无人机在智能查违中的应用

朱建华

(枣庄科技职业学院 建筑会计专业部,山东 滕州 277599)

近年来,伴随着国民经济的持续健康发展,城市规模持续扩大,面貌焕然一新。同时,违章建筑逐渐成为困扰城市管理以及建设的重要难题,尤其是违建占道棚车、违章扩建以及私接门脸的问题尤为突出,违章建筑不仅对城镇规划产生直接的影响,同时也会产生一定的安全隐患。在无人机不断普及的背景下,利用其获得城市建筑的影像资料,并且和数字化测图方法结合使用,能够快速地测量城市违章建筑,不但能够保证测量精度,同时也具备了效率高和省时省力的优点,能够为执法部门提供更加立体化与科学化的依据[1]。

1 航测技术特征和数据生产

无人机遥感技术发展速度较快,我国自主研发的各种无人机遥感系统能够在不同的地形以及气候条件下获得相对精密的地理数据。固定翼型无人机具备了姿态稳定、续航能力强、载荷大等突出优势,可以满足困难地区以及城市的航摄要求[2]。多旋翼型无人机操作便捷、容易携带,能够作为局部影像采集的重要补充,或者将其用于采集拆后新貌。数字表面模型以及数字正射影像如图1所示。

图1 DOM与DSM生产流程Fig.1 DOM and DSM production process

2 无人机辅助城市查违的测量方法

2.1 制作正射影像

在违章建筑动态监测过程中,无人机正射影像被用于固化违建情况以及土地利用现状,通过判读、对比以及分析影像,发现违建的现象[3]。所以,无人机辅助城市违章建筑影像测量的要求包括分辨率满足设计的基本要求,地理位置要正确,影像的纹理要清晰,同时不存在明显的模糊以及错位的情况。此外,违建监测对于图片的质量以及清晰度有着较高的要求。所以这类项目使用无人机数据开发以及自动化程度相对较高的软件加以处理,可以保证及时向执法部门提供违建的影像资料以及监测数据[4]。经常采用的软件包括UAMaster以及Pix4D等,除了可以手动的添加像控点之外,密集点云匹配、空三加密以及DSM/DEM生成都能够进行一键自动化的处理。

因为无人机的飞行高度通常较低,在城市中高层建筑重叠度要比设计值低,所以高层建筑中经常会存在纹理倾斜、扭曲或者是缺失的问题,造成了DOM成果当中产生破损以及错位的实际情况。通过压平高层区域的编辑镶嵌线以及DSM等,可以有效地解决错位以及扭曲的实际问题。

2.2 提取和分析图斑

通过目视解译正射影像,能够发现违法建筑。对于一些人力无法排查区域,无人机将会显示出检测的优势。在违建工程监测中,对比不同时间拍摄的影像资料,或者是将无人机所拍摄的影像资料和上一年度得到的影像资料进行比对,发现其中发生变化的区域,也就是获得两期影像资料之间所出现的变化图斑。把变化图斑与土地的使用矢量数据展开空间的叠加分析,最终获得不同变化图斑内部的土地使用现状的类型,并且统计不同形式的土地面积[5]。把变化图斑的面积、编号以及街道的名称进行汇总,将其提供给执法部门,执法部门根据实际的情况给予相应的处罚。

2.3 制作执法指引专题图

为了方便城管以及国土执法人员对违章建筑的现场执法工作,将违建图斑和土地的使用现状矢量图、城市规划图以及大比例地形图叠加,输出图斑叠加的情况,添加图斑地址信息、面积等,制作出执法指引专题图[6]。按照图片中的信息,执法人员可以全面而又快速的掌握违建图斑的位置、面积以及相应的违法情况。

3 应用效果

以浙江省违章建设的集中整治为例,探究了无人机航测技术在违建监测工作中的突出作用。该地区违建情况复杂而又多样,过去执法过程中受到了图片质量以及数据实时性不足等多种因素的共同影响,使得效果表现不佳。从2014年开始,该地区采用无人机航测技术监测违法建筑,在行政区域内采用1:2000的无人机航测作业,并且制作了数字表面模型与数字正射影像监测变化。

图2 正射影像图(红色范围疑似违章建筑)Fig.2 Orthographic image (red range is suspected of illegal construction)

对现场勘测并详细分析资料之后设计了无人机的飞行计划,之后组织航飞作业,搜集航向重叠高于80%,旁向重叠高于50%的影像资料,利用RTK模式对像控点进行了搜集,然后将航飞的像控点以及像片集中导入到INPHO软件中,使用Match-T模块完成空三加密,采用Match-TDSM模块提取DTM/DSM,采用Ortho Master实现了影像正射纠正,最终得到了正射影像如图2所示。

近三年以来的监测成果如表1所示。

表1 违章建筑新增以及拆除监测图斑的统计情况Table 1 Statistics on illegal construction and removal of monitoring maps

低空无人机有助于监控建筑违章,尤其在人工无法巡查的违建点取证工作中,发挥了重要的作用。

4 结语

无人机航测具备了分辨率高、反应速度快、运行成本低以及机动灵活的特征,逐渐成为了航空摄影测量领域的重要补充,是获取空间数据的关键工具。采用无人机航测技术获得分辨率较高的影像资料,通过对比不同时期的影像数据,能够获得违章建筑的位置、面积以及具体的违法情况,并且以影像资料作为证据,为相关部门提供了决策信息以及基础性的数据。