丽水市违章建筑管理GIS系统建设

　　摘 要: 无人机倾斜摄影的高分辨率影像数据生成的三维影像数据具有直观、逼真、可量测的特点。针对目前屋顶建筑违章数据难采集、精度低的问题，提出使用三维影像数据结合数字测图软件生产违章建筑数据，生产周期短、现势性强。使用 PostgreSQL 数据库和 ESRI 的 ArcSDE 空间数据库引擎管理违章数据，调用测绘部门的房屋分层分户数据服务、各时期影像数据等，构建丽水市违章建筑管理 GIS 系统，实现违章建筑数据的有效管理和可持续更新，为城市管理提供数据支撑和决策依据。

　　本文源自陈再辉;朱晓燕;叶秀芬;， 测绘与空间地理信息 发表时间：2021-05-25

　　关键词: 违章建筑; 倾斜摄影; GIS; PostgreSQL

　　0 引 言

　　2013 年以来，浙江在全省范围内开展“三改一拆”专项行动。城市违章建筑识别与监管是城市规划管理部门的一项重要工作，目前违章建筑识别主要靠人工巡视，投入大，效率低。为了探索效率较高的违章建筑识别和具体的违章面积，有效地开展违章建筑治理，文献[1]基于倾斜摄影建设的无人机城市建筑监测系统，通过对同一区域不同时相建筑物的实景真三维模型和正射影像图数据进行对比分析，根据面积变化、高度变化、灰度变化等确定疑似变化区域[1]。文献[2]利用北斗无人机搭载航空摄影设备获取定点区域遥感数据，通过数据通信传输模块，将获取数据实时上传进行处理，实现违章建筑的持续变化监测[2]; 文献[3]—[4]使用无人机航空摄影方法，获取区域高分辨率影像数据，生成正射影像图，通过前后期影像比对，识别疑似的违章建筑。文献[1]—[2]使用软件进行处理，实时性强，自动化程度高; 文献[3]—[5]采用人工判别，工作量大; 文献[1]—[5]均是基于影像的对比分析，优点是适合于大范围数据处理，缺点是需要两期以上的影像数据进行对比，分析结果几何精度较低。

　　本文基于无人机倾斜摄影的高分辨率影像数据生成三维模型数据，结合数字测图软件，绘制屋顶违章建筑边界，输入违章建筑的材质、面积等属性数据，输出违章测量数据。并结合历年卫星影像和航摄影像数据服务、房屋坐落位置数据服务、房产分层分户图数据接口、公共服务平台上的矢量地图数据服务和影像地图数据服务接口，开发违章建筑管理 GIS 系统。

　　1 系统架构

　　1.1 系统体系架构

　　在充分分析浙江现有房产数据和城建档案数据现状的基础上，结合城市管理部门和政府决策部门在城市综合管理、“三改一拆”等方面的应用需求，采用现代计算机技术、网络技术和最新的空间信息技术，按照统一的技术标准整合丽水市“三改一拆”工作中获取、生产、加工的各类地理信息资源，建立地理信息资源数据库。以“三改一拆”相关标准为指导，通过深入分析现有房产系统的数据及应用功能，完成违章建筑管理 GIS，包括移动终端数据采集子系统、C/S 端数据入库子系统、B/S 端数据发布子系统。

　　丽水市违章建筑管理 GIS 由运行支撑层、数据层、服务层和应用层 4 个层次有机组成。系统体系架构如图 1 所示。

　　1.2 服务层

　　违章建筑管理 GIS 提供包括地图服务、数据服务、查询服务、统计服务、处理服务等多种服务，并通过服务管理系统实现统一管理，可满足丽水市城市管理部门的一般性空间定位需求，用户主要通过网站获得所需的行业信息，且可快速定位到相关区域对“违法建筑”设施进行查询、核对、分析及统计等工作。

　　1.3 系统功能

　　1) B/S 数据发布子系统

　　系统功能包括地图操作、查询统计、报表输出、门户管理。功能结构如图 2 所示。

　　2) C/S 端数据入库子系统

　　①属性数据入库。实现属性数据的录入、编辑及查看等相关功能。

　　②数据入库。把移动端采集的属性数据导入到 PostgreSql 数据库中，现场拍摄的照片和视频文件作为原始数据以文件形式保存。

　　现场测绘的属性数据导入到 PostgreSql 数据库中，现场绘制的草图作为原始数据以文件形式保存。

　　1.4 开发方法

　　系统采用面向服务的架构( Service-oriented Architecture，SOA) 进行开发，数据库平台采用 PostgreSQL，空间数据库引擎采用 ESRI 的 ArcSDE10. 3，系统开发环境采用 Visual Studio 2012 .NET，使用 C#开发语言，基于 ESRI 的 ArcServer 环境实现各类 Web GIS 空间服务。浏览器端利用 JavaScript API、EXT JS 等技术调用数据服务和地图服务，以实现数据查询、统计及处理等功能。移动端采用 Android 平台进行，使用 Java 开发语言。

