CN113762931A - 一种基于dsm和dom的监测违法建筑的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于DSM和DOM的监测违法建筑的方法，包括：安排飞机和LiDAR设备进场，飞机起飞进行LiDAR与正射影像数据采集；随后及时进行点云数据及POS数据检查，采用软件进行IMU和GPS联合解算；将外业采集LiDAR数据、IMU和GPS联合解算、控制联测七参数进行数据处理，最终得到DSM和DOM数据；通过对比两期数据的DSM，获取到违法建筑的变化图斑，再根据变化图斑与两期DOM数据结合，获取到违法建筑的影像对比图；最终形成一期违法建筑监测的报告；本发明通过不同时间段获取的两期DSM的分析对比，能够高效率、高精准的获取建筑物高度变化区域。再结合DOM数据，可以确定建筑物变化类型。加大了城区违章建筑的监测力度，可以及时发现违建，遏止违建，减少不必要的损失。
Description
技术领域
本发明涉及测绘地理信息技术领域，特别地是一种基于DSM和DOM的监测违法建筑的方法。
背景技术
城市化的发展，房地产升值空间不断提升，非法占用土地新增违章建筑、在原建筑上加盖违章建筑等事件屡见不鲜。违章建筑的问题成为城市管理者一大难题，尽管很多城市有成立专门的土地执法部门进行监察，但传统的人工作业巡查受限于人力资源以及信息获取途径，存在工作效率低等现状。而随着城市建设速度的加快，单一的人工手段会越来越捉襟见肘，如何利用信息化手段完成对土地违法用地案件的监察，使土地执法监察工作信息化、规范化、程序化成为现代数字城市的必然趋势。随着近年来不断发展的无人机摄影技术，可以监测违法建筑的工程进度，能够及时为执法部门发现违法建筑提供数据，及时执法、监管，从而降低执法难度和执法成本，但是无人机监测违法建筑普遍是通过人工进行对比两次不同时间获取的影像数据，增加技术人员的负担，并且容易遗落违法建筑，在一定程度上也降低了违法建筑监测的准确度。
如何更快速高效、高准确度的获取到违法建筑的信息，为城管执法人员提供详实的基础资料，是当今亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于更好解决违法建筑监测准确度不够高，而且工作繁琐、效率低下的问题，提供了一种基于DSM和DOM的监测违法建筑的方法，可快速提高效率并提高数据准确度。
本发明通过以下技术方案实现的：
一种基于DSM和DOM的监测违法建筑的方法，包括以下步骤：
步骤S1、准备测区的范围和控制点资料，向军事和航管相关部门申请航飞批文，按规程要求到相关接洽部门协调；
步骤S2、地面控制测量组开始进场查找控制点和静态GPS联测等地面工作；航飞得到许可后，安排飞机和LiDAR设备进场，安装调试最佳状态后，飞机起飞进行LiDAR与正射影像数据采集；
步骤S3、航飞结束后及时进行点云数据及POS数据检查，确保无误后采用软件进行IMU和GPS联合解算；
步骤S4、将外业采集LiDAR数据、IMU和GPS联合解算、控制联测七参数进行数据处理，最终得到DSM和DOM数据；
步骤S5、通过对比两期数据的DSM，获取到违法建筑的变化图斑，再根据变化图斑与两期DOM数据结合，获取到违法建筑的影像对比图；最终形成一期违法建筑监测的报告。
进一步地，所述步骤S5中，违建图斑的制作包括以下步骤：
步骤S51、运用Quick Terrain Modeler软件打开两期的DSM数据，通过对违建高度分析设置，对比得出两期DSM的高度变化的区域图，蓝色为加建，红色为拆除；
步骤S52、通过高度变化图，可以快速找出违建区域；再将违建区域点位输出保存*.shp文件；
