如圖3所示。

圖3 違法違規(guī)建筑監(jiān)管空間信息平臺功能構(gòu)成

(1)違法違規(guī)建筑綜合展示子系統(tǒng)

違法違規(guī)建筑綜合展示子系統(tǒng)，展示違建現(xiàn)狀、治理進度等信息，是實現(xiàn)掛圖作戰(zhàn)的重要模塊。違法違規(guī)建筑綜合展示子系統(tǒng)直觀地展現(xiàn)違法建設(shè)前后的特征及違建拆除的進度情況，并通過總體分析、類型分析、區(qū)域分析、歷史分析等多維度分析支撐業(yè)務(wù)管理應(yīng)用。違建監(jiān)測發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)按照權(quán)限展示，市級可以看到所有數(shù)據(jù)，區(qū)縣級只能看到本轄區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)。主要功能包括地圖窗口、地圖工具、導航欄、統(tǒng)計圖表、圖斑列表、詳細信息等。

(2)拆違進度管理子系統(tǒng)

拆違進度管理子系統(tǒng)主要制定拆違計劃，上報拆違進度、跟蹤監(jiān)督計劃實施的系統(tǒng)，是違建治理工作閉環(huán)中的監(jiān)督治理一環(huán)。用戶可通過拆違進度管理子系統(tǒng)制定存量拆違計劃，設(shè)定增量拆違時限，根據(jù)下級上報的拆違進度進行數(shù)據(jù)更新，對超期未拆進行預警，實現(xiàn)督促管理。提供報告生成工具，將違建現(xiàn)狀和治理進展進行匯總，生成違建治理報告，是完善違建治理工作的重要環(huán)節(jié)。

(3)違法違規(guī)建筑臺賬子系統(tǒng)

違法違規(guī)建筑臺賬子系統(tǒng)是臺賬信息管理系統(tǒng)，是違建治理工作的重要信息匯集系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)編輯、錄入、更新等功能，主要功能包括批量導入、手工勾繪、表格填報、附件上傳、信息查詢、信息修改、信息導出、空間展示等。

(4)成果分發(fā)與核實管理子系統(tǒng)

成果分發(fā)與核實管理子系統(tǒng)是下發(fā)任務(wù)，核實衛(wèi)星監(jiān)測成果的系統(tǒng)，是完成違建治理閉環(huán)的重要模塊。通過成果分發(fā)與核實管理子系統(tǒng)與移動核查終端子系統(tǒng)聯(lián)動實現(xiàn)核查任務(wù)的下發(fā)、核實、上傳與管理流程，通過系統(tǒng)展示和管理的內(nèi)容，實現(xiàn)用戶分級權(quán)限管理控制。系統(tǒng)的主要功能，包括核查圖斑展示、任務(wù)下發(fā)管理、移動端管理、任務(wù)查詢?yōu)g覽、結(jié)果反饋上報等。

(5)移動核查管理子系統(tǒng)

移動核查管理子系統(tǒng)是接收核查任務(wù)的移動端系統(tǒng)，是治理閉環(huán)的又一重要環(huán)節(jié)。移動核查管理子系統(tǒng)主要職責是實現(xiàn)建筑物變化圖斑核查任務(wù)接收、管理、現(xiàn)場核查、反饋上傳、統(tǒng)計分析等功能，輔助完成業(yè)務(wù)核查閉環(huán)中的現(xiàn)場調(diào)查工作。外業(yè)核查人員使用移動端實現(xiàn)調(diào)查信息在線上報。系統(tǒng)主要功能，包括任務(wù)接收、任務(wù)查詢、任務(wù)詳情、表單填寫、照片拍攝、結(jié)果上報、定位導航、量測計算和數(shù)據(jù)導出。

(6)報告生成工具

報告生成工具實現(xiàn)制作報告模板，按模板生成報告，提供瀏覽和輸出，包括報告模板、報告生成、報告瀏覽和報告輸出功能。

3 平臺實現(xiàn)

平臺應(yīng)用支撐系統(tǒng)，包括Web服務(wù)器軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、GIS平臺軟件等?；跀U展性和良好兼容性的要求，平臺采用的應(yīng)用支撐系統(tǒng)均為開源軟件，Web服務(wù)器軟件為Apache，數(shù)據(jù)庫軟件采用Postgresql，GIS服務(wù)平臺為GeoServer。

平臺主要包括違法違規(guī)建筑綜合展示子系統(tǒng)、拆違進度管理子系統(tǒng)、違法違規(guī)建筑臺賬子系統(tǒng)、成果分發(fā)與核實管理子系統(tǒng)、移動核查管理子系統(tǒng)以及報告生成工具六部分，如圖4所示。移動核查管理子系統(tǒng)基于Android開發(fā)，實現(xiàn)建筑變化圖斑核查任務(wù)接收、管理、現(xiàn)場核查、反饋上傳、統(tǒng)計分析等，輔助完成業(yè)務(wù)核查閉環(huán)中的現(xiàn)場核查工作。區(qū)縣級外業(yè)核查人員使用移動端進行核查和上報。平臺除了移動核查子系統(tǒng)外均采用B/S架構(gòu)，通過統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)窗口實現(xiàn)衛(wèi)星遙感影像、存量違法建設(shè)監(jiān)測數(shù)據(jù)、增量違法建設(shè)上報及下發(fā)數(shù)據(jù)、拆違進度上報數(shù)據(jù)的“一張圖”綜合展示、違法建設(shè)信息一體化管理，同時實現(xiàn)拆違進度的實時監(jiān)測、展示與統(tǒng)計分析，針對增量違法建設(shè)，結(jié)合業(yè)務(wù)需要設(shè)置拆違時限，實現(xiàn)超期預警功能。

圖4 違法建設(shè)綜合管理展示分析界面

4 結(jié)語

本文基于高分辨率衛(wèi)星遙感影像，提取疑似違法建設(shè)圖斑，結(jié)合基礎(chǔ)規(guī)劃數(shù)據(jù)和建筑許可數(shù)據(jù)，利用遙感和GIS技術(shù)構(gòu)建 “違法建設(shè)衛(wèi)星遙感監(jiān)測信息平臺”，實現(xiàn)違建數(shù)據(jù)“一張圖“管理，建立違建數(shù)據(jù)從發(fā)現(xiàn)、核查、認定、立案、督查到銷賬的全流程監(jiān)管模式。實踐證明，利用遙感技術(shù)和違法建設(shè)衛(wèi)星遙感監(jiān)測信息平臺可有效拓寬違法違規(guī)建筑的管理、發(fā)現(xiàn)和治理手段，促使違建治理模式產(chǎn)生新的變化，實現(xiàn)利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)獲取區(qū)域輔助違建發(fā)現(xiàn)和治理跟蹤的目的，助力違建治理工作在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進一步完善，全面實現(xiàn)城市綜合管理數(shù)據(jù)化、科學化和智能化，提高城市服務(wù)管理精細化水平，全面提升城市綜合治理能力。