基于遙感與GIS的違法違規建筑監管空間信息平臺建設

趙華成

(福州市勘測院 福建福州 350108)

0 引言

近年來，隨著我國經濟快速發展，城鄉面貌日新月異。與此同時，市縣城鄉結合部的違法建設越來越突出，違法搭建、改建、擴建屢禁不止。違法建設對城市建設和發展有很大危害，是一直困擾城市發展前進的難題[1]。為掌握城市的變化，實施有效的管理，各級自然資源與規劃部門迫切需要掌握城市的違法建筑區域、非法占地等方面的信息。常規手段主要依靠市民舉報和人工巡查發現，確認過程還要與城市規劃部門進行溝通。因此，往來的信息反饋機制致使拆違工作面臨種種困難，嚴重影響了違法建筑的發現與處置效率[2]。為切實抓好違法建筑專項治理工作，迫切需要對現有違法建筑查處工作升級，探討方便、實用的違法建筑巡查技術方法，為摸清違法建筑存量和新增態勢提供基礎[3-5]。

遙感具有客觀、準確、覆蓋面廣和時效性高等特點[6]，通過遙感變化檢測可方便獲取城市空間地理信息與變化信息，將其用于城市違法建筑的快速監測，既高效、經濟，還可為執法部門提供科學客觀定量的依據，減少社會矛盾發生，促進社會和諧發展。因此，充分利用遙感技術、GIS技術，建立違法建設信息管理平臺，及時共享違法建設的發現和查處信息，是逐步實現“天上看、地上查、網上管”的多維防控手段。

基此，本文針對違法違規建筑監管業務需求，采用衛星遙感技術作為違法違規建筑監測的重要手段，結合城市規劃等專題數據資料及現場核實信息，研究構建違法違規建筑監管空間信息平臺，為全面摸清城市存量違法界線和發現新增違法建設，對違法建設監管工作提供技術支撐。

1 違法建設監管業務分析

1.1 監管業務需求

(1)摸清存量違建。治理違法違規建筑(簡稱“違建”)的首要工作是摸清違建“存量”，利用歷史遙感數據資料，查清存量違建分布情況，構建存量違建臺賬，實現違建“處處清”，輔助制定拆違計劃，強化拆違監督力度，提升拆違管理精細化。

(2)增量違建整理分析。依法嚴格整治存量違建的同時，需要有效遏制違建行為，實現增量違建“零增長”，而遏制增量違建的有效方法是加強監督力度。因此，需要利用高分辨率遙感衛星技術按雙月監測重點區域新增房屋建筑信息，對該信息進行規劃數據套合分析與人工實地核查，及時發現增量違建位置、分布、面積及詳細信息，為治理違建提供第一手資料，并據此整理分析區縣上報增量違建信息，規范化處理并入庫更新，才能實現違法建設的有效遏制，確保違法違規建筑零增長。

(3)拆違信息整理分析。在掌握存量和增量違建的基礎上，需要制定拆違計劃，及時將區縣上報拆違信息整理入庫，更新違法建設臺帳，關注建筑拆除情況，加強拆違工作監管力度，才能督促違法案件快速處置，掌握違法建設拆違整治進度。

(4)管理機制建設。違法違規建筑管理是一項長期持續性工作，為實現違法違規建筑增量得到堅決遏制、存量基本整治、長效工作機制形成的目標，需要實現存量違建、增量違建、拆違進度的全流程信息化管理，才能形成違法違規建筑“閉環”管理機制，規范管理流程，提高管理效率，固化管理機制。

1.2 監管業務流程

執法部門開展違法建設監管工作的業務流程通常為：收集相關資料并進行分析，保證資料盡可能可靠和齊全。因此，需要對所收集的各類數據進行分析、處理和整合。對比現勢性高的影像和歷史遙感影像，提取建筑物變化圖斑。套合規劃數據進行分析，下發變化圖斑，進行人工現場實地核查，形成違建臺賬。而利用多源遙感影像數據，可以對城市建成區建筑物進行高頻次動態監測，及時發現新增違建行為。制定拆違計劃，跟蹤結合現場進度核查，有利于全面掌握違建拆違整治進度，督促違法案件快速處置，如圖10所示。這樣，區縣按月上報拆違信息，更新違法違規建筑臺賬，可以形成“發現變化-規劃對比-圖斑分發-管理核實-信息整合-拆違規劃-任務分發-進度監管-管理評價”的閉環管理流程，實現多級信息聯動機制，形成早發現、早報告、早整治的管理機制，提升拆違執法效能。

