新型地理信息技術(shù)在政府投資審計領(lǐng)域的應(yīng)用研究

姚曉偉 房新玉* 張秀香 趙建飛

（1.交通運輸部天津水運工程科學研究所 天津 300456；2.天津水運工程勘察設(shè)計院有限公司 天津水運工程測繪技術(shù)企業(yè)重點實驗室 天津 300456；3.天津市濱海新區(qū)審計局 天津 300456）

近年來，隨著國家地理信息化建設(shè)的發(fā)展，無人機遙感測繪等新型地理信息技術(shù)發(fā)展迅速。在政府投資審計領(lǐng)域綜合利用無人機遙感測繪等新型地理信息技術(shù)，充分發(fā)揮其靈活機動、快速高效、精準等優(yōu)勢，探索和實現(xiàn)采集審計工作所需的地形地貌地物數(shù)據(jù)，可以大幅度節(jié)省人力、物力，提高審計效率。結(jié)合無人機遙感測繪開展政府投資審計工作的具體實踐，探索以無人機遙感測繪為代表的新型地理信息技術(shù)在政府投資審計領(lǐng)域的應(yīng)用［1］。

1 新型地理信息技術(shù)在政府投資審計領(lǐng)域的應(yīng)用前景

新型地理信息技術(shù)包括無人機遙感技術(shù)（RS）、地理信息技術(shù)（GIS）、三維激光雷達技術(shù)等。

1.1 無人機遙感測繪

無人機遙感測繪可按需定制并提供影像實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)處理、建模和應(yīng)用分析，具有自動化、智能化、專題化的特點，已成為衛(wèi)星遙感與有人機航空遙感的有力補充，是一種新型的地理信息技術(shù)［2-3］。

1.2 地理信息技術(shù)

在計算機軟、硬件系統(tǒng)的支持下，地理信息技術(shù)是特定時間內(nèi)，對全波或部分地球表層（包括大氣層）空間中有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、存儲、管理、運算、分析、顯示和描述的系統(tǒng)，用于分析和處理在特定時間、特定地理區(qū)域內(nèi)分布的各種現(xiàn)象和過程，解決規(guī)劃、管理和決策問題。

1.3 三維激光雷達技術(shù)

通過高速激光掃描測量的方法，可以大面積、高分辨率、高效率地獲取被測物體表面的空間坐標信息。其具備快速性、非接觸性、實時、動態(tài)、主動性、高密度、高精度、數(shù)字化、自動化等特性，可快速、大量地采集物體空間點位信息，為物體三維模型的快速建立提供一種全新的測繪手段［4］。

1.4 政府投資審計工作急需審計方式和手段的創(chuàng)新

政府投資審計工作具有以下特點。（1）投資審計額度高，審計風險大。（2）審計時間緊，項目竣工后短時間實現(xiàn)精準審計、快速審計。（3）審計深度要求高，要開展工程造價審計，工程內(nèi)容和工程量需進行現(xiàn)場核實。（4）審計具有時效性，避免造成國家建設(shè)資金的損失和浪費。除此之外，新形勢下政府投資項目關(guān)于質(zhì)量、效益等方面的要求，都對政府投資審計工作提出了更高的要求，實現(xiàn)政府投資審計方式和手段的技術(shù)創(chuàng)新迫在眉睫。

借助新型地理信息技術(shù)，拓寬和延展了審計取證和測量的視野和范圍，解決了一些項目人力無法抵達的窘境，擺脫了無法現(xiàn)場取證和測量的束縛，提高了政府投資審計工作的安全性，為政府投資審計工作提供了便利，也為技術(shù)革新提供了有利條件。

2 技術(shù)流程

無人機遙感測繪主要包括以下技術(shù)工作內(nèi)容：GPS RTK點校正、設(shè)站點（像控點）測量、無人機航拍進行審計底圖取證、三維激光點云數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理。

2.1 GPS RTK點校正

由于GPS 接收機接收的是WGS 84 坐標系下大地坐標，而外業(yè)測量采用的平面坐標系統(tǒng)為CGCS2000坐標系（或當?shù)刈鴺讼担叱袒鶞拭鏋?985國家高程基準（或當?shù)乩碚撟畹统泵妫瑸榱说玫剿璧臏y量成果，需進行GPS RTK點校正［5］。

