永州市国土资源规划设计测绘院 湖南永州 425000
摘要：随着社会经济的发展，城市建设日新月异，城市空间也不断向二维和三维方向生长。为严格保护和合理利用国土空间资源，全面摸清、直观掌握城市建设用地，特别是集体建设用地现状和变化状况，及时发现、制止、报告、查处各类土地违法用地、违规建设行为，本文以永州市两违建设督查工作为例，探讨高分辨遥感影像在城市违法用地动态监测中的应用。
关键词：土地利用；遥感监测；违法用地
1 研究背景
为深入推进新时期生态文明社会建设，进一步加强自然资源的深度高效利用，为开展新一轮空间规划工作打好基础，土地作为最重要的自然资源和最基本的生态要素，发挥着重要的作用，合理的土地利用是生态文明建设的基础，是协调人与自然社会发展的关键。如何确保土地利用合理高效，准确掌握土地利用变化趋势，及时发现、查处和控制违法用地和违法建设是我国当前土地管理面临的一个重要问题。
近年来，随着卫星遥感影像分辨率的提高，为城市规划和国土资源管理对快速、动态、现势、精准的城市土地利用信息需求提供了支持。可以说，城市遥感正在向我们悄悄走来，卫星遥感技术、无人机航拍技术在城市规划和国土资源管理上的应用，将带动城市规划和国土资源管理方式的变革。它以多空间分辨率、多时相的遥感图像和数据使人们能够分析环境和自然资源等的时空变化规律，推动人类和谐进步与发展。在土地利用动态变化监测方面，遥感卫星影像可以促进科学有效的掌握土地信息，管理土地权属，为国土资源调查、管理、规划、保护和合理利用以及城市建设与发展、政府决策提供服务。
本文基于遥感在数据获取上具有多层次、多时相、多功能的特点，在应用方面具有多源数据处理、多学科综合分析、多维动态监测和多用途的特性，以永州市两违建设督查为例，利用遥感技术动态监测土地利用。通过对图像系列时域效果进行量化，结合多时相遥感图像空间域、时间域、光谱域的耦合特征，来获得土地利用变化的类型、位置和数量等内容。依据同一区域多时相、多波段的图像间存在着光谱特征差异的原理，我们可以来识别、分析土地利用状态或现象变化的过程。与其他传统监测手段相比，遥感监测具有速度快、精度高、范围广等特点，可以快速反映土地资源利用变化的现状、分布、特征及其发展趋势，并且能为国土资源管理工作提供事实影像的、可精确测量的、可作为基础信息的土地动态监测结果，有利于动态开放型城市土地系统的建立、土地可持续利用和土地集约化经营。
2 研究区域及数据概况
永州是湖南省地级市，位于湖南省南部，潇、湘二水汇合处，故雅称“潇湘”，下辖冷水滩区、零陵区2区及祁阳县等9县。永州是国家森林城市、国家历史文化名城。永州境内通过湘江北上可抵长江，南下经灵渠可通珠江水系，自古代便是重要的交通要塞，是湖南通往广西、海南、粤西及西南各地的门户。
本文的研究区域为永州市中心城区规划范围，行政区域涉及冷水滩区城区、高溪市镇、珊瑚乡、上岭桥镇、仁湾镇、岚角山镇、蔡市镇和马坪农业经济开发区7个乡镇，以及零陵区城区、朝阳办事处、南津渡办事处、接履桥镇、七里店办事处、菱角塘镇、石山脚乡6个乡镇（街道办事处）。监测区域行政面积442平方公里，监测影像覆盖面积530平方公里。监测区域地貌类型复杂，地貌以岗地、平原为主，山地、丘陵、水域兼有。
本文的主要目标是通过开展土地利用动态监测工作，以永州市中心城区约442平方公里的范围为研究目标，充分利用分辨率优于0.5米的遥感资料和已有的基础地形、城镇地籍、不动产登记、遥感影像等成果数据，开展监测工作。所收集的数据资料如下表所示。在RS和GIS等技术手段的支撑下，快速、准确掌握永州市辖区内土地利用现状和变化情况，保持土地调查数据的现势性，推动国土资源管理方式改革，建立信息化、科技化的国土资源监管新模式。
3 研究方法
本文采用遥感影像对比分析技术，以监测区域2018年4月份0.1米分辨率航飞影像时相为基期监测试点，从2018年11月份开始，逐月采集分辨率优于0.5米的遥感影像数据最为监测后时相影像，充分利用基础地形、城镇地籍、不动产登记等成果数据，对比提取永州市中心城区建设用地的