圖1 工作流程

1.3 涉及數據內容

違法建設監管數據內容，主要包括衛星遙感影像數據、建筑物監測矢量數據、城市管理基礎數據、業務管理數據、規劃審批數據、系統數據，以及現場核查照片數據等。其中，城市管理基礎數據包括行政區劃數據、道路數據、基礎地形圖數據、林業數據、綠地數據、社區網格數據、萬米網格數據、興趣點數據、門樓牌數據、城中村改造規劃數據等。利用影像數據對比，主要目的在于提取兩期影像建筑物變化圖斑，結合規劃數據比對和人工現場核查確定存量違法違規建筑，建立違建臺賬。

2 平臺構建及其功能

2.1 總體架構

違法違規建筑監管空間信息系統總體架構，分為基礎設施層、數據層、應用層等3個層次,如圖2所示。其中，基礎設施層是運行的環境基礎，數據層是平臺運行的基礎，應用層是用戶進行業務管理的主要內容。

圖2 違法違規建筑監管空間信息平臺總體架構

基礎設施層主要由軟件平臺、硬件平臺和網絡平臺3個部分組成。軟件平臺包括操作系統、GIS平臺、數據庫軟件等組成，為系統運行提供基礎軟件支撐服務。硬件平臺主要由服務器設備、展示設備、移動端設備和客戶機組成，為系統提供必要的硬件環境，保證系統的正常運行。網絡平臺指系統運行的網絡環境，包括局域網、移動互聯網、有線互聯網等網絡環境，以及交換機、防火墻等網絡設備。

數據層主要是違法違規建筑綜合管理數據庫和各種違建數據服務。綜合數據庫，包括基礎支撐數據庫、監測信息數據庫、業務信息數據庫、違建臺賬數據庫、運行支撐數據庫等子庫。基礎支撐數據庫，主要存儲基礎地理信息數據和行政區劃數據等，為業務管理提供基本的電子地圖支持。監測信息數據庫，主要存儲遙感影像數據、衛星發現的建筑變化數據和其他渠道發現的違建數據。業務信息數據庫，主要存儲用于違建判定的規劃數據和審批數據。違建臺賬數據庫是系統的主要數據庫，主要存儲已經核實的違建信息數據，服務開展違建治理工作。運行支撐數據庫，主要存儲系統的配置文件和用戶數據等，保障系統的正常運行。違建數據服務，包括存量違建監測核查、增量違建監測核查、拆違進度監測核查以及通過人工巡查、群眾舉報、領導交辦等渠道匯集的違建上報工作。

應用層包括違法違規建筑綜合展示子系統、違法違規建筑臺帳子系統、成果分發與核實管理子系統、移動核查管理子系統、拆違進度管理子系統、報告生成工具等6個子系統。

保障層包括標準規范和運行保障機制，規范和保障遙感影像等數據資料的獲取、標準化處理、違建臺賬數據的建立和更新、管理等各個業務流程的開展。

2.2 功能構成

違法建設綜合監管空間信息平臺功能構成如圖3所示。

圖3 違法違規建筑監管空間信息平臺功能構成

(1)違法違規建筑綜合展示子系統

違法違規建筑綜合展示子系統，展示違建現狀、治理進度等信息，是實現掛圖作戰的重要模塊。違法違規建筑綜合展示子系統直觀地展現違法建設前后的特征及違建拆除的進度情況，并通過總體分析、類型分析、區域分析、歷史分析等多維度分析支撐業務管理應用。違建監測發現數據按照權限展示，市級可以看到所有數據，區縣級只能看到本轄區內的數據。主要功能包括地圖窗口、地圖工具、導航欄、統計圖表、圖斑列表、詳細信息等。