　　2 数据建设

　　2.1 数据建设

　　1) 基础地理数据

　　基础地理数据集中的数据是从测绘院提供的 2017 年最新基础地理数据中选取的图层要素，包含矢量数据、卫星影像数据和航摄影像数据。其中，覆盖市中心区域( 莲都区、青田县、缙云县、遂昌县、松阳县、云和县、庆元县、景宁县、龙泉市) 的数据从 1 ∶500 比例尺基础数据中提取。

　　2) 违建信息数据

　　违建数据使用多旋翼无人机倾斜摄影，航拍地面分辨率为 5 cm，基于 CORS 系统使用 GPS RTK 方法采集像控点数据。原始影像、POS 数据、相机参数和控制点数据导入 Smart 3D 软件，通过空中三角测量、控制点量测、测量平差等步骤建立三维模型数据。将三维模型数据导入清华三维软件，采集屋顶违章建筑闭合的边界线，在属性中记录违章建筑的材质。将生成矢量线画图，导 出 为 SHP 格式的面数据。

　　3) 勘验笔录数据

　　勘验笔录数据来源于丽水市城市管理的执法人员现场执法采集的数据。

　　4) 房产信息数据

　　房产信息数据主要来源于丽水市已有的房产系统中的数据，包括丘、幢、户 3 张表。

　　5) 现场测绘数据

　　现场测绘数据是由测绘中心现场测绘所得到的数据，包括测绘到的属性数据和 CAD 数据。

　　2.2 数据服务

　　1) 基础地理数据服务。主要来源于丽水市政务版矢量数据服务、卫星影像数据服务、航摄影像数据服务。

　　2) 违章建筑信息数据。基于倾斜摄影三维模型生产的屋顶违章建筑数据发布成动态地图服务。

　　3) 勘验笔录数据服务。对移动端采集到的属性数据、图片、视频发布成服务。

　　4) 房产信息数据服务。数据来源于丽水市现有的房产测量数据库。

　　5) 现场测绘数据服务。对测绘采集的违章建筑数据发布成动态地图服务。

　　3 支撑环境建设

　　3.1 硬件环境

　　使用政务云服务器，操作系统 Windows Server 2012 R2，内存 32 G，存储 500 G。

　　3.2 软件环境

　　购置 ArcGIS 软件一套，用于构建集中管理、支持多用户、具备高级 GIS 功能的企业级 GIS 应用与服务，支持空间数据管理、二维三维地图可视化、数据编辑、空间分析等即拿即用的应用和类型丰富的服务。ArcGIS Server 支持桌面定制的应用、移动设备以及基于浏览器客户端的访问。购置相关业务软件等。

　　3.3 网络环境

　　使用政务网，方便城管局机关和各个片区分局使用。

　　4 结束语

　　本文基于倾斜摄影的高分辨率影像数据生成的三维模型生产屋顶违章建筑数据，采集周期短，数据现势性好，几何位置精度较高。使用三维模型数据采集违章建筑的边界线，与传统的正射影像相比，更加清晰、直观。通过违章建筑管理系统，实现违章建筑数据的有效管理。系统调用房产数据服务接口，将房产分层分户平面图和房屋坐落平面图调入系统，查看违章数据的同时，可以根据需要查阅房屋的分层分户图。调用丽水市地理信息公共服务平台的现有数据服务，保证丽水市违章建筑管理 GIS 的建设能和平台数据无缝对接和资源共享。通过对比各个年份的影像数据，可以分析违章建筑出现的时间，为城市管理提供数据支撑和决策依据。

　　系统采用的开发框架使得基础运用和二次开发不受开发环境和操作系统等限制，减少了客户端和服务器之间的交互次数和网络往返次数，降低了编组开销，增强了系统性能，同时也考虑了技术平台的无关性，便于服务的实现、升级和维护，有利于系统功能的扩展。