3S 技术在房屋建筑风险普查中的应用实践——以达州市高新区房屋建筑风险普查为例

张纯志，丁志刚，杨有福

（四川省第十一地质大队，四川 达州 635000）

为全面掌握我国自然灾害风险隐患情况，提升自然灾害综合防治能力，住房与城乡建设部组织开展了第一次全国自然灾害综合风险普查。该普查是一项重大的国情国力调查，是提升自然灾害防治能力的基础性工作，尤其是房屋建筑风险普查。由于房屋建筑结构复杂、数据量大、存在的风险突出等问题，要在短时间内调查清楚每栋房屋结构、产权、面积、变形损伤等基础数据，传统技术已经无法满足工作需要，3S 技术（即全球定位系统GPS、卫星遥感RS 和地理信息系统GIS）能解决这一复杂问题，它能实时动态定位、汇总，精准地摸清全国自然灾害风险隐患底数，查明重点地区抗灾能力，客观认识全国和各地区自然灾害综合风险水平。

1 概况

达州市高新区为省级经济开发区，直辖石板街道、河市镇、金垭镇、百节镇、赵家镇、斌郎街道，农村房屋共计约39 756 栋，城镇房屋共计约4 564 栋。达州市高新区离达州市主城区约6 km，与达州机场相邻约3 km，川、渝、陕高速公路通过产业区快速通道相接，襄渝铁路、210 国道、渠江干流州河纵贯全境，交通物流条件优越，初步实现公路、铁路、航空、水运联运能力。达州市高新区地处四川盆东平行岭谷区、盆中丘陵区、盆周低山区连接地带。地形总趋势西北高东南低，按成因类型属“川东褶皱剥蚀—侵蚀低山丘陵谷区”地貌。

2 普查准备

2.1 相关技术与方法

达州市高新区房屋建筑风险普查项目依托3S 技术和PDCA 质量管理循环方法完成。

3S 技术包括全球定位系统（GPS）、卫星遥感（RS）和地理信息系统（GIS）统称为3S 技术，能有效获取高精度的实体数据。全球定位技术GPS 能够快速、准确的为多个用户同时提供瞬时的全球任意一点三维测量，其广泛应用在地理信息、城市规划、城市设计等方面。卫星遥感（RS）技术是通过电磁波、激光等各种传感器，从远处探测和接收来自目标物体的信息，经过数据处理分析，识别物体的空间属性、动态变化等特征。地理信息系统（GIS）是在计算机硬件、软件等条件支持的情况下，以地理空间信息作为基础，全面使用各种类型的数学模型以及工程方式开展处理和分析工作，提供可视化、空间分析的处理技术。

PDCA 是全面质量管理循环方法，将质量管理分为四个阶段，即计划阶段、执行阶段、检查阶段、处理阶段，循环解决质量问题的过程。

2.2 普查软件

达州市高新区房屋建筑风险普查项目软件采用“全国房屋建筑和市政设施调查系统”。调查过程包括内业核实和外业调查，实行内外联动。内业核实在PC 端进行，须连接政务内网。外业调查在移动端进行，移动端使用智能手机或平板电脑，安装专用APP 软件。

2.3 组织分工

根据调查工作责任主体与行业职责分工，将参与达州市高新区调查的行政单位从上到下分为四级，分别为县（区）级、乡镇、行政村、调查单位，各级分别负责相应工作的开展。县（区）级负责调查工作总部署。乡镇、行政村协助调查单位完成外业数据采集。调查单位负责调查工作的全面实施。

2.4 技术交底

达州市高新区房屋建筑风险普查是综合类的调查，涉及权籍、房屋建筑、市政等专业。调查的专业性比较强，对调查人员和质检人员的技术要求比较高。按照调查设计方案，进行技术交底。在技术交底前做了大量查询工作，组织了培训，培训时对房屋调查信息的结构作了PPT 演示，力求通俗易懂（图1）。

图1 房屋调查信息结构图

（1）农村房屋调查交底。农村房屋调查分三部分，一部分为房屋基本信息，包括建筑地址、建筑名称、住宅套数、楼栋号等信息调查；二部分为建筑信息，包括建筑层数、建造年代、结构类型、建造方式、安全鉴定等；三部分为抗震设防信息，包括是否专业设计、抗震构造措施、抗震加固、变形损伤等。

