朱建華

(棗莊科技職業(yè)學(xué)院 建筑會(huì)計(jì)專業(yè)部,山東 滕州 277599)

近年來(lái),伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展,城市規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大,面貌煥然一新。同時(shí),違章建筑逐漸成為困擾城市管理以及建設(shè)的重要難題,尤其是違建占道棚車(chē)、違章擴(kuò)建以及私接門(mén)臉的問(wèn)題尤為突出,違章建筑不僅對(duì)城鎮(zhèn)規(guī)劃產(chǎn)生直接的影響,同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一定的安全隱患。在無(wú)人機(jī)不斷普及的背景下,利用其獲得城市建筑的影像資料,并且和數(shù)字化測(cè)圖方法結(jié)合使用,能夠快速地測(cè)量城市違章建筑,不但能夠保證測(cè)量精度,同時(shí)也具備了效率高和省時(shí)省力的優(yōu)點(diǎn),能夠?yàn)閳?zhí)法部門(mén)提供更加立體化與科學(xué)化的依據(jù)[1]。

1 航測(cè)技術(shù)特征和數(shù)據(jù)生產(chǎn)

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)發(fā)展速度較快,我國(guó)自主研發(fā)的各種無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)能夠在不同的地形以及氣候條件下獲得相對(duì)精密的地理數(shù)據(jù)。固定翼型無(wú)人機(jī)具備了姿態(tài)穩(wěn)定、續(xù)航能力強(qiáng)、載荷大等突出優(yōu)勢(shì),可以滿足困難地區(qū)以及城市的航攝要求[2]。多旋翼型無(wú)人機(jī)操作便捷、容易攜帶,能夠作為局部影像采集的重要補(bǔ)充,或者將其用于采集拆后新貌。數(shù)字表面模型以及數(shù)字正射影像如圖1所示。

圖1 DOM與DSM生產(chǎn)流程Fig.1 DOM and DSM production process

2 無(wú)人機(jī)輔助城市查違的測(cè)量方法

2.1 制作正射影像

在違章建筑動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)程中,無(wú)人機(jī)正射影像被用于固化違建情況以及土地利用現(xiàn)狀,通過(guò)判讀、對(duì)比以及分析影像,發(fā)現(xiàn)違建的現(xiàn)象[3]。所以,無(wú)人機(jī)輔助城市違章建筑影像測(cè)量的要求包括分辨率滿足設(shè)計(jì)的基本要求,地理位置要正確,影像的紋理要清晰,同時(shí)不存在明顯的模糊以及錯(cuò)位的情況。此外,違建監(jiān)測(cè)對(duì)于圖片的質(zhì)量以及清晰度有著較高的要求。所以這類項(xiàng)目使用無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)以及自動(dòng)化程度相對(duì)較高的軟件加以處理,可以保證及時(shí)向執(zhí)法部門(mén)提供違建的影像資料以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[4]。經(jīng)常采用的軟件包括UAMaster以及Pix4D等,除了可以手動(dòng)的添加像控點(diǎn)之外,密集點(diǎn)云匹配、空三加密以及DSM/DEM生成都能夠進(jìn)行一鍵自動(dòng)化的處理。

因?yàn)闊o(wú)人機(jī)的飛行高度通常較低,在城市中高層建筑重疊度要比設(shè)計(jì)值低,所以高層建筑中經(jīng)常會(huì)存在紋理傾斜、扭曲或者是缺失的問(wèn)題,造成了DOM成果當(dāng)中產(chǎn)生破損以及錯(cuò)位的實(shí)際情況。通過(guò)壓平高層區(qū)域的編輯鑲嵌線以及DSM等,可以有效地解決錯(cuò)位以及扭曲的實(shí)際問(wèn)題。

