麗水市違章建筑管理GIS系統建設

　　摘 要: 無人機傾斜攝影的高分辨率影像數據生成的三維影像數據具有直觀、逼真、可量測的特點。針對目前屋頂建筑違章數據難采集、精度低的問題，提出使用三維影像數據結合數字測圖軟件生產違章建筑數據，生產周期短、現勢性強。使用 PostgreSQL 數據庫和 ESRI 的 ArcSDE 空間數據庫引擎管理違章數據，調用測繪部門的房屋分層分戶數據服務、各時期影像數據等，構建麗水市違章建筑管理 GIS 系統，實現違章建筑數據的有效管理和可持續更新，為城市管理提供數據支撐和決策依據。

　　本文源自陳再輝;朱曉燕;葉秀芬;， 測繪與空間地理信息 發表時間：2021-05-25

　　關鍵詞: 違章建筑; 傾斜攝影; GIS; PostgreSQL

　　0 引 言

　　2013 年以來，浙江在全省范圍內開展“三改一拆”專項行動。城市違章建筑識別與監管是城市規劃管理部門的一項重要工作，目前違章建筑識別主要靠人工巡視，投入大，效率低。為了探索效率較高的違章建筑識別和具體的違章面積，有效地開展違章建筑治理，文獻[1]基于傾斜攝影建設的無人機城市建筑監測系統，通過對同一區域不同時相建筑物的實景真三維模型和正射影像圖數據進行對比分析，根據面積變化、高度變化、灰度變化等確定疑似變化區域[1]。文獻[2]利用北斗無人機搭載航空攝影設備獲取定點區域遙感數據，通過數據通信傳輸模塊，將獲取數據實時上傳進行處理，實現違章建筑的持續變化監測[2]; 文獻[3]—[4]使用無人機航空攝影方法，獲取區域高分辨率影像數據，生成正射影像圖，通過前后期影像比對，識別疑似的違章建筑。文獻[1]—[2]使用軟件進行處理，實時性強，自動化程度高; 文獻[3]—[5]采用人工判別，工作量大; 文獻[1]—[5]均是基于影像的對比分析，優點是適合于大范圍數據處理，缺點是需要兩期以上的影像數據進行對比，分析結果幾何精度較低。

　　本文基于無人機傾斜攝影的高分辨率影像數據生成三維模型數據，結合數字測圖軟件，繪制屋頂違章建筑邊界，輸入違章建筑的材質、面積等屬性數據，輸出違章測量數據。并結合歷年衛星影像和航攝影像數據服務、房屋坐落位置數據服務、房產分層分戶圖數據接口、公共服務平臺上的矢量地圖數據服務和影像地圖數據服務接口，開發違章建筑管理 GIS 系統。

　　1 系統架構

　　1.1 系統體系架構

　　在充分分析浙江現有房產數據和城建檔案數據現狀的基礎上，結合城市管理部門和政府決策部門在城市綜合管理、“三改一拆”等方面的應用需求，采用現代計算機技術、網絡技術和最新的空間信息技術，按照統一的技術標準整合麗水市“三改一拆”工作中獲取、生產、加工的各類地理信息資源，建立地理信息資源數據庫。以“三改一拆”相關標準為指導，通過深入分析現有房產系統的數據及應用功能，完成違章建筑管理 GIS，包括移動終端數據采集子系統、C/S 端數據入庫子系統、B/S 端數據發布子系統。

　　麗水市違章建筑管理 GIS 由運行支撐層、數據層、服務層和應用層 4 個層次有機組成。系統體系架構如圖 1 所示。

　　1.2 服務層

　　違章建筑管理 GIS 提供包括地圖服務、數據服務、查詢服務、統計服務、處理服務等多種服務，并通過服務管理系統實現統一管理，可滿足麗水市城市管理部門的一般性空間定位需求，用戶主要通過網站獲得所需的行業信息，且可快速定位到相關區域對“違法建筑”設施進行查詢、核對、分析及統計等工作。

　　1.3 系統功能

　　1) B/S 數據發布子系統

　　系統功能包括地圖操作、查詢統計、報表輸出、門戶管理。功能結構如圖 2 所示。

　　2) C/S 端數據入庫子系統

　　①屬性數據入庫。實現屬性數據的錄入、編輯及查看等相關功能。

　　②數據入庫。把移動端采集的屬性數據導入到 PostgreSql 數據庫中，現場拍攝的照片和視頻文件作為原始數據以文件形式保存。

　　現場測繪的屬性數據導入到 PostgreSql 數據庫中，現場繪制的草圖作為原始數據以文件形式保存。

　　1.4 開發方法

　　系統采用面向服務的架構( Service-oriented Architecture，SOA) 進行開發，數據庫平臺采用 PostgreSQL，空間數據庫引擎采用 ESRI 的 ArcSDE10. 3，系統開發環境采用 Visual Studio 2012 .NET，使用 C#開發語言，基于 ESRI 的 ArcServer 環境實現各類 Web GIS 空間服務。瀏覽器端利用 JavaScript API、EXT JS 等技術調用數據服務和地圖服務，以實現數據查詢、統計及處理等功能。移動端采用 Android 平臺進行，使用 Java 開發語言。