变化信息，并开展外业核查工作，准确掌握变化图斑的权属、面积、用途等基本情况，建立专题数据库，根据监测成果分析监测图斑的区域分布、用途差异等统计规律，制作监测信息专题图件及专题报告，为执法及各类行政工作提供数据支持。整个工作分为资料收集、影像数据处理、监测信息提取、外业核查、内业编辑处理、专题图制作、成果汇交几个阶段进行。
3.1 数据预处理
使用到的卫星遥感数据为同步获取的全色和多光谱影像，先以全色影像为参考，对多光谱影像进行相对配准，然后融合全色与多光谱影像，并进行色彩配准，生产模拟自然真彩色的数字影像，在此基础上，从已有高分辨率影像采集、实测控制点库中提取纠正控制点，结合高程数据，对融合后影像进行几何纠正，最后进行镶嵌裁剪，制作监测区域正射影像图，就是流程如图一：
3.2 监测信息提取
3.2.1变化图斑矢量面数据提取
以人机交互为主的方法，沿影像特征发生变化的区域边界，准确勾绘成闭合图斑界线，提取土地利用变化信息。
3.2.2提取矢量数据检查，构面
对提取的图斑界线数据进行相交剪断，拓扑错误检查修正和构面操作。
3.2.3图斑属性结构设置
按照下表设置检测图斑属性结构。
3.2.4内业图斑选取
计算图斑计算机面积，按照最小上图要求，取舍图斑。对照前后时相影像，根据影像纹理特征，确定变化图斑和疑似变化图斑，同时修正图斑边界。
①最小上图图斑要求。根据管理需要，结合0.5m分辨率影像识别能力，综合确定最小监测图斑面积为5平方米。
②监测图斑边界精度。监测图斑界线相对于DOM上明显同名地物的位移不得大于2倍采样间隔。
3.2.5图斑类型分类
第一类：新增建设用地图斑，前时相影像上有植被覆盖或明显非建设用地特征，后时相影像上有明显建设痕迹（如地基、建筑物、构筑物等）。
第二类：拆除图斑，前时相影像上有明显建筑物、构筑物等，后时相影像上为建设推填土痕迹。
第三类：建设用地变化图斑，主要为加层、扩建等类型的建设用地图斑。
3.2.6图斑属性维护
（1）监测图斑编号。“监测图斑编号”命名规则为“YJC-监测期数-序号”；序号以监测区为单元，按照自上而下、从左到右、从“1”开始的顺序统一编号，每个监测图斑的编号均具有唯一性。
（2）维护行政区属性。“行政区代码”、“行政区名称”通过叠加二调变更数据库行政区图层，进行图层间属性赋值，按照叠加关系，将行政区名称和行政区代码维护完善。
（3）图斑类型赋值。“图斑类型”填写新增或者变化。
（4）前后时相赋值。本项目所有检测图斑的前后时相为统一值，根据影像的时相，批量赋值。
（5）图斑面积重算。“图斑面积”为计算机计算面积，利用软件重算监测图斑的监测面积。
3.2.7内业成果检查
检查内容包括：坐标系统正确性、图形拓扑正确性、图斑属性正确性等内容，检查程序按照自检、互检和质检组抽检的要求严格执行。
3.3 外业核查
外业核查的主要内容包括：
（1）核实监测图斑实际变化情况，包括变化前后地类和变化范围；
（2）填写外业调查记录表相应内容，修正与实地不一致图斑界线、补充监测时段内的遗漏图斑；
（3）变化图斑实地拍照；
（4）收集监测区内发生了变化的行政界线和注记等资料；
（5）实测用于精度评价的图斑面积。
3.4 数据汇总建库
3.4.1图斑整理
包括下列4个方面：
（1）删除非变化图斑，形成实际变化图斑层；
（2）按照图斑变化前后的实地调查地类等情况，分割与合并相应图斑，图斑编号分别采用在原编号后加支号及选取被合并图斑中最小图斑号的方法，须说明的情况填写于调查记录表备注栏内；
（3）调整界线勾绘不合理或面积综合过大的图斑；
（4）补充监测遗漏图斑，补充图斑编号从原独立编号单元内、最大图斑号后整百数位起编。
3.4.2成果完善
在外业调查的基础上，套合土地利用变更数据库、基本农田数据库、土地利用规划数据库等成果，修正、完善图斑属性表、图斑信息记录表、监测信息管理文件夹及有关境界与注记。
3.4.3数据建库
参考《土地利用动态遥感监测数据库标准》（送审稿）的要求，建立数据库。
3.4.4数据建库成果检查
具体检查内容包括：“矢量数据基本检查”、“矢量数据属性检查”、“矢量数据图形检查”、“逻辑一致性检查”几个部分。
3.5专题图件制作及成果汇交
3.5.1专题图输出
永州市土地利用动态遥感监测专题图的编制以遥感影像为基础，分乡镇编制，叠加不同时序范围内新增建设用地信息图斑和有关界线，注记等内容，以不同的符号，颜色来表达城市空间扩展的位置、规模大小、范围和类型。