2.2 提取和分析圖斑

通過(guò)目視解譯正射影像,能夠發(fā)現(xiàn)違法建筑。對(duì)于一些人力無(wú)法排查區(qū)域,無(wú)人機(jī)將會(huì)顯示出檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)。在違建工程監(jiān)測(cè)中,對(duì)比不同時(shí)間拍攝的影像資料,或者是將無(wú)人機(jī)所拍攝的影像資料和上一年度得到的影像資料進(jìn)行比對(duì),發(fā)現(xiàn)其中發(fā)生變化的區(qū)域,也就是獲得兩期影像資料之間所出現(xiàn)的變化圖斑。把變化圖斑與土地的使用矢量數(shù)據(jù)展開(kāi)空間的疊加分析,最終獲得不同變化圖斑內(nèi)部的土地使用現(xiàn)狀的類型,并且統(tǒng)計(jì)不同形式的土地面積[5]。把變化圖斑的面積、編號(hào)以及街道的名稱進(jìn)行匯總,將其提供給執(zhí)法部門(mén),執(zhí)法部門(mén)根據(jù)實(shí)際的情況給予相應(yīng)的處罰。

2.3 制作執(zhí)法指引專題圖

為了方便城管以及國(guó)土執(zhí)法人員對(duì)違章建筑的現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法工作,將違建圖斑和土地的使用現(xiàn)狀矢量圖、城市規(guī)劃圖以及大比例地形圖疊加,輸出圖斑疊加的情況,添加圖斑地址信息、面積等,制作出執(zhí)法指引專題圖[6]。按照?qǐng)D片中的信息,執(zhí)法人員可以全面而又快速的掌握違建圖斑的位置、面積以及相應(yīng)的違法情況。

3 應(yīng)用效果

以浙江省違章建設(shè)的集中整治為例,探究了無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在違建監(jiān)測(cè)工作中的突出作用。該地區(qū)違建情況復(fù)雜而又多樣,過(guò)去執(zhí)法過(guò)程中受到了圖片質(zhì)量以及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性不足等多種因素的共同影響,使得效果表現(xiàn)不佳。從2014年開(kāi)始,該地區(qū)采用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)違法建筑,在行政區(qū)域內(nèi)采用1:2000的無(wú)人機(jī)航測(cè)作業(yè),并且制作了數(shù)字表面模型與數(shù)字正射影像監(jiān)測(cè)變化。

圖2 正射影像圖(紅色范圍疑似違章建筑)Fig.2 Orthographic image (red range is suspected of illegal construction)

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)并詳細(xì)分析資料之后設(shè)計(jì)了無(wú)人機(jī)的飛行計(jì)劃,之后組織航飛作業(yè),搜集航向重疊高于80%,旁向重疊高于50%的影像資料,利用RTK模式對(duì)像控點(diǎn)進(jìn)行了搜集,然后將航飛的像控點(diǎn)以及像片集中導(dǎo)入到INPHO軟件中,使用Match-T模塊完成空三加密,采用Match-TDSM模塊提取DTM/DSM,采用Ortho Master實(shí)現(xiàn)了影像正射糾正,最終得到了正射影像如圖2所示。

近三年以來(lái)的監(jiān)測(cè)成果如表1所示。

表1 違章建筑新增以及拆除監(jiān)測(cè)圖斑的統(tǒng)計(jì)情況Table 1 Statistics on illegal construction and removal of monitoring maps

低空無(wú)人機(jī)有助于監(jiān)控建筑違章,尤其在人工無(wú)法巡查的違建點(diǎn)取證工作中,發(fā)揮了重要的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)航測(cè)具備了分辨率高、反應(yīng)速度快、運(yùn)行成本低以及機(jī)動(dòng)靈活的特征,逐漸成為了航空攝影測(cè)量領(lǐng)域的重要補(bǔ)充,是獲取空間數(shù)據(jù)的關(guān)鍵工具。采用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)獲得分辨率較高的影像資料,通過(guò)對(duì)比不同時(shí)期的影像數(shù)據(jù),能夠獲得違章建筑的位置、面積以及具體的違法情況,并且以影像資料作為證據(jù),為相關(guān)部門(mén)提供了決策信息以及基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)。