（2）城镇房屋调查交底。城镇房屋调查结构复杂，多以砌体结构、底部框架-抗震墙结构、内框架结构、钢筋混凝土结构、单跨框架结构、钢结构、木结构等，外业调查判断较为困难，并对城镇房屋调查进行了详细交底。

3 普查流程

普查在“全国房屋建筑和市政设施调查系统”上操作，包括农村房屋建筑普查和城镇房屋建筑普查，涵盖信息采集、修改、查询、数据检核及成果汇交等过程。该系统是以GIS 和互联网+等软件为基础，面向国家、省、市、县（区）各级主管部门以及调查单位的数据采集系统。系统提供统一的高分辨率遥感影像为调查工作底图，数据录入过程采用“先内业-后外业-再内业”的工作模式，完成数据采集后，逐级开展数据质检、审核以及汇交工作，最终由住房和城乡建设部向国务院普查办汇交全国房屋建筑和市政设施调查成果库。

3.1 数据预处理

农村房屋应充分利用农村房屋安全隐患排查信息、农村危房改造信息、农房抗震改造信息、不动产登记信息、易地扶贫搬迁、生态移民和避险搬迁工程资料等已有信息数据。城镇房屋应利用土地利用规划时房屋建筑空间位置及矢量数据。调查可以通过建模提取房屋的面积，利用房屋一体化测绘成果，提取出权利人或使用人基本信息及房屋基本结构，提高风险普查精准度，准确性。

3.2 农村房屋数据调查

外业调查人员利用装有APP 软件的智能手机或平板电脑，用分配好的调查员账号登录，借助全国房屋建筑和市政设施调查系统提供的遥感影像和GNSS 精准定位功能，快速定位到某个房屋，并对其进行数据调查。

（1）现场踏勘核对房屋位置和轮廓线。提供的底图只标绘投影面积大于20 m2的房屋建筑轮廓，对未能区分或区分有误的连片房屋，应在已有底图上进行修正（拆分、整合或重新绘制）。底图未标绘但实际存在的房屋，应现场补充绘制（图2）。

图2 现场房屋轮廓图

（2）通过导入已有的房屋建筑属性信息与村组地址和户主身份证号码或姓名等信息，进行比对、复核、修正、补充、完善，经确认无误后上传。通过询问房屋产权人或使用人，以及与村组负责人进行沟通交流，以获取真实全面的基本信息（图3）。

图3 房屋调查信息

（3）现场定位拍摄照片，应包含至少一张房屋建筑整体外观照片。当有潜在地质灾害或其他不良场地威胁时，应补充周边环境地质灾害隐患点和场地安全隐患照片；如有裂缝、倾斜、变形、沉降等情况，应补充反映相关变形损伤情况的照片。每栋建筑上传的外观及周边环境、变形损伤、抗震构造措施等现状照片数量分别不超过3 张，应能全面、准确、直观反映房屋现状的抗震设防信息（图4）。

图4 房屋变形损伤图

农村部分房屋存在多年无人居住的现象，房屋周围的土地已退耕还林，四周灌木丛生，调查人员难以近距离调查的，可以通过小型无人机进行拍照并上传。

3.3 城镇房屋数据调查

城镇房屋使用情况比农村房屋丰富，比如变形损伤、改造情况、抗震加固等信息，尤其是城镇的非住宅房屋比较多，如事业单位房、工矿企业房屋等，要求调查人员必须做到“四到”，即走到、看到、问到、拍到。

城镇房屋调查与农村房屋外业数据调查的流程大致一样，一是要核对建筑位置和范围，底图上未标绘但实际存在的房屋建筑，要现场绘制；二是进行基本信息核实、修改、补充、完善、拍照；三是房屋建筑整体外观图片至少一张，存在裂缝、倾斜、变形等情况，每栋房屋建筑上传的图片数量不超过4 张。调查人员每完成一个调查对象后，应对调查数据完整性、合规性及准确性进行自查。

