地理信息技术在房屋建筑承灾体普查中的应用_邓斌.pdf

2023 年 2 月第 1 期城市勘测Urban Geotechnical Investigation SurveyingFeb2023No1引文格式:邓斌，周锦玲，蒋邦武 地理信息技术在房屋建筑承灾体普查中的应用 J 城市勘测，2023(1):119122文章编号:16728262(2023)0111904中图分类号:P258文献标识码:B地理信息技术在房屋建筑承灾体普查中的应用邓斌1*，周锦玲2，蒋邦武2*收稿日期:20220311作者简介:邓斌(1988)，男，硕士，工程师，注册测绘师，主要从事测绘工程、地理信息工程应用与研究工作。Email:850978797 qqcom(1.沈阳市勘察测绘研究院，辽宁 沈阳110169;2.沈阳市大东区应急管理局，辽宁 沈阳110169)摘要:第一次全国自然灾害综合风险普查是习近平总书记亲笔题词、亲自部署的“九大工程”之一。作为重要承灾体的房屋建筑，其空间分布和属性特征直接关系到自然灾害防治决策的科学性，意义重大。文章从底图制备、实地普查和精细化管理三个角度切入，针对当前技术手段存在的不足和缺陷，大胆引入先进的测绘地理信息技术加以改进，所研发制图系统、调查系统、智慧外勤系统与技术工艺成功运用到河南省平桥区的国家试点项目，对后续全国范围的普查实施具有一定的借鉴和指导意义。关键词:灾害风险普查;房屋建筑;底图制备;实地普查;精细化管理1引言2018 年 10 月 10 日，习近平总书记主持召开中央财经委员会第三次会议，对提高自然灾害防治能力进行专门部署，针对关键领域和薄弱环节，明确提出要推动建设九项重点工程，居于首位的就是“灾害风险普查和重点隐患排查工程”。各级政府积极响应、科学部署，全国首批试点 122 个县市率先推进。作为重要承灾体的房屋建筑，大于 20 m2的单体上图标准、抗震设防等 30 余条属性特征以及实地拍照取证的作业内容，需要在短短3 个月内全部完成，尤其是疫情防控期间，无论是组织实施还是质量把控，都将面临史无前例的巨大挑战。房屋建筑承灾体普查主要包括底图制备、实地普查以及全流程的质量、安全管控三个关键环节。传统的逐户逐栋底图绘制以及调查填表的作业模式低效、易失控，显然无法满足项目需求。因此，文章出于对底图制备环节完整性、准确性、美观性以及高效性的考虑，提出区域作业、边交式和直角化采集以及一键复用、分割的作业方案，并且加以研发、集成图库一体的内业制图系统;实地普查环节，采用移动端 App 线上普查、无纸化办公，高危区域更是利用无人机低空摄影测量技术辅助作业;研发形成集质量、绩效和安全于一体的智慧外勤系统，统筹管理、相互挂钩，全天候轨迹跟踪、大数据智能分析预警。2底图制备作为地震、地质、气象、水旱等自然灾害重要承灾体的房屋建筑，呈整体分散、局部密集的空间分布特征。底图制备是按照“应采尽采”的原则、充分利用遥感影像采集房屋建筑单体矢量面图形。建筑物最小采集面积为 20 m2，满足最小采集面积的单栋房屋均应单独表示;采集精度中误差优于 5 m，高层、超高层房屋建筑可放宽至 10 m。综合考虑矢量图形完整性、准确性、美观性以及作业高效性，提出区域作业、边交式和直角化采集以及一键复用、分割的作业方案，并且引入计算机、地理信息技术，研发形成图库一体的内业制图系统，集成界面设置如图 1 所示。图 1制图系统示意图2.1区域作业，不重不漏底图制备采用的遥感影像是国务院普查办统一下发，以区县为单位、影像分辨率为 05 m 1 m。采集成果完整性是核心的质量考核指标之一。大范围、高密度人员协同作战极易造成工作内容重复、遗漏，因此文章提出区域作业方案，即作业组共享影像数据、网格化调用分配任务，确保不重不漏;而且固定分区后，不得移动和缩放，最大限度纠正作业人员重复缩放的制图恶习，保证精神集中、高效作业。城市勘测2023 年 2 月实现原理:根据设定的分区大小和外扩距离，将正射影像分区外的影像透明化处理，同时将视图和矢量范围设定到分区范围内，不允许移动和缩放当前视图，直至当前图幅采集成果完成提交。