無人機測量技術在工程審計中應用

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[摘要]工程審計是高校內部審計工作的重要內容之一。施工現場一般較為復雜，面積覆蓋范圍廣、立體交叉、危險因素多、特殊區(qū)域難以進入，審計窗口期較窄。研究無人機測量技術在跟蹤審計取證鑒證、收量復核、檢查監(jiān)督等方面的應用，可滿足審計工作的需要，有效解決工程審計中的困難，提高審計質量，降低審計風險。

[關鍵詞]無人機;內部審計;測量技術;工程項目

程項目審計是高校審計工作的一項重要內容。審計是評價工程項目流程是否合規(guī)、工程質量是否達標、資金使用是否合理的關鍵環(huán)節(jié)，需要及時對現場工程量及其變更進行核定，并對結算進行最終審定。高校工程項目具有施工現場復雜、交叉施工多、工期長短不一、時效性強等特點，受施工現場不確定因素多、內審力量不足、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險。工程施工階段工藝復雜，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、工程計量不準確、傳統方法核實困難等問題經常出現，審計質量難免受到影響，增大審計風險。無人機適合復雜場地作業(yè)，在取證鑒證、復核收量、檢查監(jiān)督等審計環(huán)節(jié)進行應用，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。無人機應用于審計領域，可豐富審計工作方法，提升審計效率，降低審計風險。2020年，在山東科技大學校內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，創(chuàng)新性開展了山地綠化工程審計方法研究，對該工程項目進行了現場取證鑒證、收量復核和檢查監(jiān)督工作。

一、豆沫山綜合治理工程審計主要內容及困難

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)局部地質災害，帶來較大危險。豆沫山東側為體育運動場、籃球場、網球場，學生、員工活動密度大；南側為環(huán)山主干道和教工生活區(qū)，車流人流密集；西側為駕培基地、實訓中心，實習人員流動持續(xù)；北側為實習實訓環(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。為改善辦學基礎設施保障條件、優(yōu)化生態(tài)環(huán)境并保障學校安全，2019—2020年對豆沫山進行綜合治理，主要內容包括對籃球場擋土墻進行維護，對西側土堆滑坡進行護理，對山坡泄流排水渠進行修建，進行草皮綠化、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，排水渠修建維護集中在雨季，反復施工，工程量不易計量，收量復核較為困難。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)存在安全風險。

二、審計技術方案與路線

針對工程實際，依據審計要求，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。經現場踏勘，確定無人機起飛、降落地區(qū)位于高地運動場；在現場呈矩形布設6個像控點，并進行十字標注；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據進行采集、分析并導出模型。通過GNSS、慣性測量單元IMU、POS數據等進行空中三角測量、密集匹配、數據融合等環(huán)節(jié)和步驟，生成數字表面模型DSM，通過紋理映射進一步生成審計場景實景三維模型，可獲取審計項目區(qū)域內的數字正射影像圖DOM和數字高程模型DEM，清晰記錄施工現場情況、提取審計鑒證資料。根據鑒證資料進一步完成長度、高差、表面積、體積等測量工作，實現工程區(qū)段長度、區(qū)域面積、土石方等工程量的收量復核。具體技術路線見圖2。

三、審計數據采集與處理

（一）審計原始數據外業(yè)采集

選用大疆精靈4pro無人機搭載DJIFC6310S相機（感應器尺寸13.2毫米，焦距8.8毫米）作為審計數據鑒證作業(yè)平臺。為滿足任務的精度要求，航向重疊率設置為80%，旁向重疊率設置為80%，高度設置為150米，分3個步驟完成航攝任務，航攝規(guī)劃路線見圖3。

（二）審計原始數據內業(yè)處理

將無人機三維坐標（經度、緯度、飛行高度）、姿態(tài)（航向角、俯仰角和翻滾角）與對應影像數據重新加載，附加PPK天線與GPS測量儀數據提升精度。

（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數據導入Smart3D軟件中，進行空中三角測量解算；其次，用POS數據對導入的影像進行“刺點”操作，使像控點坐標與影像中對應位置點的坐標相對應，同時進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，據式（1）可計算該區(qū)域的植被面積覆蓋比FVC。經計算，豆沫山西側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將施工某期數據模型OSGB通過DSM導入EPS；②在EPS中控制點位布置間距，達到算量精度要求；③對高差較大的點位進行單獨標注并增密；④設置dwg格式參數，導出點坐標、高程地形數據文件；⑤利用地理性數據文件在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位置坐標及標高，根據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，為達到更為精準的計算結果，在進行土石方量計算時采用格網法，通過體積微元對地表格網進行劃分，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)域網格面積。經計算，本工程的土石方量為8100立方米。

（三）綠植株數計算

采用先辨樹種，再計數量的方法，得到新栽樹木的種類和數量：①基于無人機航拍正射影像DOM，借助ArcGIS深度學習模塊，通過形狀指數、紋理特征，使用Tree_point_classification構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，完成樹木數量提取。識別結果為：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）數據結果與精度

使用無人機對豆沫山綠化工程進行建模得到的綠植面積，與實際撒播草種植被面積的數值差異在許可范圍之內；通過格網法得到的土石方量，若構網的點在數量上有差別，可能導致最后建成的模型存在顯著差異；選取目標區(qū)域邊界和平場標高較為容易，且更接近真實值，此方法在精度上高于傳統土方量計算方法；通過對施工現場實地調研及對相關影像信息的目視解譯，得到綠植的具體種類及其詳細信息。對比發(fā)現，實驗得到的綠植數量與實際吻合度較高，綠植的外廓信息可信度非常高。

五、結論與展望

無人機技術在工程審計中可準確獲取傳統方法難以獲取的審計資料，減輕了審計外業(yè)工作負擔，提升了審計效率。上述方法可實現多時域審計所需的簽證資料和數據，可有效降低審計風險，擴展了高校內部審計方法和手段，提高了審計質量。為進一步優(yōu)化無人機技術在工程審計中的應用，應建立一套無人機取證鑒證、收量復核、檢查監(jiān)督的規(guī)范工作流程，逐步完善利用無人機進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