地理国情监测探索——厦门市城区违章建设动态监测

2015-04-17孙晓华

江西测绘 2015年4期

关键词：动态监测

孙晓华

（福建省测绘院　福建福州　350003）

地理国情监测探索——厦门市城区违章建设动态监测

孙晓华

（福建省测绘院福建福州350003）

摘要：经济社会的快速发展加剧了地表形态的变化，利用不同时期的正射影像成果对厦门市城区违章建设进行动态监测，区分出违章建设用地图斑，推算违章建筑高度与面积，并对变化图斑录入属性，从而对厦门城区土地利用变化进行动态监测，为科学地管理城市基础建设提供保障。

关键词：正射影像；违章建设；动态监测

1　引言

土地利用动态监测是地理国情监测的一项重要内容［1］，是搞好宏观调控、促进可持续发展的重要决策依据。我国正处在工业化、城镇化快速发展时期，也是地表自然和人文地理信息快速变化的时期，如何统筹规划、合理利用国土发展空间，有效推进重大工程建设，地理国情监测至关重要［2］。

根据第一次全国地理国情普查的时间安排，到2015年6月，普查底图制作、数据采集与处理、外业调查与核查、数据集建设等大部分工作都已完成。根据国家测绘地理信息局制定的《2015年测绘地理信息工作要点》，加强地理国情监测研究，解决地理国情监测关键技术，围绕生态环境保护、城镇化发展和区域总体发展规划实施等三个方面，全国已开展了京津冀地区重要地理国情监测、全国省会城市空间扩展监测、区域总体发展规划实施监测试验等8项地理国情监测试验示范工作，形成了京津冀地区7年重点大气颗粒物污染源空间分布监测成果、首都经济圈地区20年城市空间格局监测成果等16项监测成果，公开发布了陕北地区植被覆盖变化、松潘县自然生态遥感、抚顺市矿山环境等监测成果。我国的地理国情监测工作初见成效。

从世界范围来看，许多国家和组织都开展了地理国情监测方面的项目或工程，以便更好地服务于本国或地区的资源、环境、能源、社会等领域［5］。英国的全球干旱监测网是一个实时监测全球旱情严重程度的网站；欧盟等组织扩大对粮食危机区的地理监测；美国建立国家生态观测网，深入认识环境变化实质，预测环境变化趋势；日本针对自然灾害频发的危害，开展灾害监测，尤其是地壳形变方面［5］。纵观世界各国开展的国情监测，工作的重点是针对各个兴趣点选好监测的切入点。

本文以厦门市城区违章建筑动态监测为例，以城市违章建筑为切入点进行地理国情监测的探索与实践。随着经济的快速发展和城市化建设的不断推进，违章建设成为一个十分突出的问题。仅在2013年，厦门市共拆除非法占地违法建设659宗；拆除面积22.6万平方米。城建部门虽经多次整治，但在日常管理中，还是防不胜防，违章建筑现象仍呈蔓延之势。利用地理国情监测手段分析城市土地利用变化的时空特征，可有效掌握城市的空间格局与时间过程特征的变化趋势，从而对未来发展趋势做出预测［3］。

2　研究地区

厦门市位于福建省南部沿海，概略地理位置东经 117°50′00〞～118°10′00〞，北纬 24°25′00〞～24°50′00〞，辖思明、湖里、海沧、集美、同安、翔安6个区，陆地面积约1700km2，海域面积约300km2，即为本次地理省情监测范围。

3　研究方法和技术路线

目前大部分的城市用地监测研究都采用遥感监测方法来实现。通过对比不同时相的影像间存在的光谱特征差异来识别城市利用现状和发展变化。遥感技术的动态、宏观、及时以及能够得到同一区域时间段上影像系列是它独特的优势，准确快速的进行影像分类，实现数据的实时更新是城市用地结构变化的监测和分析的前提。本文则通过数字正射影像的对比来进行城市用地监测。

厦门市历年来已有大量的数字正射影像。通过对厦门地区不同年份的正射影像比对，对城市建成区变化建设图斑进行提取，再与批建资料进行核实，区分出违章建设用地图斑，推算违章建筑高度与面积，并对变化图斑录入属性，从而实现对厦门城区用地变化进行动态监测。技术路线如下图所示。

4　厦门市城区违章图斑建设动态监测

4.1航空摄影

对厦门市域1800平方公里进行数字彩色航空摄影，范围包括市区主体，以及大嶝、小嶝、角屿、鸡屿等周边岛屿。本项目航空摄影是采用美国鹰图（Intelgraph）公司2011年生产的DMCⅡ230数字航摄仪对项目区进行彩色数码航摄，同时在飞机上搭载GPS进行空中定位，获取彩色航摄影像和相应的GPS辅助空三定位成果，地面分辨率为0.18m。

4.2像片控制测量

平高区域网的航线数不得超过6条，每条航线的基线数不得超过12条。平高控制点的航向、旁向跨度均不得超过4条；高程控制点航向跨度不得超过4条航线。全野外布点时应在每个立体像对内布设四个平高控制点。

采用基于厦门CORS系统的网络RTK方式测量像控点，网络信号无法保证测量精度的时间段或区域则用静态GPS观测。测量精度均应满足国家相关规范及项目设计要求［4］。

像控点联测完成后，按成果展绘测区像控布点网图。

4.31∶2000正射影像图制作

空三加密采用德国INPHO系列软件MATCHAT模块，利用摄站点GPS坐标自动匹配生成高精度连接点，所有处理完全自动通过光束法区域网整体平差得到加密点成果。

根据图幅位置引入相应的模型的加密成果，采用INPHO系列软件MATCH-TDSM模块自动进行地形提取，从航空影像中提取高精度的数字高程模型DEM，为整个影像测区生成无缝模型。本测区只提取用于纠正DOM的数字高程模型DEM，根据设定可以自动滤波建筑物等地物。根据需要进行必要的地形数据编辑，形成高精度DEM，采用OrthoMaster模块对数字航片进行纠正，生产高质量的正射影像。采用OrthoVista模块先进的影像处理技术，对数字正射影像进行自动镶嵌、裁切，最后生成1:2000数字正射影像。

4.4厦门市城区变化矢量图斑库建设

基于上述制作的2014年度1:2000数字正射影像图，与上一年度（2013年）的1:2000正射影像图利用遥感影像处理软件进行比对，发现并圈出占地面积超过20平方米的新增建设用地图斑；与收集到的批建资料进行核实、分类统计、汇总等，对每个违章图斑建立信息表（图1），赋予每个图斑相应的属性，最终形成矢量图斑数据库。违章图斑统计见表1。

从上表可以看出，位于厦门市中心城区的湖里区、思明区违章建设较少，而位于厦门市外围的翔安区、同安区则违章建设较多。一方面原因是湖里区、思明区面积较小，分别为72.13km2、75.31km2，更重要的原因是作为城市中心区，其城市规划、建设已比较完善；而在中心城区外围，土地利用不够科学，违章建设更隐蔽，不易监管。可利用无人机航拍对违章建设的重点区域，如同安区进行一定频率的实时监测，加强对城市建成区的动态监测。

在正射影像数据和建成区变化矢量图斑数据的基础上，结合地理国情普查数据，建立厦门市基础数据库。以ArcGIS10EngineDevelopeKit为平台进行二次开发，建成厦门市城市建设变化动态监测系统，每年对厦门市违章图斑进行一次核查，最终实现对全市城市建设变化的存储、维护、汇总、统计、检索以及动态更新等图、文、表一体化管理与应用。