经过测试，制图员平均效率由 117 个/h 提升至 146 个/h，漏采率降低至 2.3%，效果明显。网格化分区功能模块设置如图 2 所示。图 2分区功能模块设置及效果示意图2.2边交式、直角化采集，精准美观传统房屋建筑采集主要是利用“点连式”原理进行图形勾绘、编辑、建库，工序之间相互独立，影像分辨率、树木遮挡、色调亮度极大程度地制约着遥感解译质量与测图速度。因此，文章提出“边交式”+“直角化”测图模式，即两点定一条边、两边定一个角。对于树木遮挡或影像分辨率导致局部不清晰区域，可以利用清晰区域的两个点确定房屋边线，相邻的两条房屋边线确定房屋角点，不再苛求房角处的可见性和清晰程度，解译质量明显提升的同时加快了测图速度。实现原理:闭合图形由折线组成，每一条折线方向由连续两个节点形成的射线确定、端点由相邻两条射线的交点确定。考虑到砖混结构房屋建筑折角处多为直角，所以绘制过程中，相邻两条射线的夹角可以一键切换任意角度和直角两种模式，最大限度优化采集流程，保证图形美观性。经过测试，克服影像缺陷率34%，图形美观性得到了极大保障。边交式、直角化采集功能模块设置及效果如图 3 所示。图 3采集功能模块设置及效果示意图2.3一键复用、分割，高效快捷城镇住宅、农村住宅约占房屋建筑总量 65%，两者都具有“局部雷同”的特性，例如城镇房屋，同一小区房型、结构、尺寸一致，可复制性极强;农村房屋，尤其是北方，多为共墙成排而建，房型、结构、尺寸一致，分割线平行排列。因此，文章提出复用、分割的采集方式，最大限度避免制图员低效重复作业，同时确保“雷同房屋”矢量图斑保持一致。实现原理:对于可复制型分离房屋，一个单体绘制完成以后，复用为其他房屋;对于分割型房屋，整体绘制一个单体，沿初始边线平行或平均分割。经过测试，制图员平均效率由 117 个/h 提升至 189 个/h，图形美观性得到了极大保障。一键复用、分割功能模块设置及效果如图 4 所示。图 4复用分割功能模块设置及效果示意图3实地普查自然灾害一旦席卷居民区，房屋的建筑状态以及抗震设防程度都直接决定了人民生命财产的抵御强度，因此，房屋建筑实地普查过程中需要详尽地采集房屋基本信息、建筑信息和抗震设防信息，共计 30 余项属性特征，并且需要现场修正、新增、删除房屋矢量图形，最后还需要拍照取证，为后续的科学评估精准救援做好支撑。如果按照传统“图纸+调查表”逐户逐栋调查，每个区县平均 40 万个调查对象计，需要在短短 3个月内完成，需要数以百计的人员投入。考虑到外出务工、白天外出情况，任务实施更是难上加难。文章提出移动端线上作业、无人机巡航辅助的作业方案，并且引入计算机、地理信息技术，研发普查 App 支持线上作业，探索无人机高危区域巡航普查方案，最大限度确保实地普查阶段高效安全作业。3.1移动端线上作业，无纸化办公考虑到房屋建筑普查大体量、易反复的特性，文章提出移动端线上作业的模式，并且基于 Android 系统进行研发集成，设计线上图形编辑、属性特征填报以及举证拍照模块，并且后台自动生成调查表单、矢量数据库以及照片档案，支持离线包导入导出。对于因产权人外出需要二次调查对象，分配账号远程指挥、自主填报，最大限度减少调查人员往返次数，实现无纸化办公。经过实践验证，调查人员平均效率由 65 栋/天提021第 1 期邓斌，周锦玲，蒋邦武.地理信息技术在房屋建筑承灾体普查中的应用升至 87 栋/天，而且无须二次整理加工，高效便捷、绿色环保。移动段调查 App 设置如图 5 所示。图 5移动端普查 App 效果示意图3.2高危区域远程遥控，无人机巡航普查实地普查过程中，每个区县都会存在局部或者大部分房屋建筑位于海拔较高、地势陡峭、危险系数较高的区域，尤其是疫情防控期间，个别区域处于中、高风险区域，无法到达。因此，文章提出高危区域远程遥控、无人机辅助普查方案，并且引入低空摄影测量技术，实现无人机定向、定点拍照，所拍摄像片可以直接作为成果上传，最大限度保障人身安全。