遙感輔助城市違法建筑監察研究與實踐

王小攀，袁 超，胡 艷，羅 鼎，錢 進

（1.重慶市地理信息中心，重慶 401121）

遙感輔助城市違法建筑監察研究與實踐

王小攀1，袁 超1，胡 艷1，羅 鼎1，錢 進1

（1.重慶市地理信息中心，重慶 401121）

詳細探討了重慶市利用遙感技術查處違法建筑在工作機制、工作模式、關鍵技術等方面的創新，有效提升了重慶市城鄉規劃管理工作效率。

違法建筑；遙感；城鄉規劃管理

隨著城市建設的發展，在利益驅動和法不責眾的錯誤思想誤導下，違法建筑情況日益嚴重，一旦未得到有效監管，違法搭建就相繼出現。為進一步強化城市規劃對城鄉建設的引導和調控作用，健全城市規劃建設的監督管理制度，改善城市秩序、促進城市和諧，對違反城市規劃管理以及對城鄉建設秩序和公共安全造成了嚴重侵害的建設行為必須出土就拆、冒頭就打，積極做好城市管理工作，將違法建設行為遏制在萌芽狀態，維護規劃的嚴肅性和權威性。

遙感具有客觀、準確、覆蓋面廣和時效性高等特點。采用遙感手段發現和查處違法建筑，為規劃監察執法工作提供了一種有效的技術手段。重慶市積極探索采用遙感技術查處違法建筑的工作體系，不斷提高城市管理和服務水平，開創“衛星為主，無人機為輔”的違法建筑查處新模式。本文以重慶市為實驗區，探討了重慶市利用遙感手段查處違法建筑在工作機制、工作模式以及關鍵技術方面的創新，為輔助城鄉規劃管理工作提供支撐。

1 工作機制

從市級層面，重慶市成立了主城區違法建筑整治工作指揮部，全面統籌協調主城區城鄉違法建筑整治工作。組織建立了重慶市違反城鄉規劃建設舉報信息系統，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、技術單位遙感技術監察來發現違法建筑，實行全市違法建筑督察同一平臺統一管理。

同時，在市規劃局組織下，全面開展重慶市違法建筑遙感監察工作。以高分辨率遙感影像為基礎，以地理信息技術、全球定位系統、計算機技術和物聯網技術為依托，綜合遙感監測、移動巡查、群眾舉報等手段，構建重慶市 “天上看、地上巡、網上查”的違法建筑遙感監察執法模式，逐步完善并形成“一查，二認，三管”的違法建筑遙感監察執法工作“三步走”工作體系，如圖1所示。

圖1 重慶市違法建筑遙感監察執法“三步走”工作機制

“一查”，利用衛星遙感、無人機、街景測量車等覆蓋全面、時效性高等特點，結合高精度地址匹配技術、自動變化監測技術等手段發現違法建設行為，為進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，實現多尺度城市規劃遙感監管。

“二認”，遙感影像監測到的疑似違法建筑通過內業監測、比對規劃資料并進行大數據時空關聯核實后，經外業調查或無人機航拍取證，認定違法建筑行為。在此過程中，盡可能減少人工干預量，融合規劃管理信息（土地利用、規劃許可、竣工圖等）與綜合地理信息（高分影像、道路、建筑物、地名POI等）的大數據時空關聯的核查工作方法，排除符合規劃的城市建設。

“三管”，結合其他資料獲取違法建筑的面積、地址、建筑用途、類型、修建年份等相關屬性資料，形成違法建筑數據庫，納入違法建筑綜合管理數據庫。同時，開展重慶市違法建筑遙感監測標準研究，實現違法建筑統一標準化管理。通過對比遙感影像，實現對存量違法建筑消化情況的監管，促進城市規劃監管長效機制的建立。

2 工作模式

衛星遙感影像監測的優勢有宏觀性、覆蓋區域大、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，節約監察執法的成本[1,2]。衛星遙感影像受硬件、數據傳輸條件的約束，空間分辨率會有一定的限制。相對于衛星獲取遙感影像，無人機技術具有以下特點：

1）空間精度更高。受分辨率和影像質量的影響，衛星遙感影像難以分辨與原建筑風格、結構、材料類似且面積較小的違法建筑。無人機低空拍攝時，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，質量更高。衛星遙感影像與無人機遙感影像對比如圖2所示。

圖2 高分辨率衛星遙感影像與低空無人機遙感影像對比

2）時效性更強。無人機更簡單、便攜，不受起飛條件限制，能夠根據需要進行周期性、長期性監測。解決了發現不及時、取證困難的問題，充分發揮無人機的優勢，實現對違法建筑的有效監管，將違法建筑遏制在萌芽狀態。