步骤S53、打开ArcMap软件，将两期DSM、高度变化图、违建点位导入到图层；通过创建新要素，可以快速的根据颜色区分，其中，蓝色为加建、红色为拆除；编辑画出违建图斑；
步骤S54、编辑好的违建图斑，按编号排序，输出变化面积、变化高度、经纬度、具体位置信息，并将违建图斑保存成*.kml格式；
步骤S55、将违建图斑导入MicroStation V8，利用TPhoto建立影像工程，将违建图斑的DOM显示在图层上；
步骤S56、通过两期违建图斑的DOM对比，确认并保存出来；
步骤S57、通过两期违建图斑的DSM对比，确认并保存出来；
步骤S58、根据结合违建图斑的信息，生成违建监测报告。
进一步地，所述步骤S58中，建监测报告包括：违建图斑的唯一的编号、面积、变化高度、变化类型、经纬度、所属地区、所在地址以及两期的DOM对比、DSM对比。
进一步地，所述步骤S2中，各项指标严格按照航飞设计指标进行，如果出现漏飞、数据质量差的问题，立即进行补飞或重飞，如果原航线满足补飞要求，可按原航线补飞、也可以按新航线补飞。
本发明的有益效果：
本发明基于DSM和DOM的监测违法建筑的方法，通过不同时间段获取的两期DSM的分析对比，能够高效率、高精准的获取建筑物高度变化区域。再结合DOM数据，可以确定建筑物变化类型。加大了城区违章建筑的监测力度，可以及时、有效发现违建，遏止违建，减少不必要的损失；借助机载三维激光雷达监测视野宽、机动性高的优势，改变原先单一的人工或者影像查违方式，弥补人工查违费时费力和影像查违精度不高的不足，逐渐构成全方位、平面式、无缝隙协助巡查形式，不仅功能灵活，提高效能，而且在疑似违建的发现、取证、查处三个环节发挥出全新机载三维激光雷达独到的作用，保证巡查无死角取证，大大提高了日常巡查的任务效率和震慑力。
附图说明
图1为本发明基于DSM和DOM的监测违法建筑的方法流程示意图；
图2本发明实施例高度变化图；
图3为本发明实施例标记变化区域示意图；
图4为本发明实施例违建图斑示意图；
图5为本发明实施例输出违建图斑的基本信息示意图；
图6为本发明实施例编辑后违建图斑的基本信息示意图；
图7为本发明实施例违建图斑*kml示意图；
图8为本发明实施例TPhoto影像工程示意图；
图9为本发明实施例显示违法建筑DOM示意图；
图10为本发明实施例两期违建图斑的DOM对比示意图；
图11为本发明实施例两期违建图斑的DSM对比示意图；
图12为本发明实施例每处违法建筑的信息示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
需要说明，在本发明中如涉及“第一”、“第二”的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1，一种基于DSM和DOM的监测违法建筑的方法，包括以下步骤：
步骤S1、准备测区的范围和控制点资料，向军事和航管相关部门申请航飞批文，按规程要求到相关接洽部门协调；
步骤S2、地面控制测量组开始进场查找控制点和静态GPS联测等地面工作；航飞得到许可后，安排飞机和LiDAR设备进场，安装调试最佳状态后，飞机起飞进行LiDAR与正射影像数据采集；
步骤S3、航飞结束后及时进行点云数据及POS数据检查，确保无误后采用软件进行IMU和GPS联合解算；
步骤S4、将外业采集LiDAR数据、IMU和GPS联合解算、控制联测七参数进行数据处理，最终得到DSM和DOM数据；
步骤S5、通过对比两期数据的DSM，获取到违法建筑的变化图斑，再根据变化图斑与两期DOM数据结合，获取到违法建筑的影像对比图；最终形成一期违法建筑监测的报告。本发明通过大型激光影像设备获取激光点云和影像数据，生成DSM(带坐标的三维激光点云生成的数字表面模型)和DOM(带坐标的数字正射影像)。通过不同时间段获取的两期DSM的分析对比，能够高效率、高精准的获取建筑物高度变化区域。再结合DOM数据，可以确定建筑物变化类型。加大了城区违章建筑的监测力度，可以及时、有效发现违建，遏止违建，减少不必要的损失。
