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【摘 要】 城市违法建设动态监测是利用不同时期的遥感影像数据互相对比分析，结合城市总体规划，从中发现城市规划区内存在的违法建设问题。随着遥感影像数据分辨率的不断提高以及数据处理技术的不断完善，遥感影像的利用价值越来越高。本文结合实例介绍遥感技术在宿州市违法建设动态监测中的技术方法和流程，并对城市违法建设动态监测工作提出建议。
【关键词】 遥感技术;动态监测;违法建设
1 引言
在我国违法建设是城市发展中遇到的一个十分棘手的问题，给各地拆迁工作带来极大的困难。在旧城改造过程中，因为拆除违法建筑引起集体上访、阻挠拆迁等群体性事件不断出现;以跳楼、自焚等极端方式抗议拆迁的恶性事件时有发生，导致干群关系不断恶化。因此，如何处理好违法建设问题是各级政府领导必须面对的问题。我市为解决拆迁工作中遇到的违法建筑鉴定问题，曾以2000年和2008年的航空摄影照片为依据，出台了一系列的政策，但是随着时间的推移，2000的航空照片一是覆盖范围小、二是时间跨度大，已不能满足工作需要。现在基本上以2008年航空照片为依据，规定08年以后的没有经过批准的建筑为违法建筑。如何控制违法建筑？这就需要早发现、早处理。近年来，随着高分辨率卫片的普及，遥感技术为违法建设的监测提供了新的方法和手段，通过对多时相、多源遥感数据的校正、融合进行图像处理，判断寻找变化的图斑，然后通过对比分析，再结合实地调查，就可以及时准确地判断出违法建筑，为下一步处理违法建筑提供科学的决策依据。
2 工作流程
当前，卫星应用产业是国家战略性高新技术产业，卫星应用已成为经济建设、社会发展、政府决策的重要支撑。遥感技术应用于城市违法建设的动态监测的技术手段已经十分成熟，在全国很多城市均得到广泛应用并取得了良好的经济效益和社会效益，违章建筑的识别率可以达到90%。为加强我市的城市规划管理工作，加大对城市规划区范围内违法建设的查处力度，我市利用卫星遥感技术对规划区域约370平方公里范围实施全面动态监测，建立一套行之有效的违法建设动态监测工作机制。工作流程见图1所示：
图1 违章建筑动态监测工作流程图
3 技术路线
基本的方法步骤为：首先准备所需要的遥感影像，其次对遥感影像进行预处理（正射校正、相片融合、镶嵌、裁剪等），然后利用光谱特征变异、图像差值法等计算机自动处理方法进行变化图斑粗提取，再结合城市总体规划，辅助ArcGIS目视判读，找出城市用地变化图斑以及涉及强制性规划变化的图斑，最后出外业确定变化图斑的具体位置、属性、范围、变化时间等并量取相关数据准确计算变化面积，内业编制变化图斑专题图、统计表等。
3.1影像预处理
影像预处理主要是利用遥感影像处理软件（如ERDAS）进行几何纠正。在进行几何纠正时控制点的选择要遵循数量足够、分布均匀、特征明显的原则。利用二项式模型时至少需要6个控制点，通过控制点对纠正精度的影像试验表明，一般控制点数量在8—12比较适中，既可以保证精度又可以节约时间，如果精度要求较高，就需要适当增加控制点数量。
3.2多源数据匹配、影像融合
将多期的遥感影像与城市总体规划图进行匹配，使多源数据统一在相同的空间坐标系中。采用pansharp融合方法，将遥感影像多光谱波段与全色波段融合，不仅能够提高空间分辨率、保证彩色不失真，而且对建设用地的变化信息更加容易判读差【1】。
3.3提取变化的图斑
经过以上处理，就可以初步提取变化的图斑，辅助人工目视解译，在ArcGIS中把所需要的遥感影像进行叠加差【2】，提取变化信息，对变化图斑进行拓扑处理，建立图斑属性表，再通过与总规的叠加分析就可以找出各个发生变化的地块是否符合规划要求。发现不符合规划的项目以后，就要派人进行现场调查，量取相关数据，把用地性质、面积，以及涉及规划红线、绿线、紫线、黄线和蓝线等规划强制性内容的相关数据进行实地量取，然后把外业数据返回内业对变化图斑进行修改，并形成遥感监测分析报告，提供规划局对不符合规划的项目依法进行处理。
