李 鋒 施富強， 蔣耀港 廖學(xué)燕

1.西南交通大學(xué)機械工程學(xué)院，四川成都 610031；2.四川省安全科學(xué)技術(shù)研究院，四川成都 610045

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市不斷地擴張，城市及其周邊區(qū)域的違法建設(shè)活動愈發(fā)地猖獗。但近年來，隨著無人機影像獲取成本低廉、分辨率高和獲取周期可控等優(yōu)點。目前，已有學(xué)者將無人機影像應(yīng)用于違法建設(shè)的監(jiān)測領(lǐng)域。曾凡洋等[1]和吳錦凡[2]的研究證實，可利用無人機對違法建設(shè)現(xiàn)象突出的區(qū)域進行低空攝影，得到高分辨率的正射影像，利用兩期影像對比篩查[3]，輔助相關(guān)執(zhí)法部門整治違法建設(shè)行為。但是仍然存在以下問題：（1）文獻中，以年或者月為周期，篩查周期過長。雖然成效顯著，但是會使得區(qū)域內(nèi)的違法建筑數(shù)量增多且處于已完工狀態(tài)的居多。在進行依法處理時，由于百姓經(jīng)濟損失大易導(dǎo)致情緒失控與執(zhí)法人員發(fā)生沖突；（2）文獻中，針對實際執(zhí)法過程中，改建建筑物多在樓頂不易觀察、城鄉(xiāng)道路交通復(fù)雜找路難等問題，并未提及相關(guān)的實時導(dǎo)航輔助方法。因此，本文根據(jù)區(qū)域內(nèi)的違法活動是否猖獗，相應(yīng)動態(tài)地調(diào)整偵查的周期。通過無人機與地圖導(dǎo)航相結(jié)合的方式，輔助相關(guān)執(zhí)法人員快速且準(zhǔn)確地找到疑似違法建筑物。

1 研究方法

1.1 研究步驟

本文的研究步驟主要分為以下4個步驟如圖1所示。

圖1 技術(shù)流程圖

1.2 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

1.2.1 無人機航測

由于本文研究區(qū)域為城鄉(xiāng)結(jié)合部區(qū)域，屬于人口密集區(qū)域。因此，本文以飛馬公司電動固定翼無人機F1000作為研究工具，如圖1所示，搭載索尼α5100數(shù)碼相機。

圖2 F1000無人機

在航線設(shè)計上，根據(jù)飛馬公司提供的無人機管家軟件，進行任務(wù)規(guī)劃，繪制測繪區(qū)域。根據(jù)區(qū)域地形和測繪參數(shù)，自動生成完整的任務(wù)航線，如圖3所示。

圖3 航線設(shè)計

1.2.2 像控點布設(shè)與采集

根據(jù)《低空數(shù)字航空攝影規(guī)范》[4]中的有關(guān)規(guī)定，像控點的目標(biāo)影像布設(shè)應(yīng)清晰，利于刺點。同時，根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，對F1000的大比例測圖控制點布設(shè)采用表1所示方案。最后，利用RTK進行像控點測量。

表1 控制點布設(shè)

1.3 航測內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

1.3.1 軟件選擇

由于本項目應(yīng)用的重點是偵查，所以要求影像處理軟件具有自動化程度高、操作簡便、精度較高等優(yōu)點，因此綜合考慮之后選擇Pix4D軟件。

1.3.2 正射影像制作

Pix4D軟件生成正射影像大致流程如圖4所示。

圖4 正射影像制作流程

1.4 疑似違建偵查

1.4.1 多期影像篩查

本文首先采用ENVI軟件對多期影像進行地理坐標(biāo)配準(zhǔn)，然后運用影像分析功能對多期影像進行目視解譯完成偵查工作，如圖5所示。

圖5 兩期影像目視解譯

1.4.2 相關(guān)信息標(biāo)記

對偵查到的疑似違法建筑物進行坐標(biāo)標(biāo)記并截取相關(guān)疑似違法建筑物近遠景的圖片，近景作為執(zhí)法證據(jù)，遠景作為導(dǎo)航時的輔助信息。最后，對所有數(shù)據(jù)進行整合并存檔。

