地理信息技术在房屋建筑中的应用

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1引言

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20m2，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5m，高层、超高层房屋建筑可放宽至10m。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。

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0．5m～1m。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。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。

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。

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。

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/天提升至87栋/天，而且无须二次整理加工，高效便捷、绿色环保。

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。

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。

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。

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作者：邓斌 周锦玲 蒋邦武 单位：沈阳市勘察测绘研究院 沈阳市大东区应急管理局