遥感辅助城市违法建筑监察研究与实践

王小攀，袁 超，胡 艳，罗 鼎，钱 进

（1.重庆市地理信息中心，重庆 401121）

遥感辅助城市违法建筑监察研究与实践

王小攀1，袁 超1，胡 艳1，罗 鼎1，钱 进1

（1.重庆市地理信息中心，重庆 401121）

详细探讨了重庆市利用遥感技术查处违法建筑在工作机制、工作模式、关键技术等方面的创新，有效提升了重庆市城乡规划管理工作效率。

违法建筑；遥感；城乡规划管理

随着城市建设的发展，在利益驱动和法不责众的错误思想误导下，违法建筑情况日益严重，一旦未得到有效监管，违法搭建就相继出现。为进一步强化城市规划对城乡建设的引导和调控作用，健全城市规划建设的监督管理制度，改善城市秩序、促进城市和谐，对违反城市规划管理以及对城乡建设秩序和公共安全造成了严重侵害的建设行为必须出土就拆、冒头就打，积极做好城市管理工作，将违法建设行为遏制在萌芽状态，维护规划的严肃性和权威性。

遥感具有客观、准确、覆盖面广和时效性高等特点。采用遥感手段发现和查处违法建筑，为规划监察执法工作提供了一种有效的技术手段。重庆市积极探索采用遥感技术查处违法建筑的工作体系，不断提高城市管理和服务水平，开创“卫星为主，无人机为辅”的违法建筑查处新模式。本文以重庆市为实验区，探讨了重庆市利用遥感手段查处违法建筑在工作机制、工作模式以及关键技术方面的创新，为辅助城乡规划管理工作提供支撑。

1 工作机制

从市级层面，重庆市成立了主城区违法建筑整治工作指挥部，全面统筹协调主城区城乡违法建筑整治工作。组织建立了重庆市违反城乡规划建设举报信息系统，广泛搜集违法建筑信息。通过基层工作人员走访、市民电话举报、技术单位遥感技术监察来发现违法建筑，实行全市违法建筑督察同一平台统一管理。

同时，在市规划局组织下，全面开展重庆市违法建筑遥感监察工作。以高分辨率遥感影像为基础，以地理信息技术、全球定位系统、计算机技术和物联网技术为依托，综合遥感监测、移动巡查、群众举报等手段，构建重庆市 “天上看、地上巡、网上查”的违法建筑遥感监察执法模式，逐步完善并形成“一查，二认，三管”的违法建筑遥感监察执法工作“三步走”工作体系，如图1所示。

图1 重庆市违法建筑遥感监察执法“三步走”工作机制

“一查”，利用卫星遥感、无人机、街景测量车等覆盖全面、时效性高等特点，结合高精度地址匹配技术、自动变化监测技术等手段发现违法建设行为，为进一步跟踪查处违法建筑做铺垫。利用不同分辨率的遥感影像，实现多尺度城市规划遥感监管。

“二认”，遥感影像监测到的疑似违法建筑通过内业监测、比对规划资料并进行大数据时空关联核实后，经外业调查或无人机航拍取证，认定违法建筑行为。在此过程中，尽可能减少人工干预量，融合规划管理信息（土地利用、规划许可、竣工图等）与综合地理信息（高分影像、道路、建筑物、地名POI等）的大数据时空关联的核查工作方法，排除符合规划的城市建设。

“三管”，结合其他资料获取违法建筑的面积、地址、建筑用途、类型、修建年份等相关属性资料，形成违法建筑数据库，纳入违法建筑综合管理数据库。同时，开展重庆市违法建筑遥感监测标准研究，实现违法建筑统一标准化管理。通过对比遥感影像，实现对存量违法建筑消化情况的监管，促进城市规划监管长效机制的建立。

2 工作模式

卫星遥感影像监测的优势有宏观性、覆盖区域大、时相一致、成本低等特点，有利于掌握宏观层面所有违法建筑情况，依法从快处理，节约监察执法的成本[1,2]。卫星遥感影像受硬件、数据传输条件的约束，空间分辨率会有一定的限制。相对于卫星获取遥感影像，无人机技术具有以下特点：

1）空间精度更高。受分辨率和影像质量的影响，卫星遥感影像难以分辨与原建筑风格、结构、材料类似且面积较小的违法建筑。无人机低空拍摄时，一般在几十米左右的低空飞行，能够获更高分辨率的遥感影像，而且大气层、电离层影响较小，影像成像清晰，质量更高。卫星遥感影像与无人机遥感影像对比如图2所示。

图2 高分辨率卫星遥感影像与低空无人机遥感影像对比

2）时效性更强。无人机更简单、便携，不受起飞条件限制，能够根据需要进行周期性、长期性监测。解决了发现不及时、取证困难的问题，充分发挥无人机的优势，实现对违法建筑的有效监管，将违法建筑遏制在萌芽状态。