2.2 設(shè)站點（像控點）測量

掃描設(shè)站點（像控點）布設(shè)遵循“按需布設(shè)”的原則，采用網(wǎng)絡(luò)RTK方式進行。

2.3 無人機航拍底圖取證

無人機航拍底圖取證的作業(yè)流程如圖1 所示，一般為保證航拍影像質(zhì)量，選擇天氣晴好、風力較小的時段進行外業(yè)航拍作業(yè)。

圖1 無人機航拍底圖作業(yè)流程

2.4 三維激光點云數(shù)據(jù)采集

苗木數(shù)量、冠幅的數(shù)據(jù)采用站式三維激光掃描儀進行采集，得到三維激光點云。

（1）采用GPS RTK 進行設(shè)站點和掃描點的坐標采集。

（2）將儀器架設(shè)在設(shè)站點上，瞄準后視點，設(shè)置完成后進行數(shù)據(jù)采集。

（3）掃描完成后，對數(shù)據(jù)完整性進行檢查，若有缺失則補充掃描，如沒有，則進行下一站位掃描，直至整個測區(qū)完成掃描。

2.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理包括兩部分工作：一是對遙感影像進行數(shù)據(jù)處理，獲取樹木數(shù)量；二是對三維激光點云進行數(shù)據(jù)處理，獲取樹木冠徑、樹高、樹徑等屬性信息。

2.5.1 遙感影像數(shù)據(jù)處理分析

將正攝影像圖導入到地理信息系統(tǒng)軟件中，然后根據(jù)采集的像控點進行配準，之后根據(jù)審計對象分類矢量化。對于影像圖中無法確認的地物，現(xiàn)場調(diào)繪，對矢量化數(shù)據(jù)進行修正。最后通過拓撲檢查矢量化結(jié)果，并最終進行統(tǒng)計。

2.5.2 三維激光點云數(shù)據(jù)處理

激光點云處理主要內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)檢查、數(shù)據(jù)過濾、屬性提取、統(tǒng)計、精度分析等，得到審計所需苗木數(shù)量、規(guī)格信息。

三維點云數(shù)據(jù)包含很多冗余數(shù)據(jù)，根據(jù)項目審計要求對苗木點云數(shù)據(jù)分別進行過濾，過濾出需要的胸徑、冠徑、樹高等點云數(shù)據(jù)。

胸徑提取時，通過過濾后產(chǎn)生的胸徑點云數(shù)據(jù)，采用最小二乘法對每個苗木胸徑進行最佳擬合，生成最符合實際的胸徑值。通過計算每個苗木樹冠最大長度（冠徑）和中點坐標（定位點）獲取苗木冠徑。苗木高度通過苗木定點與地面高差判斷是否達到驗收指標［6-8］。

林木數(shù)量、胸徑、冠徑及樹高提取時，均獲取了提取點坐標，將各提取點坐標及相關(guān)屬性進行整合，生成成果報表，成果報表包括編號、坐標、胸徑、冠徑、樹高字段。

3 實例分析及精度統(tǒng)計

3.1 項目簡介

“XX大道綠化工程”審計項目位于濱海新區(qū)某工業(yè)區(qū)段西側(cè)，測區(qū)位于高速公路及溝渠、鹽水池中間，人員進出不便。實測項目共包含4個標段，分別為一標段、二標段、三標段及五標段，四標段由于未進行綠化施工，故不進行實測。整個測區(qū)呈帶狀分布，南北長約5130m，東西寬約20m。通過現(xiàn)場踏勘，測區(qū)內(nèi)林木眾多，主要樹種為107楊及刺槐，樹木自西向東呈排狀分布，其中西側(cè)3排為107楊，其余5排為刺槐（見表1）。

表1 “XX 大道綠化工程”審計項目各標段林木數(shù)量統(tǒng)計表

該項目面臨著以下困境。（1）苗木種類、數(shù)量較多，傳統(tǒng)方法不精準，耗時長。（2）場地兩側(cè)為高速公路及溝渠和鹽水池，人員進出不便，無法取證。（3）項目面臨著馬上要提升改造，需要盡快完成審計。