需要说明的是，七参数：
两个不同的三维空间直角坐标系之间转换时，通常使用七参数模型(数学方程组)。在该模型中有七个未知参数，即：
(1)三个坐标平移量(△X，△Y，△Z)，即两个空间坐标系的坐标原点之间坐标差值；
(2)三个坐标轴的旋转角度(△α，△β，△γ)，通过按顺序旋转三个坐标轴指定角度，可以使两个空间直角坐标系的XYZ轴重合在一起。
(3)尺度因子K，即两个空间坐标系内的同一段直线的长度比值，实现尺度的比例转换。通常K值几乎等于1。以上七个参数通常称为七参数。运用七参数进行的坐标转换称为七参数坐标转换。
具体的，本实施例方案中，所述步骤S5中，违建图斑的制作包括以下步骤：
步骤S51、运用Quick Terrain Modeler软件打开两期的DSM数据，通过对违建高度分析设置，对比得出两期DSM的高度变化的区域图，蓝色为加建，红色为拆除；如图2所示；
步骤S52、通过高度变化图，可以快速找出违建区域；再将违建区域点位输出保存*.shp文件；如图3所示；
步骤S53、打开ArcMap软件，将两期DSM、高度变化图、违建点位导入到图层；通过创建新要素，可以快速的根据颜色区分，其中，蓝色为加建、红色为拆除；编辑画出违建图斑；如图4所示；
步骤S54、编辑好的违建图斑，按编号排序，输出变化面积、变化高度、经纬度、具体位置信息，并将违建图斑保存成*.kml格式；如图5-7所示；
步骤S55、将违建图斑导入MicroStation V8，利用TPhoto建立影像工程，如图8所示；将违建图斑的DOM显示在图层上；如图9所示；
步骤S56、通过两期违建图斑的DOM对比，确认并保存出来；如图10所示；
步骤S57、通过两期违建图斑的DSM对比，确认并保存出来；如图11所示；
步骤S58、根据结合违建图斑的信息，生成违建监测报告。如图12所示。
具体的，本实施例方案中，所述步骤S58中，建监测报告包括：违建图斑的唯一的编号、面积、变化高度、变化类型、经纬度、所属地区、所在地址以及两期的DOM对比、DSM对比。
具体的，本实施例方案中，所述步骤S2中，各项指标严格按照航飞设计指标进行，如果出现漏飞、数据质量差的问题，立即进行补飞或重飞，如果原航线满足补飞要求，可按原航线补飞、也可以按新航线补飞。
本发明的实施案例：
实施例1：梅江区第三方航拍技术服务项目
本项目主要工作内容是，针对梅州市梅江区城区范围内约105平方公里重点区域，每7天一次对目标区域进行航拍，全面、准确获取目标区域建筑物现状，并将每期航拍数据存档；建立基于三维激光雷达的地表高程模型和图斑对比环境；对目标区域前后成果数据进行比对，提交目标区域内变化建筑物的位置信息、坐标参数及前后比对图片信息等相关数据成果；地表高程模型最低要求1:2000比例尺；按梅州市年平均降雨、大风等不利于飞行极端天气天数142天核减，全年数据采集次数32次。我公司(广州建通测绘地理信息技术股份有限公司)为了探索新技术新设备在违法建筑监测中的应用，高瞻远瞩，在本项目中使用了自主创新的监测技术手段——机载激光雷达测量技术和最新的违法建筑监测手段——基于DSM和DOM的监测违法建筑的方法。通过本项目的成功应用，证明该方法能够高效率、高准确度的获取到有违法建筑的地方，大大降低了执法人员的工作量。
实施例2：兴宁市规划建设综合监测项目