土地利用动态遥感监测专题图的图面以影像显示色彩明快、层次丰富、反差适中、清晰、不偏色的地标地物影像，在叠加解译的城市新增建设用地信息图斑的基础上，配合线划符号和小量注记，并标注有内外图廓、坐标、公里网格、指北针、线条比例尺及位置信息等，将制图对象综合表示在图面上。
3.5.2汇交成果数据格式及要求
整理成果数据，建立最终监测成果信息管理汇交数据，其内容、命名与格式参见下表所示。
4 监测结果与分析
4.1监测工作总体情况
根据2018年4月份的航飞影像、城镇地籍数据库、基础地形数据、不动产登记发证数据库，通过内业处理，将中心城区范围内的已有建筑物、构筑物进行了矢量化处理，得到动态监测基期数据，在此基础上获取了最新时相（2018年11月24日）的卫星遥感数据，通过叠加比对分析，结合自动提取和人机交互判读的技术方法，提取出第一期动态监测新增和变化建筑物、构筑物图斑，通过逐图斑外业核查，最终确定监测图斑共计749个，用地面积517457平方米，建筑面积250509平方米，其中冷水滩区491个，零陵区258个；其中合法图斑316个，合法图斑用地面积422161平方米；疑似违法图斑433个，疑似违法图斑用地面积126807平方米。
从监测图斑总量来看，冷水滩区491个，占图斑总量的66.55%，零陵区258个，占图斑总量的34.45%。
从监测图斑占地面积规模分析，冷水滩区监测图斑占地面积256198平方米，占图斑总面积的46.67%，零陵区监测图斑占地面积292770平方米，占图斑总量的53.33%。
从疑似违法监测图斑的规模来看，冷水滩区监测出疑似违法图斑251个，占疑似违法图斑总量的57.97%，疑似违法图斑占地面积79293平方米，占疑似违法图斑总面积的62.53%；零陵区监测出疑似违法图斑182个，占疑似违法图斑总量的42.03%，疑似违法图斑占地面积47514平方米，占疑似违法图斑总面积的37.47%。
通过对中心城区疑似违法图斑土地用途情况的统计，疑似违法图斑用途主要为宅基地及搭建的养殖、工棚等其他用途。农村居民建房不愿走审批流程，执法部门监管难度大，且随着生活水平的提高，农村居民对改善居住条件有了迫切的需求，掀起了新的宅基地改建、扩建热，从而形成了大量的违法用地违章建筑，造成了土地资源的浪费，土地利用率下降。
4.6疑似违法监测图斑对区域发展带来的不利影响因素分析
一是侵占了社会公共资源和城市空间。违法建设的实质就是违法当事人侵占公共利益为己谋利。违法建设给城市扩张、社会发展带来的严重影响和沉重发展成本也在隐性地影响每个人的切身权益。城区内国有土地属国家所有，集体土地属集体经济组织所有，未合法取得即据为己有建房开发侵占了公共资源，损害了国家、集体和他人利益。在城市建成区，因基本建设已完成，违法建设无大规模滋生空间，但在城郊结合部，成片的黑开发、无序的农民建房、连片的抢建棚亭，就像在城市外围形成了一道包围圈。城市范围要扩大，就会被这些违建物严重制约发展空间，影响建设项目的落地实施。
二是破坏城市形象。违法建设只能是“因地制宜”，最大限度的挤占公共空间，谈不上科学规划与设计。在我市进出主干道侧、居民点上所见违法建设，横七竖八、高低不一、五颜六色、花样百出，根本不能与文明秀美的城市定位相适宜。在空间上看，成片的简陋棚屋就像附在城市边缘的大伤疤，而附在已建房屋上的违规加层搭建就像长在人脸上的一颗大粉刺。从城市景观角度上看，违法建设不能考虑城市设计上的协调性，品位低，给城市景观造成严重影响。
三是提高开发成本。随着经济的快速发展，开发的全面推进，科学合理规划的逐步完善，杂乱无章的违章建筑严重破坏整体规划，给即将进行的政府拆迁造成了尺度上的难以把握，也给国家赔偿带来了巨大损失。