4 实例分析
本项目以宿州市某省重点高中新校区周边地块为例，新建的省重点学区使其周边土地迅速升值，带动了周边用地的巨大变化，涌现了大量的违法建筑。我们利用2008年至2013年5月份两期的航空和卫星影像进行该地区违法建设监测，通过遥感影像图片反映出建筑形态变化及用地形态变化等目标点，主要变化体现在两个方面：
一、新建建筑物增多，从之前的耕地、水系或者道路用地直接转变为建设用地。
二、 改扩建建筑增多，擅自搭建、改建以增加建筑面积。
三、 在规划中道路上存在违法建筑。
4.1基本资料情况
4.1.1卫星遥感影像资料
本项目遥感影像资料主要利用2008年的航空遥感影像（分辨率为0.1米）与2013年5月的QuickBird卫星遥感影像（分辨率为0.6米）进行对比分析。见下图：
图1 上图为2008年航空影像，下图为2013年QuickBird影像
4.1.2辅助资料
辅助资料有城市总体规划图、2008、2013年1：1000地形图等基础资料。见下图：
如下图为2008年经过处理的影像数据与基础地形图叠加。
图2 影像图与地形图叠加
4.2变化图斑位置分布情况
经2008年5月至2013年5月监测，发现宿州市某重点新校区附近建设用地范围内，变化图斑总共174个，面积21.33公顷，如下图：
图3 变化图斑位置分布图
4.3 变化图斑统计
4.3.1新增建筑物变化统计 经2008年5月至2013年5月监测，宿州市某重点新校区附近共监测新增建筑物变化图斑100个，面积19.46公顷。示意图如下：
新增建筑物对比分析：
新增建筑物 2008年 2013年
1
2
3
4
4.3.2改扩建建筑物变化统计
经2008年5月至2013年5月监测，宿州市某重点新校区附近共监测改扩建建筑物变化图斑69个，面积0.89公顷。示意图：
改扩建建筑物对比分析：
改扩建建筑物 2008年 2013年
1
2
3
4
4.3.3规划道路上需要拆除的建筑物统计
规划道路上共监测新增建筑物变化图斑5个，面积0.98公顷。
示意图如下：
拆除道路上建筑物 2008年 2013年
1
2
3
4.4变化图斑专题图
以上各类图斑的变化都分类形成统计表，并上交遥感监测分析报告。
5 几点建议
通过我市利用几期遥感影像进行违法建设变化图斑信息提取，利用遥感影像进行违法建设动态监测研究时，建议注意一下几点：
（1）影像资料的选取
尽量选取不同年份相同月份的卫片，这样没有变化的建筑物影像色调是基本一致的，而变化了的建筑物色调则会有所不同，我们就可以利用光谱特征变异以及图像差值等粗提取发生变化的区域【3】。
（2）影像资料的处理
当地形高差不大，地势平坦时，用上文介绍的方法就可以较好的进行影像几何纠正。如地形起伏较大，最好结合区域DEM进行正射纠正，以较好地消除投影误差【4】。
（3）数据处理
内业提取影像变化图斑，对图斑进行拓扑处理，外业进行实地核实，精确丈量相关数据，必须内外业结合方能更好地保证监测成果的准确性。
（4）数据集成
对经内外业核实的变化图斑整理入库，对历年规划建设变化信息统一管理，为城市规划长远发展提供科学的数据支撑。
6 结语
利用高分辨率遥感影像进行城市规划动态监测，是目前监测违法建设较好的方法和有效途径，为城市规划执法检查、城市拆迁等工作提供有力的支持，对城市健康有序的发展必将产生深远的影响。
参考文献：
[1]徐青，张艳，耿则勋等.遥感影像融合与分辨率增强技术[M].北京：科学出版社.2007.
[2]ESRI.中国（北京）有限公司ArcGIS产品白皮书[R].
[3]邢帅，孙曼，徐青等.变化检测技术及其在高分辨率卫星遥感影像中的应用[J].测绘学报.2007（24）：53—55.