举证照片效果如图 6 所示。图 6举证照片效果示意图4精细化管理无论是百余试点县前期推进，还是后续全国范围内同步实施，房屋建筑承灾体普查任务都不可避免地呈现劳动密集型态势，全流程的人员调度、普查成果的质量把控以及疫情期间全员人身安全的保障无疑是巨大的挑战，任何一个环节的疏漏，都会直接影响到普查任务的推进以及自然灾害综合风险评估整治，甚至是防疫安全性和稳定性。因此，文章提出精细化管理理念，倡导“按果取酬、严防红线、大数据预警”多管齐下，并且引入地理信息技术，基于 Android 以及 IOS 系统研发集质量、绩效和安全于一体的智慧外勤系统，统筹管理、相互挂钩，全天候轨迹跟踪、大数据智能分析预警。经过实践验证，河南省平桥区为期 3 个月的百人大会战无一例安全事故，成果质量通过省市级验收、成功汇交至国务院普查办，高效快捷。PC 段和移动端系统界面设置如图 7 所示。图 7智慧外勤系统示意图5结论房屋承灾体普查事关地震、地质、气象、水旱、海洋、森林和草原火灾等自然灾害应急决策，意义重大。文章针对底图制备、实地普查以及全流程的质量、安全管控三个关键环节常见问题进行了汇总，并且引入地理信息技术加以改进完善，所研发制图系统、调查系统、智慧外勤系统都在国家试点河南省平桥区进行了实践运用，可推广性极强，为后续普查任务在全国范围内的实施推进起到了一定的指导借鉴作用。参考文献 1李克强对防灾减灾救灾、防震减灾和自然灾害综合风险普查工作作出重要批示王勇出席第一次全国自然灾害121城市勘测2023 年 2 月综合风险普查工作电视电话会议并讲话 J 中国水利，2021(12):前插 2 2史铁花，王翠坤，朱立新 承灾体调查中的房屋建筑调查 J 城市与减灾，2021(2):2429 3李俊 无人机在第三次国土调查的应用研究 J 低碳世界，2021，11(4):130131 4秦晓莉，肖威娜，周宇阳 无人机用于第三次国土调查举证研究 J 国土资源导刊(湖南)，2021，18(1):5760 5裴琪 测绘地理信息科学技术在第三次国土调查中的运用探讨 J 华北自然资源，2021(2):6465 6霍重庆 面向第三次国土调查的 3S 技术应用研究J 科技创新导报，2020(12):2425 7王魁祎，周改云 Android 平台的移动 APP 开发策略研究 J 软件，2021，42(4):144146 8丁盼 基于 WebGIS 的地理信息系统开发应用 J 科技资讯，2019，17(16):1819 9杨爱玲，朱凤敏，吴迪 测绘地理信息技术助力疫情精准管控工作思考 J 测绘与空间地理信息，2020，43(5):103104，108 10 邓斌，房雪玲 航测法在北方农村土地承包经营权确权工作中应用的深度挖掘J 城市勘测，2020(6):131133The Application of Geographic Information Technologyin Building Bearing Bodies SurveyDENG Bin1，ZHOU Jinling2，JIANG Bangwu2(1.Shenyang Investigation Surveying esearch Institute，Shenyang 110169，China;2.The Emergency Management Agency of Dadong District，Shenyang 110169，China)Abstract:The first national comprehensive risk survey of natural disasters is one of the“nine major projects”whichinscribed and deployed by General Secretary Xi Jinping As an important disaster be