無人機測量技術(shù)在工程審計中應(yīng)用
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[摘要]工程審計是高校內(nèi)部審計工作的重要內(nèi)容之一。施工現(xiàn)場一般較為復(fù)雜，面積覆蓋范圍廣、立體交叉、危險因素多、特殊區(qū)域難以進(jìn)入，審計窗口期較窄。研究無人機測量技術(shù)在跟蹤審計取證鑒證、收量復(fù)核、檢查監(jiān)督等方面的應(yīng)用，可滿足審計工作的需要，有效解決工程審計中的困難，提高審計質(zhì)量，降低審計風(fēng)險。
[關(guān)鍵詞]無人機;內(nèi)部審計;測量技術(shù);工程項目
程項目審計是高校審計工作的一項重要內(nèi)容。審計是評價工程項目流程是否合規(guī)、工程質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)、資金使用是否合理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要及時對現(xiàn)場工程量及其變更進(jìn)行核定，并對結(jié)算進(jìn)行最終審定。高校工程項目具有施工現(xiàn)場復(fù)雜、交叉施工多、工期長短不一、時效性強等特點，受施工現(xiàn)場不確定因素多、內(nèi)審力量不足、安全管理欠缺等方面的約束，審計取證鑒證、收量復(fù)核、檢查監(jiān)督等工作量大、時效差、效率低，審計工作存在較大風(fēng)險。工程施工階段工藝復(fù)雜，工程變更時有發(fā)生、工程隱蔽不可避免，跟蹤審計管理難以全部到位；鑒證資料不完備、議價不及時、工程計量不準(zhǔn)確、傳統(tǒng)方法核實困難等問題經(jīng)常出現(xiàn)，審計質(zhì)量難免受到影響，增大審計風(fēng)險。無人機適合復(fù)雜場地作業(yè)，在取證鑒證、復(fù)核收量、檢查監(jiān)督等審計環(huán)節(jié)進(jìn)行應(yīng)用，可拓寬取證鑒證的空間視野，增強審計的時效性，有效解決跟蹤審計獲取原始資料的困難。無人機應(yīng)用于審計領(lǐng)域，可豐富審計工作方法，提升審計效率，降低審計風(fēng)險。2020年，在山東科技大學(xué)校內(nèi)豆沫山綠化項目審計工作中，采用無人機低空傾斜攝測量技術(shù)，創(chuàng)新性開展了山地綠化工程審計方法研究，對該工程項目進(jìn)行了現(xiàn)場取證鑒證、收量復(fù)核和檢查監(jiān)督工作。
一、豆沫山綜合治理工程審計主要內(nèi)容及困難
豆沫山位于校園中部偏西，系小珠山支脈，為花崗巖山地，風(fēng)景優(yōu)美，海拔140米，山麓周長約2300米，投影面積約0.3平方千米。山表覆土與碎石較多，開墾較為嚴(yán)重，植被破壞較多，土壤碎石松動，雨天易造成泥石流，易引發(fā)局部地質(zhì)災(zāi)害，帶來較大危險。豆沫山東側(cè)為體育運動場、籃球場、網(wǎng)球場，學(xué)生、員工活動密度大；南側(cè)為環(huán)山主干道和教工生活區(qū)，車流人流密集；西側(cè)為駕培基地、實訓(xùn)中心，實習(xí)人員流動持續(xù)；北側(cè)為實習(xí)實訓(xùn)環(huán)山交通道路，車流人流難以管控。校園師生員工及流動人口約4萬多人，山上人員常有活動。影像圖見圖1。為改善辦學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施保障條件、優(yōu)化生態(tài)環(huán)境并保障學(xué)校安全，2019—2020年對豆沫山進(jìn)行綜合治理，主要內(nèi)容包括對籃球場擋土墻進(jìn)行維護(hù)，對西側(cè)土堆滑坡進(jìn)行護(hù)理，對山坡泄流排水渠進(jìn)行修建，進(jìn)行草皮綠化、植樹造林等。該項工程審計存在的主要困難有：一是涉及多家施工單位，頭緒多，施工工期較長，部分工程時段又比較集中。比如，排水渠修建維護(hù)集中在雨季，反復(fù)施工，工程量不易計量，收量復(fù)核較為困難。二是危險因素多，山地施工交叉作業(yè)多，工況復(fù)雜、地形起伏，取證鑒證、檢查監(jiān)督等工作受安全施工和人員不足等因素制約，獲取全面的審計資料具有一定困難，審計作業(yè)存在安全風(fēng)險。
