基于无人机影像的违章建筑监测分析

时间：2019-11-29 11:15:34 所属分类：智能科学技术 浏览量:

摘 要: 为了掌握城市的变化，实施有效的管理，规划部门迫切需要掌握城市的违法建筑面积、违法用地面积等信息。传统的航摄方式( 如卫星遥感、普通航空遥感) 数据获取周期较长、缺乏机动灵活性，不适用于短期、高频的城市动态监测研究。本项目采用无人机影像进

　　摘 要: 为了掌握城市的变化，实施有效的管理，规划部门迫切需要掌握城市的违法建筑面积、违法用地面积等信息。传统的航摄方式( 如卫星遥感、普通航空遥感) 数据获取周期较长、缺乏机动灵活性，不适用于短期、高频的城市动态监测研究。本项目采用无人机影像进行违建分析，通过网格化监测结合人工目视解译，将泉州市区分为 1 km×1 km格网，并结合批地数据，利用 GIS 技术空间、数据叠加及建库技术对城市违章建设进行城市动态监测。

　　关键词: 无人机; 影像; 违章建设; 监测分析

　　1 引 言

　　随着城市的快速扩张，城市的变化也一日千里。为了掌握城市变化情况，以对城市进行高效科学的管理，城市规划主管部门需要掌握城市规划布局、土地利用、违法建筑面积、违法用地等方面的信息。遥感具有宏观、动态、快速、准确和全面的优点，适合大范围、远距离等各种变化的监测分析。通过遥感手段，获得了不同时期的城市地表信息，可分析监测城市用地变化，为规划管理部门提供了科学客观定量的依据[1]。传统的航摄方式( 如卫星遥感、普通航空遥感) 存在着信息获取费用昂贵、数据获取周期较长、缺乏机动灵活性等问题，不适用于短期、高频的城市动态监测研究。而低空飞行方式具有较短的数据获取周期，对天气要求不高，可较灵活地获取高分辨率影像数据。并且低空无人飞行器运输便利、升空准备时间短、操作简单，可以快速到达指定地点。航飞时间自由灵活。低空无人飞行器一次性投入成本、使用成本均相对低廉，切设备易于操作和维护[2]。以低空无人机作为平台的影像数据具有对天气依赖性较小、影像分辨率较高、机动性较强、一次性投入较少、性价比较高、使用方便的优势更适合用于城市地表变化的监测[3]。本项目通过对无人机获取的遥感信息进行处理分析，并采用有别于传统的遥感监测方法，采用网格化监测结合人工目视解译，将泉州市区分为 1 km×1 km格网，进行动态监测。并结合批地数据，利用 GIS 对城市违章建设进行城市动态监测。

　　2 在监测城市违章建设中的应用利用

　　RS 技术进行动态变化分析是城市用地变化监测的一种常用方法，在数据源选择上通常采用传统卫星、航空摄影[4]。本文在数据源上选取低空无人机影像，以提高分辨率和时相性，解决传统影像技术的不足。并根据违章建筑物的特殊性选择不同的变化信息监测方法。

　　2. 1 项目概况 ( 1) 研究区概况鲤城区是泉州市中心城区之一，陆 域 面 积 53. 74 km2 ，处于东经 118°29' ～ 118°37'，北纬 24°52' ～ 24°56'之间，地势西北高东南低，平坦开阔，台地和平原占全区总面积的 70%以上。位于晋江下游的泉州平原，东、北邻丰泽区，西、北毗南安市，西、南与晋江市交界，因区域范围较大，进行分期航摄。

　　( 2) 无人机遥感平台本次低空飞行器获取航空摄影采用索尼 ILCE - 7R。因该相机，且经常变动，需要对其进行检校，以获得其精确的内方位元素。确定物镜后节点和像片面相对位置的数据，称为像片的内方位元素。包括像主点 ( 摄影机主光轴与像片面的交点) ，在像片框标坐标系中的坐标 x0、y0 和像片主距 f [5]。摄影时，地面上各点与投影中心之间形成的摄影光束可用像片上各相应像点和投影中心之间的光学来确定，如图 1 所示。

　　2. 2 作业流程( 1) 外业航拍 ①影像控制测量由于泉州市是海边城市，风力较大，无人机质量相对较轻，且航拍高度位于 500 m以下的低空，属于风区，很容易受到风力影响。导致无人机偏航、飞行姿态不稳、破坏航摄的稳定性，致使 POS 数据精度降低。为了提高内业成图精度，需要在测区范围内布设摄影测量控制点，本项目像片控制点布设以泉州市 CORS 为基础，观测采用 RTK 技术，平面及高程精度为 ±2 cm。 ②无人机航测通过地面站软件 MissonPlanner 规划航线，进行航测，由于本次项目范围较大，任务路线较长，采取分区设计航线，进行分区航摄[6]。飞行高度设置 300 m。设置完成后进行航摄作业，如图 3 所示。

　　( 2) 内业数据处理对外业航拍得到的相片和 POS 数据进行预处理，通过软件将其进行数据融合，并通过控制点对数据进行校正，生成带位置与姿态信息的影像和后续处理工程文件。 POS 系统主要是 IMU /GPS 通过将航摄仪和定位定姿系统集成在一起，POS 硬件主要包括 GPS 和 IMU 设备。通过 GPS 获取航摄仪的位置参数( 即外方位线元素) 及惯性测量装置 IMU 测定航摄仪的姿态参数 ( 即外方位角元素) ，经过处理，可直接获得每张像片的外方位元素，减少外业布设像控点工作量。3 结 语在鲤城区利用无人机遥感影像进行动态监测中，取得有效的结果，方便管理。该方法具有良好的可操作性、可行性，较好地完成了城市规划区地表用地变化的监测分析。通过生成的违建图斑一览表使得违建一目了然、公平公正。并且可以可以直接和管理接轨，方便的操作使用。基于无人机遥感影像对城市变化进行动态监测，取得了巨大的社会效益和经济效益。尤其在违建和城市规划方面，已在泉州规划局、执法局实行推广，并且都取得了一致的好评。

　　3 结 语

　　在鲤城区利用无人机遥感影像进行动态监测中，取得有效的结果，方便管理。该方法具有良好的可操作性、可行性，较好地完成了城市规划区地表用地变化的监测分析。通过生成的违建图斑一览表使得违建一目了然、公平公正。并且可以可以直接和管理接轨，方便的操作使用。基于无人机遥感影像对城市变化进行动态监测，取得了巨大的社会效益和经济效益。尤其在违建和城市规划方面，已在泉州规划局、执法局实行推广，并且都取得了一致的好评。

　　参考文献

　　[1] 潘富成，左德山，郝萱等. 基于遥感影像的自动变化检测技术在北京市违法建设监测应用研究[J]. 中国科技成果，2014( 13) : 43 ～ 45.

　　[2] 崔红霞，林宗坚，孙杰. 无人机遥感监测系统研究[J]. 测绘通报，2005( 5) : 11 ～ 14.

　　[3] 孙杰，林宗坚，崔红霞. 无人机低空遥感监测系统[J]. 遥感信息，2003( 1) : 49 ～ 50

　　《基于无人机影像的违章建筑监测分析》来源：《城市勘测》，作者：郑志宏，杨文竞。

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