四是危害社会管理。①安全隐患突出。违法建设未经设计、质监、验收，多用劣质建材，偷工减料现象严重，谈不上抗震设防，大多为豆腐渣工程，房屋本身就是一个安全隐患，同时违法建设不可能考虑消防安全要求，普遍存在重大消防安全隐患。②扰乱城市规划建设秩序。为确保城市有机整体良好运行，在城市内其功能布局、用地控制、空间关系、建设时序、基础配套等方面都要有科学的规划引领控制。而违法建设者只顾及个人利益，不可能按规划要求建设，造成该建的项目建不了，所建的违法建筑品质差跟不上，配套设施简陋，政府需花巨资改造完善。③人居环境较差。违法建设尽量挤占公共资源，不可能考虑应有的房屋间距、安全距离、交通组织等基本技术要求。房挨房建“握手楼”，基本无通风采光空间，无达标的供电、供水、排水、环卫、绿化配套设施，交通不畅，消防无保障，不利人居。此外，违法建设千方百计要逃离法律和政府的监管，本身就是政府实施社会管理的盲区。同时，随着城市发展，很多不适宜继续留在城市内的低水平、高能耗、高污染、质量差的淘汰产业，纷纷寻找违法建筑聚集，造成典型的脏乱差、黄赌毒等社会管理难题，有的非法买卖，经济纠纷还会造成新的社会矛盾。这些现象，进一步加大了城区的社会管理难度。
五是影响社会风气。违法建设的出发点是非法获利，其泛滥说明“唯利是图”之风盛行，如若放任违法得利，导致守法吃亏，将进一步诱使群众不再畏法守法。特别是在巨大利益面前，黑恶势力渗入其中，公开暴力抗法，严重影响党和政府的威信与社会公平正义。同时，违法建筑泛滥之地，也是腐败滋生之地。违法建设者为逃避监管违法占地、违法建设，想方设法腐蚀基层管理人员为其提供方便，有的基层管理人员甚至直接参与违法建设。
六是浪费土地资源。违章建筑都需要一定的空间，它直接占用了大量的集体土地，甚至是基本农田，侵吞了集体资源，损害集体利益，造成国家资源的低效利用。
5 总结
5.1监测结果反应的主要问题和原因
通过第一期监测成果分析，我市中心城区建设用地新增变化图斑和面积均较多，分析其问题和原因，主要有以下四个方面。
1. 第一期监测成果基期数据时相为2018年4月，监测时相为2018年11月，由于第一期监测周期跨度较大，所以监测图斑数量较单月监测数量大幅上升。
2. 农村居民建房不愿在老宅基地上改建，而是重新选择宅基地，原宅基地又不整理，且不愿走审批流程，执法部门监管难度大。
3. 基础设施建设，特别是在农村集体用地上建设的设施农用地（主要为养殖用地）存在先用后批或先用不批的现象，严重削弱了土地管理法的权威，阻碍了土地管理部门的依法行政。
4. 由于执法部门监测技术手段的限制，很多违法用地不能得到及时的发现，等发现的时候已经建好，存在执法难度大的问题，所以得不到及时处理解决。
5.2针对监测结果的建议措施
一、进一步贯彻、落实《土地利用总体规划》，加大耕地保护力度，严格实行用途管理制度，落实拆除零星村，建设中心村的规划修编指导原则，使“退基还耕”的措施落实到位。
二、加大土地管理法律、法规的宣传，加强土地执法手段，改革土地管理体制，从源头上、根本上杜绝土地重大违法案件的发生。
三、市自然资源和规划局组织权调部门和土地执法部门针对第一期通过技术手段监测出来的疑似违法图斑进行清查，进一步查实违法图斑的情况。因地制宜，制定中心城区违法用地处理方案，冷水滩区、零陵区及经开区分局按照违法用地逐宗处理的具体路径和措施，制定切实可行的处理方案，做到“发现一处，处理一处，全程跟踪”，让执法工作全面落实，让违法用地情况及早发现，尽早处理，把违法行为消除在初始阶段，有效降低执法成本，提高执法效率。
四、在加大巡查力度的基础上，注重发挥舆论的导向作用，各区局执法部门要深入基层加大宣传力度， 形成违法用地整治的高压态势，让老百姓心中形成“未审批不能建”的思想。
五、建立动态监测反馈机制。为了让建设用地数据得到及时更新，项目成果真正用起来，更好的促进工作、服务社会，我们在当前做好1:1000、1:2000、1:5000基础地形数据库实时更新基础上，我们下一步将工作重心放在建立违法用地动态监测反馈机制上，特别是对违法用地实行全生命周期监管，例如对及时发现的违法用地图斑及时交办执法支队按程序处理，对往期未处理到位的监测图斑进行跟踪监测，并将办理结果反馈至相关部门。
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论文作者:邓小军
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/6/20
标签：遥感论文; 影像论文; 土地利用论文; 数据论文; 城市论文; 冷水滩论文; 动态论文; 《基层建设》2019年第9期论文;