二、審計技術(shù)方案與路線
針對工程實際，依據(jù)審計要求，制訂審計資料采集方案。方案采用無人機航攝審計測量實施作業(yè)方法，無人機搭載5鏡頭，從5個不同視角進(jìn)行傾斜攝影測量采集審計場景影像，航片要求分辨率精度3厘米，無特別遮擋物，飛行高度為150米。經(jīng)現(xiàn)場踏勘，確定無人機起飛、降落地區(qū)位于高地運動場；在現(xiàn)場呈矩形布設(shè)6個像控點，并進(jìn)行十字標(biāo)注；后期制作1:500地形模型，獲取到信息豐富的地表覆蓋物和地形高分辨率圖斑；使用Smart3D軟件建立豆沫山實景三維模型；利用EPS和CASS軟件對豆沫山三維數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析并導(dǎo)出模型。通過GNSS、慣性測量單元IMU、POS數(shù)據(jù)等進(jìn)行空中三角測量、密集匹配、數(shù)據(jù)融合等環(huán)節(jié)和步驟，生成數(shù)字表面模型DSM，通過紋理映射進(jìn)一步生成審計場景實景三維模型，可獲取審計項目區(qū)域內(nèi)的數(shù)字正射影像圖DOM和數(shù)字高程模型DEM，清晰記錄施工現(xiàn)場情況、提取審計鑒證資料。根據(jù)鑒證資料進(jìn)一步完成長度、高差、表面積、體積等測量工作，實現(xiàn)工程區(qū)段長度、區(qū)域面積、土石方等工程量的收量復(fù)核。具體技術(shù)路線見圖2。
三、審計數(shù)據(jù)采集與處理
（一）審計原始數(shù)據(jù)外業(yè)采集
選用大疆精靈4pro無人機搭載DJIFC6310S相機（感應(yīng)器尺寸13.2毫米，焦距8.8毫米）作為審計數(shù)據(jù)鑒證作業(yè)平臺。為滿足任務(wù)的精度要求，航向重疊率設(shè)置為80%，旁向重疊率設(shè)置為80%，高度設(shè)置為150米，分3個步驟完成航攝任務(wù)，航攝規(guī)劃路線見圖3。
（二）審計原始數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理
將無人機三維坐標(biāo)（經(jīng)度、緯度、飛行高度）、姿態(tài)（航向角、俯仰角和翻滾角）與對應(yīng)影像數(shù)據(jù)重新加載，附加PPK天線與GPS測量儀數(shù)據(jù)提升精度。
（三）審計鑒證資料生成
模型生成階段的主要步驟有：首先，將航測影像及實測POS數(shù)據(jù)導(dǎo)入Smart3D軟件中，進(jìn)行空中三角測量解算；其次，用POS數(shù)據(jù)對導(dǎo)入的影像進(jìn)行“刺點”操作，使像控點坐標(biāo)與影像中對應(yīng)位置點的坐標(biāo)相對應(yīng)，同時進(jìn)行二次空中三角測量解算；再次，分塊重建后生成OSGB格式豆沫山三維模型；最后，采用Meshmixer軟件對模型明顯缺陷進(jìn)行修補，形成審計鑒證影像資料。審計人員可以多角度觀察地物，直觀得到地物的實際紋理和基礎(chǔ)信息，見圖4。
四、審計工程量收量計算
（一）植被面積計算