　　2 數據建設

　　2.1 數據建設

　　1) 基礎地理數據

　　基礎地理數據集中的數據是從測繪院提供的 2017 年最新基礎地理數據中選取的圖層要素，包含矢量數據、衛星影像數據和航攝影像數據。其中，覆蓋市中心區域( 蓮都區、青田縣、縉云縣、遂昌縣、松陽縣、云和縣、慶元縣、景寧縣、龍泉市) 的數據從 1 ∶500 比例尺基礎數據中提取。

　　2) 違建信息數據

　　違建數據使用多旋翼無人機傾斜攝影，航拍地面分辨率為 5 cm，基于 CORS 系統使用 GPS RTK 方法采集像控點數據。原始影像、POS 數據、相機參數和控制點數據導入 Smart 3D 軟件，通過空中三角測量、控制點量測、測量平差等步驟建立三維模型數據。將三維模型數據導入清華三維軟件，采集屋頂違章建筑閉合的邊界線，在屬性中記錄違章建筑的材質。將生成矢量線畫圖，導 出 為 SHP 格式的面數據。

　　3) 勘驗筆錄數據

　　勘驗筆錄數據來源于麗水市城市管理的執法人員現場執法采集的數據。

　　4) 房產信息數據

　　房產信息數據主要來源于麗水市已有的房產系統中的數據，包括丘、幢、戶 3 張表。

　　5) 現場測繪數據

　　現場測繪數據是由測繪中心現場測繪所得到的數據，包括測繪到的屬性數據和 CAD 數據。

　　2.2 數據服務

　　1) 基礎地理數據服務。主要來源于麗水市政務版矢量數據服務、衛星影像數據服務、航攝影像數據服務。

　　2) 違章建筑信息數據。基于傾斜攝影三維模型生產的屋頂違章建筑數據發布成動態地圖服務。

　　3) 勘驗筆錄數據服務。對移動端采集到的屬性數據、圖片、視頻發布成服務。

　　4) 房產信息數據服務。數據來源于麗水市現有的房產測量數據庫。

　　5) 現場測繪數據服務。對測繪采集的違章建筑數據發布成動態地圖服務。

　　3 支撐環境建設

　　3.1 硬件環境

　　使用政務云服務器，操作系統 Windows Server 2012 R2，內存 32 G，存儲 500 G。

　　3.2 軟件環境

　　購置 ArcGIS 軟件一套，用于構建集中管理、支持多用戶、具備高級 GIS 功能的企業級 GIS 應用與服務，支持空間數據管理、二維三維地圖可視化、數據編輯、空間分析等即拿即用的應用和類型豐富的服務。ArcGIS Server 支持桌面定制的應用、移動設備以及基于瀏覽器客戶端的訪問。購置相關業務軟件等。

　　3.3 網絡環境

　　使用政務網，方便城管局機關和各個片區分局使用。

　　4 結束語

　　本文基于傾斜攝影的高分辨率影像數據生成的三維模型生產屋頂違章建筑數據，采集周期短，數據現勢性好，幾何位置精度較高。使用三維模型數據采集違章建筑的邊界線，與傳統的正射影像相比，更加清晰、直觀。通過違章建筑管理系統，實現違章建筑數據的有效管理。系統調用房產數據服務接口，將房產分層分戶平面圖和房屋坐落平面圖調入系統，查看違章數據的同時，可以根據需要查閱房屋的分層分戶圖。調用麗水市地理信息公共服務平臺的現有數據服務，保證麗水市違章建筑管理 GIS 的建設能和平臺數據無縫對接和資源共享。通過對比各個年份的影像數據，可以分析違章建筑出現的時間，為城市管理提供數據支撐和決策依據。

　　系統采用的開發框架使得基礎運用和二次開發不受開發環境和操作系統等限制，減少了客戶端和服務器之間的交互次數和網絡往返次數，降低了編組開銷，增強了系統性能，同時也考慮了技術平臺的無關性，便于服務的實現、升級和維護，有利于系統功能的擴展。