低空攝影測量技術產品在違法建筑監測中的應用
——以柳州市為例

黎昕宜

（柳州市勘察測繪研究院有限公司，廣西 柳州 545006）

0 引言

隨著城市發展，城市的合理布局對其未來建設越來越重要，違法建筑的存在和變化與城市發展息息相關。近年來，低空攝影測量技術的發展使違法建筑進行監測成為可能。《中華人民共和國城鄉規劃法》自2008年1月1日起施行，該法明確提出建設房屋時需辦理建設工程規劃許可證。以柳州市為例，結合柳州市的城市發展情況，統計自2008年的違法建筑數據量，分析與探討利用低空攝影測量技術4D產品對違法建筑的監測方法。

1 柳州市違法建筑狀況

柳州市私房分布范圍廣、成塊狀不連片，房屋密集，違法建筑的情況復雜，部分2008年以前的老、舊私房，如何判斷是否違建、違法建設層數與體量需要收集大量資料進行對比甄別，且存在業主不配合，造成無法入戶調查、實地測量。監測任務之難，用傳統測繪方法無法完成目標。無人機低空攝影測量具有靈活性高、分辨率高、精度高、效率高、成本低的優點，彌補了傳統測繪與普通航空攝影的不足，為監測違法建筑提供了便利。

2 技術流程

本項目利用無人機航攝獲取正射影像數據、實景三維模型數據、高空全景數據，根據房屋密集程度、分布情況生產符合項目測繪產品，項目技術流程如圖1所示。

圖1 技術流程

3 違法建筑數據建庫

3.1 資料準備

本項目違法建筑數據的建庫是關鍵，消耗的時間與人工相對較多。柳州市要求統計自2008年的違法建筑數據量，2008年作為關鍵時間點，需要收集柳州市的各種資料。

1）2008年正射影像圖用于對比分析違法建筑面積與層數。

2）2008年1∶500地形圖數據用于對比分析違法建筑面積與層數。

3）2008年以來的規劃許可證數據庫、總平數據、宗地圖、建筑工程證數據等，以此計算合法建筑面積。

3.2 技術路線

首先利用ArcGIS平臺把已有資料賦屬性整合，以便疊加分析。利用低空攝影測量技術生產的高清正射影像圖、實景三維模型及高空全景采集2008年以來的房屋增量，再疊加規劃數據核減合法面積得到違法建筑面積。采集數據時把柳州市違法建筑情況分為兩大類：國有土地上違法建筑、集體土地及私人房違法建筑。國有土地上的違法建筑利用高清正射影像采集數據，使用的軟件為恩維EasyFeature。集體土地及私人房違法建筑利用實景三維模型采集數據，使用軟件為EPS三維科技平臺。

3.2.1 利用高清正射影像采集違法建筑

國有土地上違法建筑通過生產的現狀正射影像及高空全景數據判別。采用恩維EasyFeature軟件，基于遙感影像解譯的自動與半自動影像識別及邊界提取技術對違法建筑數據進行采集。現狀正射影像圖疊加國有土地上的規劃數據，采集現狀正射影像上與規劃數據不符的、多建的房屋基底線，并利用高空全景數據標繪房屋層數。

3.2.2 利用實景三維模型采集違法建筑

集體土地及私人房建筑的違法建筑通過生產的實景三維模型判別。EPS三維科技平臺能實現多種數據窗口聯動，軟件可以同時對比三維數據、二維數據、影像數據。

1）利用傾斜攝影測量技術生產的現狀實景三維模型數據對照2008年地形圖數據標繪現狀構建建筑物增量部分。若原有地形圖某棟房屋結構層數標記為混2，現狀實景三維模型該房屋層數為4層（加蓋2層），若只是加蓋（基底不變），則增量部分采集方式為取2008年測繪地形圖上的房屋線，增量層數標記為混2；若現狀房屋的基底完全改變為新建房屋，則增量部分采集方式為采集實景三維模型房屋基底范圍線并標注房屋總層數。

2）作業區域內若無2008年地形圖覆蓋，則利用生產實景三維模型數據對照2008正射影像，標繪現狀建筑物增量部分，并通過生產的現狀三維模型、高空全景數據、歷年正射影像輔助標繪房屋增量層數。增量數據采集完后導入ArcGIS平臺，核減2008年以來的規劃數據得到違法建筑面積。

數據檢查后匯總入庫，利用ArcGIS平臺建立柳州市的違法建筑數據庫。至此柳州市需監測所有房屋對應的違建層數與面積（見表1）。

表1 ArcGIS平臺匯總柳州市違法建筑數據

3.3 精度參考

本項目生產的數據精度達到任務要求，已順利通過驗收。統計的違法建筑面積要求中誤差不大于0.05×S，限差為2倍中誤差。

1）項目生產的數字正射影像圖地面分辨率優于0.1m；明顯地物點的平面位置中誤差不大于0.6m，限差為2倍中誤差。

2）項目生產的實景三維模型房角點平面位置中誤差不大于0.5m，限差為2倍中誤差。

3）項目生產的高空全景監測圖數據每景不低于1億像素。

4 違法建筑數據動態監測

根據城市發展需要，違法建筑數據庫需要隨時更新。利用遙感影像進行變化監測的方法有多種；包括圖像相減法、基于分類的變化檢測方法、直接比較法。

為對層數分辨更直觀，本項目使用的方法為新舊三維模型對比。把建庫時制作的三維模型入庫作為歷史庫，之后每次更新時，新的三維模型與舊的三維模型進行空間配準，對比其高程，再進行違法建筑篩選工作。通過新舊模型差值圖，快速定位房屋后再利用歷史和現狀三維模型、正射影像判讀房屋情況，更新房屋屬性值。這樣可快速分辨新增建筑、拆違建筑，極大減少人工判讀時間。按上級要求可以定時、定量、隨時進行監測，每次數據的完善既能滿足城市規劃的需求，也收集更新了歷史數據。

5 違法建筑數據應用

1）違法建筑數據庫的建立與更新，疊加影像圖后可按類、按片、按時間、按范圍出任何專題圖。

2）利用低空攝影測量技術可快速獲取某片區域的房屋違建、拆違情況，獲取的數據可為領導決策提供數據支持。

3）按照執法局要求建立違法建筑數據監測平臺，對違法建筑數據進行二次開發，錄入更多數據屬性方便拆違工作，如每戶戶主姓名、聯系方式、家庭情況、房屋建狀、涉嫌違法建筑面積、房產證情況、房屋用途情況等。

4）監測拆違工作量。如今市面上的拆遷公司眾多，拆遷的工作量面積統計沒有具體規范參考，拆遷時作業方法也無標準參照，大多以“拆掉”為目的。隨著拆違進行，核對拆違工作量勢必成為大問題。若拆遷公司存在虛報、謊報拆違工作量，便會拆無對證，無據可查。利用低空攝影測量技術能快速獲取拆違前的數據，占領時間上的優勢，成本低、效率高，能為拆違工作提供歷史數據的證據，合理規范拆遷公司行為。

6 結語

本文探討利用低空攝影測量技術對違法建筑進行監測的方法以及數據的應用。以現階段的測繪技術水平，作業時需要人工干預的仍占一部分，隨著測繪技術的發展，監測的方法及設備將會越來越自動化，監測的精度會越高、范圍會越廣、效率也會更高。