李 鋒 施富強(qiáng)， 蔣耀港 廖學(xué)燕

1.西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，四川成都 610031；2.四川省安全科學(xué)技術(shù)研究院，四川成都 610045

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市不斷地?cái)U(kuò)張，城市及其周邊區(qū)域的違法建設(shè)活動(dòng)愈發(fā)地猖獗。但近年來，隨著無人機(jī)影像獲取成本低廉、分辨率高和獲取周期可控等優(yōu)點(diǎn)。目前，已有學(xué)者將無人機(jī)影像應(yīng)用于違法建設(shè)的監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。曾凡洋等[1]和吳錦凡[2]的研究證實(shí)，可利用無人機(jī)對(duì)違法建設(shè)現(xiàn)象突出的區(qū)域進(jìn)行低空攝影，得到高分辨率的正射影像，利用兩期影像對(duì)比篩查[3]，輔助相關(guān)執(zhí)法部門整治違法建設(shè)行為。但是仍然存在以下問題：（1）文獻(xiàn)中，以年或者月為周期，篩查周期過長(zhǎng)。雖然成效顯著，但是會(huì)使得區(qū)域內(nèi)的違法建筑數(shù)量增多且處于已完工狀態(tài)的居多。在進(jìn)行依法處理時(shí)，由于百姓經(jīng)濟(jì)損失大易導(dǎo)致情緒失控與執(zhí)法人員發(fā)生沖突；（2）文獻(xiàn)中，針對(duì)實(shí)際執(zhí)法過程中，改建建筑物多在樓頂不易觀察、城鄉(xiāng)道路交通復(fù)雜找路難等問題，并未提及相關(guān)的實(shí)時(shí)導(dǎo)航輔助方法。因此，本文根據(jù)區(qū)域內(nèi)的違法活動(dòng)是否猖獗，相應(yīng)動(dòng)態(tài)地調(diào)整偵查的周期。通過無人機(jī)與地圖導(dǎo)航相結(jié)合的方式，輔助相關(guān)執(zhí)法人員快速且準(zhǔn)確地找到疑似違法建筑物。

1 研究方法

1.1 研究步驟

本文的研究步驟主要分為以下4個(gè)步驟如圖1所示。

圖1 技術(shù)流程圖

1.2 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

1.2.1 無人機(jī)航測(cè)

由于本文研究區(qū)域?yàn)槌青l(xiāng)結(jié)合部區(qū)域，屬于人口密集區(qū)域。因此，本文以飛馬公司電動(dòng)固定翼無人機(jī)F1000作為研究工具，如圖1所示，搭載索尼α5100數(shù)碼相機(jī)。

圖2 F1000無人機(jī)

在航線設(shè)計(jì)上，根據(jù)飛馬公司提供的無人機(jī)管家軟件，進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃，繪制測(cè)繪區(qū)域。根據(jù)區(qū)域地形和測(cè)繪參數(shù)，自動(dòng)生成完整的任務(wù)航線，如圖3所示。

圖3 航線設(shè)計(jì)

1.2.2 像控點(diǎn)布設(shè)與采集

根據(jù)《低空數(shù)字航空攝影規(guī)范》[4]中的有關(guān)規(guī)定，像控點(diǎn)的目標(biāo)影像布設(shè)應(yīng)清晰，利于刺點(diǎn)。同時(shí)，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)F1000的大比例測(cè)圖控制點(diǎn)布設(shè)采用表1所示方案。最后，利用RTK進(jìn)行像控點(diǎn)測(cè)量。

表1 控制點(diǎn)布設(shè)

1.3 航測(cè)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

1.3.1 軟件選擇

由于本項(xiàng)目應(yīng)用的重點(diǎn)是偵查，所以要求影像處理軟件具有自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)便、精度較高等優(yōu)點(diǎn)，因此綜合考慮之后選擇Pix4D軟件。

1.3.2 正射影像制作

Pix4D軟件生成正射影像大致流程如圖4所示。

圖4 正射影像制作流程

1.4 疑似違建偵查

1.4.1 多期影像篩查

本文首先采用ENVI軟件對(duì)多期影像進(jìn)行地理坐標(biāo)配準(zhǔn)，然后運(yùn)用影像分析功能對(duì)多期影像進(jìn)行目視解譯完成偵查工作，如圖5所示。