將生成的豆沫山三維模型導(dǎo)入3dsMax軟件中，計算出豆沫山山體的表面積SA。通過監(jiān)督分類和目視解譯，人工標(biāo)識出綠色植被的覆蓋區(qū)域，生成TIN表面模型，確定邊界點圍定工程區(qū)域，得出山體表面綠植的總面積SG，據(jù)式（1）可計算該區(qū)域的植被面積覆蓋比FVC。經(jīng)計算，豆沫山西側(cè)山坡撒播草種植被的面積為5800平方米，與實際綠植種植面積相比較，使用無人機實景三維建模后計算得到的綠植面積的精度能夠滿足審計需要。
（二）工程土石方計算
①將施工某期數(shù)據(jù)模型OSGB通過DSM導(dǎo)入EPS；②在EPS中控制點位布置間距，達(dá)到算量精度要求；③對高差較大的點位進(jìn)行單獨標(biāo)注并增密；④設(shè)置dwg格式參數(shù)，導(dǎo)出點坐標(biāo)、高程地形數(shù)據(jù)文件；⑤利用地理性數(shù)據(jù)文件在Civil3D軟件中重建地形曲面，完成原始地形建立；⑥確定土石方開挖基礎(chǔ)位置坐標(biāo)及標(biāo)高，根據(jù)土石方開挖方式及位置，在原始地形上建立開挖模型；⑦計算土方工程量，為達(dá)到更為精準(zhǔn)的計算結(jié)果，在進(jìn)行土石方量計算時采用格網(wǎng)法，通過體積微元對地表格網(wǎng)進(jìn)行劃分，隨后將體積微元地形簡化為四棱柱體，最后通過空間插值確定地形高程，見式（2）。式中表示網(wǎng)格點高差，表示原始地形高程，代表差值地面高程，累積土方量為V，計算區(qū)域為，單位積分面積為ds，即區(qū)域網(wǎng)格面積。經(jīng)計算，本工程的土石方量為8100立方米。
（三）綠植株數(shù)計算
采用先辨樹種，再計數(shù)量的方法，得到新栽樹木的種類和數(shù)量：①基于無人機航拍正射影像DOM，借助ArcGIS深度學(xué)習(xí)模塊，通過形狀指數(shù)、紋理特征，使用Tree_point_classification構(gòu)建高分離性特征參量模型，提取出影像中包含的所有樹木，排除了原有樹種干擾，識別出海棠、櫻花和杜鵑等樹木。②利用MATLAB軟件，識別所栽種海棠樹和櫻花的樹冠紋理，完成樹木數(shù)量提取。識別結(jié)果為：海棠樹干直徑1—2.5厘米，樹冠直徑約60厘米，12,000株；櫻花樹干直徑約5厘米，樹冠直徑約100厘米，186株；灌木杜鵑約8600株。
（四）數(shù)據(jù)結(jié)果與精度
使用無人機對豆沫山綠化工程進(jìn)行建模得到的綠植面積，與實際撒播草種植被面積的數(shù)值差異在許可范圍之內(nèi)；通過格網(wǎng)法得到的土石方量，若構(gòu)網(wǎng)的點在數(shù)量上有差別，可能導(dǎo)致最后建成的模型存在顯著差異；選取目標(biāo)區(qū)域邊界和平場標(biāo)高較為容易，且更接近真實值，此方法在精度上高于傳統(tǒng)土方量計算方法；通過對施工現(xiàn)場實地調(diào)研及對相關(guān)影像信息的目視解譯，得到綠植的具體種類及其詳細(xì)信息。對比發(fā)現(xiàn)，實驗得到的綠植數(shù)量與實際吻合度較高，綠植的外廓信息可信度非常高。
五、結(jié)論與展望
無人機技術(shù)在工程審計中可準(zhǔn)確獲取傳統(tǒng)方法難以獲取的審計資料，減輕了審計外業(yè)工作負(fù)擔(dān)，提升了審計效率。上述方法可實現(xiàn)多時域?qū)徲嬎璧暮炞C資料和數(shù)據(jù)，可有效降低審計風(fēng)險，擴展了高校內(nèi)部審計方法和手段，提高了審計質(zhì)量。為進(jìn)一步優(yōu)化無人機技術(shù)在工程審計中的應(yīng)用，應(yīng)建立一套無人機取證鑒證、收量復(fù)核、檢查監(jiān)督的規(guī)范工作流程，逐步完善利用無人機進(jìn)行工程審計的方案制度，從而獲得更加客觀、精確且實效性強的審計資料，提高審計效率。
作者:陳麗 卿熙宏 路蓓蓓 楊倩 單位:山東科技大學(xué)