1.5 導(dǎo)航協(xié)助查處違建

1.5.1 上傳導(dǎo)航信息

首先，在導(dǎo)航軟件（電腦端）中導(dǎo)入影像中疑似違建區(qū)域的經(jīng)緯度，同時上傳對應(yīng)點的近遠景截圖。

1.5.2 與執(zhí)法部門共享

將導(dǎo)航信息整理完畢后，與相關(guān)的執(zhí)法部門進行共享。相關(guān)執(zhí)法部門利用導(dǎo)航軟件（手機端）快速地導(dǎo)航到違法建筑物所在地，依據(jù)相關(guān)資料進行核實后對違法建筑物依法處理。

2 研究結(jié)果與分析

2.1 研究區(qū)域概況

本文以四川省攀枝花市米易縣城及其周邊區(qū)域為研究區(qū)域。

2.2 研究結(jié)果與分析

2.2.1 篩查結(jié)果

根據(jù)陪同執(zhí)法人員現(xiàn)場執(zhí)法，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場一般有如下特征物：建材、混凝土攪拌機和挖掘機等特征物，如圖6～8所示。

圖6 建材

圖7 混凝土攪拌機

圖8 挖掘機

根據(jù)與執(zhí)法人員交流，根據(jù)疑似違法建筑物的特點可分為三類：（1）新建；（2）擴建；（3）加建，如圖9～11所示。

圖9 新建一周前后對比圖

圖10 改建一周前后對比圖

圖11 加建一周前后對比圖

通過以上信息和市場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)：（1）若在影像中發(fā)現(xiàn)有特征物，應(yīng)注意周邊是否存在未動工或已動工的疑似違法建筑物；（2）彩鋼瓦結(jié)構(gòu)雖然建設(shè)速度最快，但成本較低；（3）磚木結(jié)構(gòu)雖然建設(shè)速度慢，但成本較高。因此，若偵查周期較長，待磚木結(jié)構(gòu)的違法建筑物修建完成后進行拆除，百姓的經(jīng)濟損失最為嚴(yán)重。從而，易造成與執(zhí)法人員發(fā)生沖突。

2.2.2 導(dǎo)航結(jié)果（圖6）

圖12 導(dǎo)航結(jié)果

針對相關(guān)執(zhí)法部門，城市區(qū)域執(zhí)法過程中，由于城市區(qū)域樓層高而違建多在樓頂不易觀察問題、城市周邊區(qū)域道路交通復(fù)雜找路難問題，本文采用疑似違建物區(qū)域的經(jīng)緯度坐標(biāo)進行導(dǎo)航，同時用該區(qū)域內(nèi)的截圖輔助導(dǎo)航。相較于使用地名導(dǎo)航，使用經(jīng)緯度坐標(biāo)導(dǎo)航的精度更高。在執(zhí)法過程中，執(zhí)法人員通過打開導(dǎo)航軟件（手機版）利用GPS定位當(dāng)前位置并設(shè)為起點，將已標(biāo)記的疑似違法建筑物坐標(biāo)設(shè)為終點便可生成相應(yīng)的導(dǎo)航圖。

3 結(jié)語

本文是結(jié)合實際項目進行開展，具有一定的實際意義。針對違法建筑物“早發(fā)現(xiàn)、易解決”的特點，以疑似違法建筑物的偵查為角度，以實際執(zhí)法中減少百姓經(jīng)濟損失和利于執(zhí)法工作的開展作為主要研究意義。根據(jù)相關(guān)城建部門的需求，將無人機航攝技術(shù)、地理信息技術(shù)和地圖導(dǎo)航技術(shù)結(jié)合運用于違法建設(shè)活動的偵查，解決了原部門違法建設(shè)整治工作中出現(xiàn)的人力物力耗費大、成效小、偵查不全面、找路難等問題，具有一定的推廣意義。