3.2 數(shù)據(jù)獲取

3.2.1 正攝影像圖數(shù)據(jù)獲取

“XX大道綠化工程”航拍平臺為CW-10 大鵬無人機，搭載相機為索尼A7R，航拍影像地面分辨率（GSD）設(shè)置為8cm，飛行相對航高為330m，飛行航向重疊度為70%，旁向重疊度為60%，完全覆蓋本次檢測區(qū)域。然后采用武漢航天遠景公司生產(chǎn)的數(shù)字攝影測量系列軟件進行全自動處理，從而獲取測區(qū)的正攝影像圖。最后進行數(shù)據(jù)處理和分析。

3.2.2 三維激光掃描儀點云數(shù)據(jù)獲取

對于“XX 大道綠化工程”審計項目測區(qū)林木分布情況，采用設(shè)站式進行外業(yè)三維激光掃描。逐次設(shè)站掃描獲取數(shù)據(jù)。

3.3 數(shù)據(jù)分析

3.3.1 苗木數(shù)量分析

將正射影像圖根據(jù)審計對象分類進行矢量化，矢量化后會生成各類地物的屬性表可用來進行統(tǒng)計。矢量化各類地物后，對于正射影像圖無法確認的地物，進行現(xiàn)場調(diào)繪進行確認。現(xiàn)場調(diào)繪完成后，對矢量化數(shù)據(jù)進行最終修正，生成各類地物的屬性表，通過屬性表即可進行工程量統(tǒng)計分析等工作。經(jīng)過統(tǒng)計，本工程審計項目各標段林木數(shù)量情況如表1所示。

3.3.2 苗木屬性分析

將三維激光點云數(shù)據(jù)基于激光雷達數(shù)據(jù)專業(yè)處理軟件（Maptek I-Site studio），經(jīng)過點云濾波分類、擬合制作苗木分布圖，再利用地理信息系統(tǒng)軟件進行苗木冠幅、胸徑、株高及數(shù)量的自動統(tǒng)計。

統(tǒng)計各個標段林木胸徑、樹高及冠徑等相關(guān)屬性指標，查出了項目存在苗木株高、冠幅及胸徑不符合設(shè)計規(guī)定的問題。實測4 個標段14 412 棵喬木中：株高不足的為7241棵，占比49.76%；4052棵冠徑不足，占比28.10%。其中問題最突出的二標段：107 楊中株高不足的占比81.07%；刺槐中株高不足的占比71.67%。具體情況結(jié)果見表2至表5。

表2 一標段林木屬性統(tǒng)計表

表3 二標段林木屬性統(tǒng)計表

表4 三標段林木屬性統(tǒng)計表

表5 四標段林木屬性統(tǒng)計表

3.4 胸徑精度分析

為驗證掃描胸徑值的準確性，現(xiàn)場抽測五標段林木胸徑，將掃描胸徑值與現(xiàn)場采用胸徑尺量測的林木胸徑值進行比對。

在有胸徑計算值與量測值對比的104 組數(shù)據(jù)中，差值大于2cm 的有5 株，粗差率不足5%，誤差分布合理。經(jīng)現(xiàn)場察看，5處粗差林木均為樹木畸形，樹皮嚴重缺失形成疤瘤所致。剔除上述5 處樹木，對剩余99處胸徑值進行精度統(tǒng)計，誤差結(jié)果如下：

可以看出，三維激光掃描儀對樹木胸徑掃描結(jié)果基本滿足了《園林綠化工程施工及驗收規(guī)范》規(guī)定的允許誤差要求，可以在實踐中推廣應(yīng)用。

4 結(jié)語

從上述分析可以看出，采用新型地理信息技術(shù)實現(xiàn)了苗木數(shù)量、胸徑、株高、冠幅全要素遙感測量，完整建立了苗木全屬性要素信息審計，其精度滿足規(guī)范需求，解決了投資審計領(lǐng)域中復雜環(huán)境下取證困難的問題。該方法對審計行業(yè)走向“智慧審計”起著數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)和系統(tǒng)支撐的關(guān)鍵作用。