3）可搭载不同传感器，满足不同的需求。搭载单镜头全幅式数码相机可以满足一般影像拍摄，生成正射影像；搭载高光谱成像仪采集高光谱影像，能够较好地识别违法建筑材质的细微差别；搭载视频拍摄仪，获取动态信息视频记录，完成违法建筑建设取证；搭载多镜头相机，可快速采集和生产地面真实三维影像，让违法建筑无处遁形[3]，如图3所示。

违法建筑遥感监察采用以“卫星为主，无人机为辅”的模式，一方面充分发挥卫星遥感宏观性、大范围、成本低的特点，另一方面发挥无人机灵活、机动的特点，结合日常巡查、公众举报、社区反馈，对一些重点违章、违建现象频发的区域加大监察频率，实现违法建筑及时取证、及时监管，提升规划监察执法“事前主动防范”的能力。

图3 无人机多角度拍摄三维立体影像

3 技术流程

3.1 总体技术流程

违法建筑遥感监察总体技术流程如图4所示，主要分为4个部分：高分遥感影像处理、新增违法建筑遥感监测、存量违法建筑消除监察以及综合违法建筑数据库建设。

图4 重庆市违法建筑遥感监察技术流程图

针对新增违法建筑遥感辅助监测，首先要完成高分影像正射纠正，制作合格的DOM工作底图；其次，利用现有历史高分影像，通过基于空间结构特征的多时相影像变化检测技术[3-4]，提取违法建筑疑似图斑，然后将提取出的疑似图斑与规划审批资料数据进行空间关联，核查疑似图斑涉及建设项目是否违法；最后，通过现场核实，对违法建筑疑似图斑的违法情况进行认定，记录违法建筑的属性特征，并纳入违法建筑综合信息库统一管理。

针对存量违法建筑消除情况监察，首先将台账资料通过地址匹配技术进行空间定位，明确存量违法建筑所在位置；其次对比现有高分影像，监察存量违法建筑的拆除情况；最后，完善存量违法建筑的相关属性，记录拆除情况及拆除年份，并纳入违法建筑综合信息库。同时，做好违法建筑数据库的维护与管理工作。

3.2 违法建筑遥感监察

1）复杂山地环境的遥感影像快速处理。遥感影像是保障违法建筑遥感监察的重要基础资料。重庆市属于典型的山地环境，影像获取和处理都存在很多困难。山地多云雾的气候特点经常导致卫星影像获取困难且分辨率差，较大的地形起伏也造成卫星成像存在较多阴影[5-6]。因此，山区卫星影像处理时需要用高精度的数字高程模型（DEM）进行投影差纠正，消除地形变形后得到的卫星影像才可以用来制作数字正射影像图（DOM）[7]。山地区域想要获取现势性强、精度高的DEM也较困难。因此，如何快速获取高质量遥感影像是实现违法建筑遥感督察工作的当务之急。在遥感影像处理流程上，采用了先融合后正射纠正的处理流程，优化薄云去除、投影差改正以及变形纠正方法，建立适用于复杂山地环境的遥感影像处理流程，有效克服山地区域云雾、地形等因素的影响，实现遥感正射影像快速生产[8]。遥感影像快速处理流程如图5所示。

图5 复杂山地环境下的遥感影像快速处理流程

2）高精度地址匹配技术。传统违法建筑信息管理方式是台帐登记表，这种方式不利于数据的统计与分析，而且违法建筑没有空间位置信息，难以进行变化监测。通过高精度地址匹配技术，实现台账资料的空间落位，将登记表形式记载的违法建筑进行空间落位，形成空间点位并挂接相关属性信息，实现违法建筑空间化、定量化监测。打破传统违法建筑管理方式，实现了违法建筑空间数据管理，方便了执法人员对违法建筑变化情况的监测。

3）移动GIS的违法建筑外业核查信息系统。将内业核查得到的疑似违法建筑图斑、高分遥感影像与移动终端进行集成，构建基于移动GIS的城乡规划监察执法信息系统[9]，实现了外业核查实时性、无纸化、一键式操作，方便了违法建筑的现场定位、搜寻、拍照、视频以及录音取证，动态追踪和统计违法建筑。违法建筑外业核查移动终端如图6所示。

图6 基于移动GIS的违法建筑外业核查

4 结 语

遥感监测辅助城乡规划督察利用地理信息技术将台账资料中违法建筑的地名地址与遥感影像进行空间位置匹配，实现违法建筑的空间定位，彻底颠覆了违法建筑“纸”上谈兵的历史；同时，利用不同时期遥感影像的变化监测，实现新增违法建筑“疑似图斑”提取；通过与规划审批系统对接，实现对“疑似图斑”违法性自动核查，大大减少了外业巡查人员的工作量；核实认定的违法建筑纳入违法建筑综合信息库，进行统一管理和查处，有效提高了城乡规划管理的效率。

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P237

B

1672-4623（2016）06-0101-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.06.034

王小攀，硕士，研究方向为遥感影像分析与应用。

2016-03-15。

项目来源：住房和城乡建设部研究开发资助项目（2015-K8-010）；地理空间信息工程国家测绘地理信息局重点实验室资助项目（201404）。