無人機在智能查違中的應用

朱建華

(棗莊科技職業學院 建筑會計專業部,山東 滕州 277599)

近年來,伴隨著國民經濟的持續健康發展,城市規模持續擴大,面貌煥然一新。同時,違章建筑逐漸成為困擾城市管理以及建設的重要難題,尤其是違建占道棚車、違章擴建以及私接門臉的問題尤為突出,違章建筑不僅對城鎮規劃產生直接的影響,同時也會產生一定的安全隱患。在無人機不斷普及的背景下,利用其獲得城市建筑的影像資料,并且和數字化測圖方法結合使用,能夠快速地測量城市違章建筑,不但能夠保證測量精度,同時也具備了效率高和省時省力的優點,能夠為執法部門提供更加立體化與科學化的依據[1]。

1 航測技術特征和數據生產

無人機遙感技術發展速度較快,我國自主研發的各種無人機遙感系統能夠在不同的地形以及氣候條件下獲得相對精密的地理數據。固定翼型無人機具備了姿態穩定、續航能力強、載荷大等突出優勢,可以滿足困難地區以及城市的航攝要求[2]。多旋翼型無人機操作便捷、容易攜帶,能夠作為局部影像采集的重要補充,或者將其用于采集拆后新貌。數字表面模型以及數字正射影像如圖1所示。

圖1 DOM與DSM生產流程Fig.1 DOM and DSM production process

2 無人機輔助城市查違的測量方法

2.1 制作正射影像

在違章建筑動態監測過程中,無人機正射影像被用于固化違建情況以及土地利用現狀,通過判讀、對比以及分析影像,發現違建的現象[3]。所以,無人機輔助城市違章建筑影像測量的要求包括分辨率滿足設計的基本要求,地理位置要正確,影像的紋理要清晰,同時不存在明顯的模糊以及錯位的情況。此外,違建監測對于圖片的質量以及清晰度有著較高的要求。所以這類項目使用無人機數據開發以及自動化程度相對較高的軟件加以處理,可以保證及時向執法部門提供違建的影像資料以及監測數據[4]。經常采用的軟件包括UAMaster以及Pix4D等,除了可以手動的添加像控點之外,密集點云匹配、空三加密以及DSM/DEM生成都能夠進行一鍵自動化的處理。

因為無人機的飛行高度通常較低,在城市中高層建筑重疊度要比設計值低,所以高層建筑中經常會存在紋理傾斜、扭曲或者是缺失的問題,造成了DOM成果當中產生破損以及錯位的實際情況。通過壓平高層區域的編輯鑲嵌線以及DSM等,可以有效地解決錯位以及扭曲的實際問題。

2.2 提取和分析圖斑

通過目視解譯正射影像,能夠發現違法建筑。對于一些人力無法排查區域,無人機將會顯示出檢測的優勢。在違建工程監測中,對比不同時間拍攝的影像資料,或者是將無人機所拍攝的影像資料和上一年度得到的影像資料進行比對,發現其中發生變化的區域,也就是獲得兩期影像資料之間所出現的變化圖斑。把變化圖斑與土地的使用矢量數據展開空間的疊加分析,最終獲得不同變化圖斑內部的土地使用現狀的類型,并且統計不同形式的土地面積[5]。把變化圖斑的面積、編號以及街道的名稱進行匯總,將其提供給執法部門,執法部門根據實際的情況給予相應的處罰。

2.3 制作執法指引專題圖

為了方便城管以及國土執法人員對違章建筑的現場執法工作,將違建圖斑和土地的使用現狀矢量圖、城市規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,制作出執法指引專題圖[6]。按照圖片中的信息,執法人員可以全面而又快速的掌握違建圖斑的位置、面積以及相應的違法情況。

3 應用效果

以浙江省違章建設的集中整治為例,探究了無人機航測技術在違建監測工作中的突出作用。該地區違建情況復雜而又多樣,過去執法過程中受到了圖片質量以及數據實時性不足等多種因素的共同影響,使得效果表現不佳。從2014年開始,該地區采用無人機航測技術監測違法建筑,在行政區域內采用1:2000的無人機航測作業,并且制作了數字表面模型與數字正射影像監測變化。

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)

對現場勘測并詳細分析資料之后設計了無人機的飛行計劃,之后組織航飛作業,搜集航向重疊高于80%,旁向重疊高于50%的影像資料,利用RTK模式對像控點進行了搜集,然后將航飛的像控點以及像片集中導入到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實現了影像正射糾正,最終得到了正射影像如圖2所示。

近三年以來的監測成果如表1所示。

表1 違章建筑新增以及拆除監測圖斑的統計情況Table 1 Statistics on illegal construction and removal of monitoring maps

低空無人機有助于監控建筑違章,尤其在人工無法巡查的違建點取證工作中,發揮了重要的作用。

4 結語

無人機航測具備了分辨率高、反應速度快、運行成本低以及機動靈活的特征,逐漸成為了航空攝影測量領域的重要補充,是獲取空間數據的關鍵工具。采用無人機航測技術獲得分辨率較高的影像資料,通過對比不同時期的影像數據,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,為相關部門提供了決策信息以及基礎性的數據。