(2)拆違進度管理子系統

拆違進度管理子系統主要制定拆違計劃，上報拆違進度、跟蹤監督計劃實施的系統，是違建治理工作閉環中的監督治理一環。用戶可通過拆違進度管理子系統制定存量拆違計劃，設定增量拆違時限，根據下級上報的拆違進度進行數據更新，對超期未拆進行預警，實現督促管理。提供報告生成工具，將違建現狀和治理進展進行匯總，生成違建治理報告，是完善違建治理工作的重要環節。

(3)違法違規建筑臺賬子系統

違法違規建筑臺賬子系統是臺賬信息管理系統，是違建治理工作的重要信息匯集系統，具有數據編輯、錄入、更新等功能，主要功能包括批量導入、手工勾繪、表格填報、附件上傳、信息查詢、信息修改、信息導出、空間展示等。

(4)成果分發與核實管理子系統

成果分發與核實管理子系統是下發任務，核實衛星監測成果的系統，是完成違建治理閉環的重要模塊。通過成果分發與核實管理子系統與移動核查終端子系統聯動實現核查任務的下發、核實、上傳與管理流程，通過系統展示和管理的內容，實現用戶分級權限管理控制。系統的主要功能，包括核查圖斑展示、任務下發管理、移動端管理、任務查詢瀏覽、結果反饋上報等。

(5)移動核查管理子系統

移動核查管理子系統是接收核查任務的移動端系統，是治理閉環的又一重要環節。移動核查管理子系統主要職責是實現建筑物變化圖斑核查任務接收、管理、現場核查、反饋上傳、統計分析等功能，輔助完成業務核查閉環中的現場調查工作。外業核查人員使用移動端實現調查信息在線上報。系統主要功能，包括任務接收、任務查詢、任務詳情、表單填寫、照片拍攝、結果上報、定位導航、量測計算和數據導出。

(6)報告生成工具

報告生成工具實現制作報告模板，按模板生成報告，提供瀏覽和輸出，包括報告模板、報告生成、報告瀏覽和報告輸出功能。

3 平臺實現

平臺應用支撐系統，包括Web服務器軟件、數據庫軟件、GIS平臺軟件等。基于擴展性和良好兼容性的要求，平臺采用的應用支撐系統均為開源軟件，Web服務器軟件為Apache，數據庫軟件采用Postgresql，GIS服務平臺為GeoServer。

平臺主要包括違法違規建筑綜合展示子系統、拆違進度管理子系統、違法違規建筑臺賬子系統、成果分發與核實管理子系統、移動核查管理子系統以及報告生成工具六部分，如圖4所示。移動核查管理子系統基于Android開發，實現建筑變化圖斑核查任務接收、管理、現場核查、反饋上傳、統計分析等，輔助完成業務核查閉環中的現場核查工作。區縣級外業核查人員使用移動端進行核查和上報。平臺除了移動核查子系統外均采用B/S架構，通過統一的網絡服務窗口實現衛星遙感影像、存量違法建設監測數據、增量違法建設上報及下發數據、拆違進度上報數據的“一張圖”綜合展示、違法建設信息一體化管理，同時實現拆違進度的實時監測、展示與統計分析，針對增量違法建設，結合業務需要設置拆違時限，實現超期預警功能。

圖4 違法建設綜合管理展示分析界面

4 結語

本文基于高分辨率衛星遙感影像，提取疑似違法建設圖斑，結合基礎規劃數據和建筑許可數據，利用遙感和GIS技術構建 “違法建設衛星遙感監測信息平臺”，實現違建數據“一張圖“管理，建立違建數據從發現、核查、認定、立案、督查到銷賬的全流程監管模式。實踐證明，利用遙感技術和違法建設衛星遙感監測信息平臺可有效拓寬違法違規建筑的管理、發現和治理手段，促使違建治理模式產生新的變化，實現利用衛星遙感數據獲取區域輔助違建發現和治理跟蹤的目的，助力違建治理工作在現有基礎上進一步完善，全面實現城市綜合管理數據化、科學化和智能化，提高城市服務管理精細化水平，全面提升城市綜合治理能力。