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碼相機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的細微差別；搭載視頻拍攝儀，獲取動態信息視頻記錄，完成違法建筑建設取證；搭載多鏡頭相機，可快速采集和生產地面真實三維影像，讓違法建筑無處遁形[3]，如圖3所示。

違法建筑遙感監察采用以“衛星為主，無人機為輔”的模式，一方面充分發揮衛星遙感宏觀性、大范圍、成本低的特點，另一方面發揮無人機靈活、機動的特點，結合日常巡查、公眾舉報、社區反饋，對一些重點違章、違建現象頻發的區域加大監察頻率，實現違法建筑及時取證、及時監管，提升規劃監察執法“事前主動防范”的能力。

圖3 無人機多角度拍攝三維立體影像

3 技術流程

3.1 總體技術流程

違法建筑遙感監察總體技術流程如圖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測、存量違法建筑消除監察以及綜合違法建筑數據庫建設。

圖4 重慶市違法建筑遙感監察技術流程圖

針對新增違法建筑遙感輔助監測，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，利用現有歷史高分影像，通過基于空間結構特征的多時相影像變化檢測技術[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劃審批資料數據進行空間關聯，核查疑似圖斑涉及建設項目是否違法；最后，通過現場核實，對違法建筑疑似圖斑的違法情況進行認定，記錄違法建筑的屬性特征，并納入違法建筑綜合信息庫統一管理。

針對存量違法建筑消除情況監察，首先將臺賬資料通過地址匹配技術進行空間定位，明確存量違法建筑所在位置；其次對比現有高分影像，監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，做好違法建筑數據庫的維護與管理工作。

3.2 違法建筑遙感監察

1）復雜山地環境的遙感影像快速處理。遙感影像是保障違法建筑遙感監察的重要基礎資料。重慶市屬于典型的山地環境，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常導致衛星影像獲取困難且分辨率差，較大的地形起伏也造成衛星成像存在較多陰影[5-6]。因此，山區衛星影像處理時需要用高精度的數字高程模型（DEM）進行投影差糾正，消除地形變形后得到的衛星影像才可以用來制作數字正射影像圖（DOM）[7]。山地區域想要獲取現勢性強、精度高的DEM也較困難。因此，如何快速獲取高質量遙感影像是實現違法建筑遙感督察工作的當務之急。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，優化薄云去除、投影差改正以及變形糾正方法，建立適用于復雜山地環境的遙感影像處理流程，有效克服山地區域云霧、地形等因素的影響，實現遙感正射影像快速生產[8]。遙感影像快速處理流程如圖5所示。

圖5 復雜山地環境下的遙感影像快速處理流程

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

3）移動GIS的違法建筑外業核查信息系統。將內業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行集成，構建基于移動GIS的城鄉規劃監察執法信息系統[9]，實現了外業核查實時性、無紙化、一鍵式操作，方便了違法建筑的現場定位、搜尋、拍照、視頻以及錄音取證，動態追蹤和統計違法建筑。違法建筑外業核查移動終端如圖6所示。

圖6 基于移動GIS的違法建筑外業核查

4 結 語

遙感監測輔助城鄉規劃督察利用地理信息技術將臺賬資料中違法建筑的地名地址與遙感影像進行空間位置匹配，實現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測，實現新增違法建筑“疑似圖斑”提取；通過與規劃審批系統對接，實現對“疑似圖斑”違法性自動核查，大大減少了外業巡查人員的工作量；核實認定的違法建筑納入違法建筑綜合信息庫，進行統一管理和查處，有效提高了城鄉規劃管理的效率。

[1] 李德仁,王密,胡芬．利用我國高分辨率衛星影像監測北京市違章建筑[J]．科學通報,2009,54(3):305-311

[2] 隋克林,張曉東．遙感在查處違法建設中的應用研究[J]．測繪與空間地理信息 2016,36(3):146:148

[3] 李德仁．利用遙感影像進行變化檢測[J]．武漢大學學報:信息科學版,2003,28(5):7-12

[4] 姜濤,馬國銳．秦前清．基于遙感影像的變化檢測技術[J]．計算機應用研究,2005(2):255-257

[5] 張永生,鞏丹超．高分辨率遙感衛星應用[M]．北京:科學出版社,2004

[6] 劉云碧,汪虹,陳健．山地高山地衛星影像的正射處理與質量控制[J]．地理空間信息,2009,7(3):18-20

[7] 陳海鵬,董明．高分辨率遙感影像在測繪生產中的應用潛力研究[J]．測繪通報,2005(3):11-16

[8] 羅鼎,袁超,李勝,等．山地地區高分衛星影像正射糾正[J]．測繪科學,2015,40(6):129-133

[9] 鄧仕虎,徐文卓．基于移動GIS的城鄉規劃監察執法信息系統[J]．地理空間信息, 2012,10(3):130-133

P237

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用。

2016-03-15。

項目來源：住房和城鄉建設部研究開發資助項目（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）。