城镇房屋调查与农村房屋调查不同的是，城镇房屋调查建筑信息表比较复杂（图5）。

图5 农村房屋与城镇房屋调查的建筑信息与对比表

3.4 信息修改和查询

调查系统为调查人员提供了信息修改功能，当预先填报的信息与实地调查的信息有不符的时候，调查人员可以及时修改，并上传提交。

系统内置了SQL 语句的查询功能，外业调查人员可以以房屋的编号或者房屋调查状态为关键字进行查询，完善房屋信息，避免出现漏调、错调的情况（图6）。

图6 房屋信息查询

3.5 数据质量检核

数据质量检核以乡镇为基础检查单元，采用机器检核和人工检核相结合的方式。机器检核用于检查数据完整性、一致性。人工检核用于检查房屋的楼层、结构、房屋损伤等基本信息的准确性，检查房屋照片拍得是否合理，房屋损伤是否拍的完整。

调查人员完成房屋建筑调查任务后，检查员既可新建质检任务也可加载已生成的质检任务（图7）。

图7 调查信息数据质检

质检软件内置了Python 拓扑检查编辑器，可以针对不同的检查对象制定拓扑检查和基础属性检查规则，包括矢量数据矛盾性，如面面矛盾、线面矛盾、线线矛盾、点线矛盾，以及属性数据的完整性和一致性，拓扑检查结果（图8）。

图8 数据拓扑检查结果

通过质量检查显示检查总调查对象数量、错误对象数量以及合格率并详细显示错误信息（图9）。

图9 错误数据定位查询

3.6 数据保障措施

为保障调查数据的质量，本次房屋风险普查严格执行“两检一验”制度，“两检”为调查单位的过程检查和最终检查；“一验”为甲方对调查单位提交的成果进行验收。

调查成果质量采用PDCA 全面质量管理方法，即计划P（plan）确定质量因子及合格指标要求，比如房屋层数、精度、结构、损伤等；执行D（do）计划中确定质量因子，贯彻落实质量任务；检查C（check）计划中确定的质量指标是否合理；处理A（action）计划中调查错误的质量因子、指标，比如房屋层数、结构错误，房屋拍照规范等。通过PDCA 质量管理循环模式，能较好地防范质量问题，保障数据真实性、准确性、完整性。

房屋建筑承灾体调查成果检查采用了3S 技术中的RS 技术，即通过已建立实景三维模型多角度、多方位检查房屋的层数、结构、损伤等建筑信息，为本次成果数据提供有力支撑。

4 普查成效

达州市高新区房屋建筑风险普查共完成44 320 栋，其中：农村房屋调查39 756 栋，城镇房屋调查4 564个。分别从房屋类型、结构类型、建造年代、专业设计、抗震加固、建造方式等进行汇总分析。

按照房屋类型统计，不需调查1 602 栋、占比3.6%，非住宅921 栋、占比2.1%，辅助用房6 820 栋、占比15.4%，集合住房244 栋、占比0.6%，独立住宅34 733 栋、占比78.3%。

按照结构类型统计，砖石结构37 890 栋、占比85.6%，土木结构3 206 栋、占比7.2%，混杂结构2 583栋、占比5.8%，钢筋混凝土303 栋、占比0.7%，钢结构197 栋、占比0.4%，其他141 栋、占比0.3%。

按照建造年代统计，在1980 年及以前7 988 栋、占比18%，1981～1990 年12 771 栋、占比28.8%，1991～2000 年12 150 栋、占比27.4%，2001～2010 年7 223 栋、占比16.3%，2011～2015 年2 074 栋、占比4.7%，2016 年及以后2 114 栋、占比4.8%。

按照专业设计统计，专业设计326 栋、占比0.7%，非专业设计43 994 栋、占比99.3%。

按照抗震加固统计，抗震加固42 栋、占比0.1%，未进行过加固44 278 栋、占比99.9%。

按照建造方式统计，自行建造2 488 栋、占比5.5%，工匠建造41 665 栋、占比94%；有资质的施工队伍建造163 栋、占比0.4%，其他4 栋、占比0.1%。

根据普查数据分析，达州市高新区房屋建筑风险隐患较大。砖石结构占比大，非专业设计、未抗震加固的房屋高达99%以上，应加强房屋动态监测，存在危险的房屋应及时加固或拆除，以保障人民群众生命财产安全。

5 总结与展望

达州市高新区房屋建筑风险普查工作实现了信息化生产的全过程。此次普查的亮点有以下几点：一是获得全域覆盖完整的城镇房屋建筑的详细信息，二是建立了相对完备的房屋灾害库，三是为自建房屋安全排查提供了基础数据，四是为自然灾害综合隐患评估提供了依据，为地方政府的防灾能力提供了有力保障。