无人机与地图导航在违建侦查整治中的结合应用

李 锋 施富强， 蒋耀港 廖学燕

1.西南交通大学机械工程学院，四川成都 610031；2.四川省安全科学技术研究院，四川成都 610045

随着经济的发展，城市不断地扩张，城市及其周边区域的违法建设活动愈发地猖獗。但近年来，随着无人机影像获取成本低廉、分辨率高和获取周期可控等优点。目前，已有学者将无人机影像应用于违法建设的监测领域。曾凡洋等[1]和吴锦凡[2]的研究证实，可利用无人机对违法建设现象突出的区域进行低空摄影，得到高分辨率的正射影像，利用两期影像对比筛查[3]，辅助相关执法部门整治违法建设行为。但是仍然存在以下问题：（1）文献中，以年或者月为周期，筛查周期过长。虽然成效显著，但是会使得区域内的违法建筑数量增多且处于已完工状态的居多。在进行依法处理时，由于百姓经济损失大易导致情绪失控与执法人员发生冲突；（2）文献中，针对实际执法过程中，改建建筑物多在楼顶不易观察、城乡道路交通复杂找路难等问题，并未提及相关的实时导航辅助方法。因此，本文根据区域内的违法活动是否猖獗，相应动态地调整侦查的周期。通过无人机与地图导航相结合的方式，辅助相关执法人员快速且准确地找到疑似违法建筑物。

1 研究方法

1.1 研究步骤

本文的研究步骤主要分为以下4个步骤如图1所示。

图1 技术流程图

1.2 外业数据采集

1.2.1 无人机航测

由于本文研究区域为城乡结合部区域，属于人口密集区域。因此，本文以飞马公司电动固定翼无人机F1000作为研究工具，如图1所示，搭载索尼α5100数码相机。

图2 F1000无人机

在航线设计上，根据飞马公司提供的无人机管家软件，进行任务规划，绘制测绘区域。根据区域地形和测绘参数，自动生成完整的任务航线，如图3所示。

图3 航线设计

1.2.2 像控点布设与采集

根据《低空数字航空摄影规范》[4]中的有关规定，像控点的目标影像布设应清晰，利于刺点。同时，根据实际生产经验，对F1000的大比例测图控制点布设采用表1所示方案。最后，利用RTK进行像控点测量。

表1 控制点布设

1.3 航测内业数据处理

1.3.1 软件选择

由于本项目应用的重点是侦查，所以要求影像处理软件具有自动化程度高、操作简便、精度较高等优点，因此综合考虑之后选择Pix4D软件。

1.3.2 正射影像制作

Pix4D软件生成正射影像大致流程如图4所示。

图4 正射影像制作流程

1.4 疑似违建侦查

1.4.1 多期影像筛查

本文首先采用ENVI软件对多期影像进行地理坐标配准，然后运用影像分析功能对多期影像进行目视解译完成侦查工作，如图5所示。

图5 两期影像目视解译

1.4.2 相关信息标记

对侦查到的疑似违法建筑物进行坐标标记并截取相关疑似违法建筑物近远景的图片，近景作为执法证据，远景作为导航时的辅助信息。最后，对所有数据进行整合并存档。

1.5 导航协助查处违建

1.5.1 上传导航信息

首先，在导航软件（电脑端）中导入影像中疑似违建区域的经纬度，同时上传对应点的近远景截图。

1.5.2 与执法部门共享

将导航信息整理完毕后，与相关的执法部门进行共享。相关执法部门利用导航软件（手机端）快速地导航到违法建筑物所在地，依据相关资料进行核实后对违法建筑物依法处理。

2 研究结果与分析

2.1 研究区域概况

本文以四川省攀枝花市米易县城及其周边区域为研究区域。

2.2 研究结果与分析

2.2.1 筛查结果

根据陪同执法人员现场执法，发现现场一般有如下特征物：建材、混凝土搅拌机和挖掘机等特征物，如图6～8所示。

图6 建材

图7 混凝土搅拌机

图8 挖掘机

根据与执法人员交流，根据疑似违法建筑物的特点可分为三类：（1）新建；（2）扩建；（3）加建，如图9～11所示。

图9 新建一周前后对比图

图10 改建一周前后对比图

图11 加建一周前后对比图

通过以上信息和市场调研，发现：（1）若在影像中发现有特征物，应注意周边是否存在未动工或已动工的疑似违法建筑物；（2）彩钢瓦结构虽然建设速度最快，但成本较低；（3）砖木结构虽然建设速度慢，但成本较高。因此，若侦查周期较长，待砖木结构的违法建筑物修建完成后进行拆除，百姓的经济损失最为严重。从而，易造成与执法人员发生冲突。

2.2.2 导航结果（图6）

图12 导航结果

针对相关执法部门，城市区域执法过程中，由于城市区域楼层高而违建多在楼顶不易观察问题、城市周边区域道路交通复杂找路难问题，本文采用疑似违建物区域的经纬度坐标进行导航，同时用该区域内的截图辅助导航。相较于使用地名导航，使用经纬度坐标导航的精度更高。在执法过程中，执法人员通过打开导航软件（手机版）利用GPS定位当前位置并设为起点，将已标记的疑似违法建筑物坐标设为终点便可生成相应的导航图。

3 结语

本文是结合实际项目进行开展，具有一定的实际意义。针对违法建筑物“早发现、易解决”的特点，以疑似违法建筑物的侦查为角度，以实际执法中减少百姓经济损失和利于执法工作的开展作为主要研究意义。根据相关城建部门的需求，将无人机航摄技术、地理信息技术和地图导航技术结合运用于违法建设活动的侦查，解决了原部门违法建设整治工作中出现的人力物力耗费大、成效小、侦查不全面、找路难等问题，具有一定的推广意义。