圖5 兩期影像目視解譯

1.4.2 相關(guān)信息標(biāo)記

對(duì)偵查到的疑似違法建筑物進(jìn)行坐標(biāo)標(biāo)記并截取相關(guān)疑似違法建筑物近遠(yuǎn)景的圖片，近景作為執(zhí)法證據(jù)，遠(yuǎn)景作為導(dǎo)航時(shí)的輔助信息。最后，對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行整合并存檔。

1.5 導(dǎo)航協(xié)助查處違建

1.5.1 上傳導(dǎo)航信息

首先，在導(dǎo)航軟件（電腦端）中導(dǎo)入影像中疑似違建區(qū)域的經(jīng)緯度，同時(shí)上傳對(duì)應(yīng)點(diǎn)的近遠(yuǎn)景截圖。

1.5.2 與執(zhí)法部門共享

將導(dǎo)航信息整理完畢后，與相關(guān)的執(zhí)法部門進(jìn)行共享。相關(guān)執(zhí)法部門利用導(dǎo)航軟件（手機(jī)端）快速地導(dǎo)航到違法建筑物所在地，依據(jù)相關(guān)資料進(jìn)行核實(shí)后對(duì)違法建筑物依法處理。

2 研究結(jié)果與分析

2.1 研究區(qū)域概況

本文以四川省攀枝花市米易縣城及其周邊區(qū)域?yàn)檠芯繀^(qū)域。

2.2 研究結(jié)果與分析

2.2.1 篩查結(jié)果

根據(jù)陪同執(zhí)法人員現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)一般有如下特征物：建材、混凝土攪拌機(jī)和挖掘機(jī)等特征物，如圖6～8所示。

圖6 建材

圖7 混凝土攪拌機(jī)

圖8 挖掘機(jī)

根據(jù)與執(zhí)法人員交流，根據(jù)疑似違法建筑物的特點(diǎn)可分為三類：（1）新建；（2）擴(kuò)建；（3）加建，如圖9～11所示。

圖9 新建一周前后對(duì)比圖

圖10 改建一周前后對(duì)比圖

圖11 加建一周前后對(duì)比圖

通過以上信息和市場(chǎng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)：（1）若在影像中發(fā)現(xiàn)有特征物，應(yīng)注意周邊是否存在未動(dòng)工或已動(dòng)工的疑似違法建筑物；（2）彩鋼瓦結(jié)構(gòu)雖然建設(shè)速度最快，但成本較低；（3）磚木結(jié)構(gòu)雖然建設(shè)速度慢，但成本較高。因此，若偵查周期較長(zhǎng)，待磚木結(jié)構(gòu)的違法建筑物修建完成后進(jìn)行拆除，百姓的經(jīng)濟(jì)損失最為嚴(yán)重。從而，易造成與執(zhí)法人員發(fā)生沖突。

2.2.2 導(dǎo)航結(jié)果（圖6）

圖12 導(dǎo)航結(jié)果

針對(duì)相關(guān)執(zhí)法部門，城市區(qū)域執(zhí)法過程中，由于城市區(qū)域樓層高而違建多在樓頂不易觀察問題、城市周邊區(qū)域道路交通復(fù)雜找路難問題，本文采用疑似違建物區(qū)域的經(jīng)緯度坐標(biāo)進(jìn)行導(dǎo)航，同時(shí)用該區(qū)域內(nèi)的截圖輔助導(dǎo)航。相較于使用地名導(dǎo)航，使用經(jīng)緯度坐標(biāo)導(dǎo)航的精度更高。在執(zhí)法過程中，執(zhí)法人員通過打開導(dǎo)航軟件（手機(jī)版）利用GPS定位當(dāng)前位置并設(shè)為起點(diǎn)，將已標(biāo)記的疑似違法建筑物坐標(biāo)設(shè)為終點(diǎn)便可生成相應(yīng)的導(dǎo)航圖。

3 結(jié)語(yǔ)

本文是結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行開展，具有一定的實(shí)際意義。針對(duì)違法建筑物“早發(fā)現(xiàn)、易解決”的特點(diǎn)，以疑似違法建筑物的偵查為角度，以實(shí)際執(zhí)法中減少百姓經(jīng)濟(jì)損失和利于執(zhí)法工作的開展作為主要研究意義。根據(jù)相關(guān)城建部門的需求，將無人機(jī)航攝技術(shù)、地理信息技術(shù)和地圖導(dǎo)航技術(shù)結(jié)合運(yùn)用于違法建設(shè)活動(dòng)的偵查，解決了原部門違法建設(shè)整治工作中出現(xiàn)的人力物力耗費(fèi)大、成效小、偵查不全面、找路難等問題，具有一定的推廣意義。