保山无人机倾斜摄影测量在违法用地违章建筑调查

 　　随着经济社会的快速发展，农村与城市的差距越来越少，农村的建设水平明显提高，但是违章建筑也越来越多，特别是最近几年我区新增疑似问题图斑上千块，违章建筑有愈演愈烈之势。农村违章建筑屡禁不止，不仅严重扰乱了土地和城乡管理秩序，而且给公共安全带来了极大的隐患。《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》支出“违法建设问题突出”要“建立利用卫星遥感监测等多种手段共同监督规划实施的工作机制”。广东省先后有多个地市出台落实了相关政策。广州市出台了《在建违法建设快速查处程序工作指引》，提出最快7天内可完成查处工作。深圳市起草出台了《关于农村城市化历史遗留产业类和公共配套类违法建筑的处理办法》。惠州市《查处违法建设规定》已落地；清远市《违法建设认定和分类处理暂行办法》已审议落地；潮州市的《违法建设查处暂行办法》也已经在2018年出台。

       但传统的人工核实取证存在巡查人员、时间、范围、角度有限等问题，而遥感影像处理的问题图斑存在时效性不强，分辨率不高、难以获得建筑物立面等弊端。而无人机倾斜摄影测量很好的解决了这些问题，而且能生产高精度、可测量的实景三维模型和正摄影像图，并且可根据高分辨的三维模型生产DLG，实现对违章建筑的全方位取证、排查，有效解决传统违章建筑中“入户难”、“测量难”、“取证难”的问题，为违章建筑查处工作提高了强有力的依据和技术支持。

1、倾斜摄影测量外业实施

        该区域位于肇庆高新区北江大堤西侧某村，地势平坦，以低矮房屋和小高层为主，植被遮挡房屋的情况极少，占地面积约420亩（含实际飞行外扩区域），违章建筑数量多且比较分散，属于违章“重灾区”。通过实地踏勘，了解施测区域情况，选择适合起降场地，合理布设了7个像控点如图1所示，预先查看作业当天天气，项目采用六旋翼搭载1.2亿像素5镜头倾斜相机进行航摄。由于肇庆市公安局对无人机离地有相关规定，在无人机起飞前在肇庆高新区公安分局进行了备案和提交起飞申请。根据影像重叠度、分辨率、飞行平台电池续航能力等，设计了一条总长度为11.15千米的航线、飞行高度100米、巡航速度10m/s、航向旁向重叠率分别为80% 75%如图2所示，并计算了曝光时间间隔为1.1s等相关参数。为保证测区边界建筑物建模效果和纹理的清晰度，航线设计时适当外扩了2-3条行线。该测区共从无人机组装调试起飞到数据采集完毕用时约40分钟，5镜头合计获取影像3845张（其中垂直向下的正摄镜头获取769张影像），完全覆盖了测区和像控点。获取倾斜影像效果如图3所示。

                                    图1（像控点布设）                                                        图2（航线设计）

 图3（倾斜相机连续拍摄的5张影像）

2、实景三维模型和正摄影像制作

       此次施测采用的非量测相机，相机拍摄角度差异大，导致影像的畸变随之变大，不同角度获取的影像色彩也很大，加上拍摄的影像无POS数据，需要后处理POS数据，这些因素加大了空三处理难度。综合以上问题，本次内业建模和正摄影像生产软件采用Bentley公司的ContextCapture软件，自动空三解算外业采集出来的影像外方位元素。软件方面投入7台计算机集群处理空三处理、生成实景三维模型、正摄影像图。其中主控端一台，配置采用E5 三代 32核 双CPU，内存128G，显卡NVIDIA GTX2080 8G显存；工作节点六台，配置采用I9 9900K CPU，显卡NVIDIA GTX2080 8G显存，内存32G，加配固态硬盘和工业级硬盘（紫盘），组成具有千兆级交互能力的集群处理局域网。三维模型建设和正摄影像生产最重要的一步是空三处理，这次空三处理3845张影像，数据量不算大，刺入像控点次空三40分钟成功，为保证数据的准确性，对所有包含像控点的影像再次做刺点处理后，进行第二次空三操作，耗时30分钟左右，测区范围内所有点云分布正确，无叠加、分层、外扩范围也十分平整空三成功，相机位置均匀分布无交错，空三成功。空三成果如图4所示：

图4

       在保证空三质量的前提下，接下来可以生产三维模型和正摄影像图了，ContextCapture软件正摄影像的生产必须先处理完三维模型，接下来生产三维模型。根据集群工作节点，将每块模型按16G划分（16G处理速度相对较快），软件将空三结果分成115块，依次分发到包含主控端在内的7个工作节点处理，处理时间共耗时16小时，最终生产如图4实景三维模型。

图5（实景三维模型效果）

       正摄影像图基于实景三维模型生产为前提生产，成果如图6所示：

图6（正摄影像效果）

图7（产品精度）

3、违章建筑确认

       利用正摄影像图结合省厅提供的问题图斑，确认每个图斑在影像图上的具体位置和户主信息。如图8所示：

图8

       同时可以在实景三维模型进行对违章建筑多角度观察量取高度、宽度、长度，确保识别的违章建筑取证的可靠性，利用实景三维模型进行违章建筑物测量如图9所示：

图9

4、违章建筑调查成果制作

       肇庆高新区违章建筑调查成果主要由两部分组成，一个是现状照片，另外一个是形成.dwg格式的图纸。这里基于高精度实景三维模型输出DLG成果。绘制软件采用南方数码idata 3D测图软件。采集相关违章建筑如图10所示：

图10（绘制并导出.dwg格式文件）

       最终形成如图11成果和现场图片及模型备查

图11

       本文通过倾斜摄影测量、生产实景三维模型、正摄影像图、DLG，结合问题图斑等资料进行违章建筑的调查核实等流程进行了探索，形成了利用倾斜摄影测量辅助查处违章建筑的体系，为全区清查处理违章建筑，遏制新增违章建筑工作提供了有利手段。随着政府部门对违章建筑整治力度的加大，倾斜摄影测量在违章建筑核实查处中的作业将会越来越大。

　　欣联戴（江苏）信息科技有限公司成立于2015年，总部位于江苏省苏南城市—无锡。定位全国三维生态应用服务，专注于测绘及无人机行业应用，以无人机平台为基石，共享三维空间世界。公司拥有完善的无人机行业应用解决方案，特别在实景三维倾斜技术的研发应用，激光雷达点云数据的研发应用有着丰富的项目经验，广泛应用在测绘技术、地理信息、航测遥感、国土技术服务、规划设计、林业调查等行业技术服务。

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