[4]贾永红.数字图像处理[M].武汉：武汉大学出版社，2003：212—218.
作者简介：（1969—），男，安徽宿州人，高级工程师，长期从事测绘和地理信息等方面的研究。
【关键词】 遥感技术;动态监测;违法建设
1 引言
在我国违法建设是城市发展中遇到的一个十分棘手的问题，给各地拆迁工作带来极大的困难。在旧城改造过程中，因为拆除违法建筑引起集体上访、阻挠拆迁等群体性事件不断出现;以跳楼、自焚等极端方式抗议拆迁的恶性事件时有发生，导致干群关系不断恶化。因此，如何处理好违法建设问题是各级政府领导必须面对的问题。我市为解决拆迁工作中遇到的违法建筑鉴定问题，曾以2000年和2008年的航空摄影照片为依据，出台了一系列的政策，但是随着时间的推移，2000的航空照片一是覆盖范围小、二是时间跨度大，已不能满足工作需要。现在基本上以2008年航空照片为依据，规定08年以后的没有经过批准的建筑为违法建筑。如何控制违法建筑？这就需要早发现、早处理。近年来，随着高分辨率卫片的普及，遥感技术为违法建设的监测提供了新的方法和手段，通过对多时相、多源遥感数据的校正、融合进行图像处理，判断寻找变化的图斑，然后通过对比分析，再结合实地调查，就可以及时准确地判断出违法建筑，为下一步处理违法建筑提供科学的决策依据。
2 工作流程
当前，卫星应用产业是国家战略性高新技术产业，卫星应用已成为经济建设、社会发展、政府决策的重要支撑。遥感技术应用于城市违法建设的动态监测的技术手段已经十分成熟，在全国很多城市均得到广泛应用并取得了良好的经济效益和社会效益，违章建筑的识别率可以达到90%。为加强我市的城市规划管理工作，加大对城市规划区范围内违法建设的查处力度，我市利用卫星遥感技术对规划区域约370平方公里范围实施全面动态监测，建立一套行之有效的违法建设动态监测工作机制。工作流程见图1所示：
图1 违章建筑动态监测工作流程图
3 技术路线
基本的方法步骤为：首先准备所需要的遥感影像，其次对遥感影像进行预处理（正射校正、相片融合、镶嵌、裁剪等），然后利用光谱特征变异、图像差值法等计算机自动处理方法进行变化图斑粗提取，再结合城市总体规划，辅助ArcGIS目视判读，找出城市用地变化图斑以及涉及强制性规划变化的图斑，最后出外业确定变化图斑的具体位置、属性、范围、变化时间等并量取相关数据准确计算变化面积，内业编制变化图斑专题图、统计表等。
3.1影像预处理
影像预处理主要是利用遥感影像处理软件（如ERDAS）进行几何纠正。在进行几何纠正时控制点的选择要遵循数量足够、分布均匀、特征明显的原则。利用二项式模型时至少需要6个控制点，通过控制点对纠正精度的影像试验表明，一般控制点数量在8—12比较适中，既可以保证精度又可以节约时间，如果精度要求较高，就需要适当增加控制点数量。
3.2多源数据匹配、影像融合
将多期的遥感影像与城市总体规划图进行匹配，使多源数据统一在相同的空间坐标系中。采用pansharp融合方法，将遥感影像多光谱波段与全色波段融合，不仅能够提高空间分辨率、保证彩色不失真，而且对建设用地的变化信息更加容易判读差【1】。
3.3提取变化的图斑
经过以上处理，就可以初步提取变化的图斑，辅助人工目视解译，在ArcGIS中把所需要的遥感影像进行叠加差【2】，提取变化信息，对变化图斑进行拓扑处理，建立图斑属性表，再通过与总规的叠加分析就可以找出各个发生变化的地块是否符合规划要求。发现不符合规划的项目以后，就要派人进行现场调查，量取相关数据，把用地性质、面积，以及涉及规划红线、绿线、紫线、黄线和蓝线等规划强制性内容的相关数据进行实地量取，然后把外业数据返回内业对变化图斑进行修改，并形成遥感监测分析报告，提供规划局对不符合规划的项目依法进行处理。
4 实例分析