本项目主要工作内容是，对兴宁市重点规划的53平方公里范围内的建筑进行周期性监测，通过对比多期数据，实现对违法建筑的快速发现。在建筑物高度变化监测方面，将优先满足兴宁市主城区的高度变化监测。综合考虑空域及天气因素，全年累计采集次数为32次。在本项目中也使用了自主创新的监测技术手段——机载激光雷达测量技术和最新的违法建筑监测手段——基于DSM和DOM的监测违法建筑的方法。该方法能够高效率、高准确度的获取到有违法建筑的地方，弥补了人工巡查的时间与人力不足的缺陷。获得甲方一致好评，每季度考核都以满分通过。
本发明通过基于DSM和DOM的监测违法建筑的方法。借助机载三维激光雷达监测视野宽、机动性高的优势，改变原先单一的人工或者影像查违方式，弥补人工查违费时费力和影像查违精度不高的不足，逐渐构成全方位、平面式、无缝隙协助巡查形式，不仅功能灵活，提高效能，而且在疑似违建的发现、取证、查处三个环节发挥出全新机载三维激光雷达独到的作用，保证巡查无死角取证，大大提高了日常巡查的任务效率和震慑力。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种基于DSM和DOM的监测违法建筑的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、准备测区的范围和控制点资料，向军事和航管相关部门申请航飞批文，按规程要求到相关接洽部门协调；
步骤S2、地面控制测量组开始进场查找控制点和静态GPS联测等地面工作；航飞得到许可后，安排飞机和LiDAR设备进场，安装调试最佳状态后，飞机起飞进行LiDAR与正射影像数据采集；
步骤S3、航飞结束后及时进行点云数据及POS数据检查，确保无误后采用软件进行IMU和GPS联合解算；
步骤S4、将外业采集LiDAR数据、IMU和GPS联合解算、控制联测七参数进行数据处理，最终得到DSM和DOM数据；
步骤S5、通过对比两期数据的DSM，获取到违法建筑的变化图斑，再根据变化图斑与两期DOM数据结合，获取到违法建筑的影像对比图；最终形成一期违法建筑监测的报告。
2.根据权利要求1所述的一种基于DSM和DOM的监测违法建筑的方法，其特征在于：所述步骤S5中，违建图斑的制作包括以下步骤：
步骤S51、运用Quick Terrain Modeler软件打开两期的DSM数据，通过对违建高度分析设置，对比得出两期DSM的高度变化的区域图，蓝色为加建，红色为拆除；
步骤S52、通过高度变化图，可以快速找出违建区域；再将违建区域点位输出保存*.shp文件；
步骤S53、打开ArcMap软件，将两期DSM、高度变化图、违建点位导入到图层；通过创建新要素，可以快速的根据颜色区分，其中，蓝色为加建、红色为拆除；编辑画出违建图斑；
步骤S54、编辑好的违建图斑，按编号排序，输出变化面积、变化高度、经纬度、具体位置信息，并将违建图斑保存成*.kml格式；
步骤S55、将违建图斑导入MicroStation V8，利用TPhoto建立影像工程，将违建图斑的DOM显示在图层上；
步骤S56、通过两期违建图斑的DOM对比，确认并保存出来；
步骤S57、通过两期违建图斑的DSM对比，确认并保存出来；
步骤S58、根据结合违建图斑的信息，生成违建监测报告。
3.根据权利要求2所述的一种基于DSM和DOM的监测违法建筑的方法，其特征在于：所述步骤S58中，建监测报告包括：违建图斑的唯一的编号、面积、变化高度、变化类型、经纬度、所属地区、所在地址以及两期的DOM对比、DSM对比。
4.根据权利要求1所述的一种基于DSM和DOM的监测违法建筑的方法，其特征在于：所述步骤S2中，各项指标严格按照航飞设计指标进行，如果出现漏飞、数据质量差的问题，立即进行补飞或重飞，如果原航线满足补飞要求，可按原航线补飞、也可以按新航线补飞。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20211207 |