本项目以宿州市某省重点高中新校区周边地块为例，新建的省重点学区使其周边土地迅速升值，带动了周边用地的巨大变化，涌现了大量的违法建筑。我们利用2008年至2013年5月份两期的航空和卫星影像进行该地区违法建设监测，通过遥感影像图片反映出建筑形态变化及用地形态变化等目标点，主要变化体现在两个方面：
一、新建建筑物增多，从之前的耕地、水系或者道路用地直接转变为建设用地。
二、 改扩建建筑增多，擅自搭建、改建以增加建筑面积。
三、 在规划中道路上存在违法建筑。
4.1基本资料情况
4.1.1卫星遥感影像资料
本项目遥感影像资料主要利用2008年的航空遥感影像（分辨率为0.1米）与2013年5月的QuickBird卫星遥感影像（分辨率为0.6米）进行对比分析。见下图：
图1 上图为2008年航空影像，下图为2013年QuickBird影像
4.1.2辅助资料
辅助资料有城市总体规划图、2008、2013年1：1000地形图等基础资料。见下图：
如下图为2008年经过处理的影像数据与基础地形图叠加。
图2 影像图与地形图叠加
4.2变化图斑位置分布情况
经2008年5月至2013年5月监测，发现宿州市某重点新校区附近建设用地范围内，变化图斑总共174个，面积21.33公顷，如下图：
图3 变化图斑位置分布图
4.3 变化图斑统计
4.3.1新增建筑物变化统计 经2008年5月至2013年5月监测，宿州市某重点新校区附近共监测新增建筑物变化图斑100个，面积19.46公顷。示意图如下：
新增建筑物对比分析：
新增建筑物 2008年 2013年
1
2
3
4
4.3.2改扩建建筑物变化统计
经2008年5月至2013年5月监测，宿州市某重点新校区附近共监测改扩建建筑物变化图斑69个，面积0.89公顷。示意图：
改扩建建筑物对比分析：
改扩建建筑物 2008年 2013年
1
2
3
4
4.3.3规划道路上需要拆除的建筑物统计
规划道路上共监测新增建筑物变化图斑5个，面积0.98公顷。
示意图如下：
拆除道路上建筑物 2008年 2013年
1
2
3
4.4变化图斑专题图
以上各类图斑的变化都分类形成统计表，并上交遥感监测分析报告。
5 几点建议
通过我市利用几期遥感影像进行违法建设变化图斑信息提取，利用遥感影像进行违法建设动态监测研究时，建议注意一下几点：
（1）影像资料的选取
尽量选取不同年份相同月份的卫片，这样没有变化的建筑物影像色调是基本一致的，而变化了的建筑物色调则会有所不同，我们就可以利用光谱特征变异以及图像差值等粗提取发生变化的区域【3】。
（2）影像资料的处理
当地形高差不大，地势平坦时，用上文介绍的方法就可以较好的进行影像几何纠正。如地形起伏较大，最好结合区域DEM进行正射纠正，以较好地消除投影误差【4】。
（3）数据处理
内业提取影像变化图斑，对图斑进行拓扑处理，外业进行实地核实，精确丈量相关数据，必须内外业结合方能更好地保证监测成果的准确性。
（4）数据集成
对经内外业核实的变化图斑整理入库，对历年规划建设变化信息统一管理，为城市规划长远发展提供科学的数据支撑。
6 结语
利用高分辨率遥感影像进行城市规划动态监测，是目前监测违法建设较好的方法和有效途径，为城市规划执法检查、城市拆迁等工作提供有力的支持，对城市健康有序的发展必将产生深远的影响。
参考文献：
[1]徐青，张艳，耿则勋等.遥感影像融合与分辨率增强技术[M].北京：科学出版社.2007.
[2]ESRI.中国（北京）有限公司ArcGIS产品白皮书[R].
[3]邢帅，孙曼，徐青等.变化检测技术及其在高分辨率卫星遥感影像中的应用[J].测绘学报.2007（24）：53—55.
[4]贾永红.数字图像处理[M].武汉：武汉大学出版社，2003：212—218.
作者简介：（1969—），男，安徽宿州人，高级工程师，长期从事测绘和地理信息等方面的研究。