新型地理信息技術在政府投資審計領域的應用研究

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計院有限公司 天津水運工程測繪技術企業重點實驗室 天津 300456；3.天津市濱海新區審計局 天津 300456）

近年來，隨著國家地理信息化建設的發展，無人機遙感測繪等新型地理信息技術發展迅速。在政府投資審計領域綜合利用無人機遙感測繪等新型地理信息技術，充分發揮其靈活機動、快速高效、精準等優勢，探索和實現采集審計工作所需的地形地貌地物數據，可以大幅度節省人力、物力，提高審計效率。結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在政府投資審計領域的應用［1］。

1 新型地理信息技術在政府投資審計領域的應用前景

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

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據，實現遙感數據處理、建模和應用分析，具有自動化、智能化、專題化的特點，已成為衛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［2-3］。

1.2 地理信息技術

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

1.3 三維激光雷達技術

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、主動性、高密度、高精度、數字化、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，工程內容和工程量需進行現場核實。（4）審計具有時效性，避免造成國家建設資金的損失和浪費。除此之外，新形勢下政府投資項目關于質量、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，實現政府投資審計方式和手段的技術創新迫在眉睫。

借助新型地理信息技術，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，也為技術革新提供了有利條件。

2 技術流程

無人機遙感測繪主要包括以下技術工作內容：GPS RTK點校正、設站點（像控點）測量、無人機航拍進行審計底圖取證、三維激光點云數據采集、數據處理。

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，而外業測量采用的平面坐標系統為CGCS2000坐標系（或當地坐標系），高程基準面為1985國家高程基準（或當地理論最低潮面），為了得到所需的測量成果，需進行GPS RTK點校正［5］。

2.2 設站點（像控點）測量

掃描設站點（像控點）布設遵循“按需布設”的原則，采用網絡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流程如圖1 所示，一般為保證航拍影像質量，選擇天氣晴好、風力較小的時段進行外業航拍作業。

圖1 無人機航拍底圖作業流程

2.4 三維激光點云數據采集

苗木數量、冠幅的數據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 進行設站點和掃描點的坐標采集。

（2）將儀器架設在設站點上，瞄準后視點，設置完成后進行數據采集。

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

2.5 數據處理

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

2.5.1 遙感影像數據處理分析

將正攝影像圖導入到地理信息系統軟件中，然后根據采集的像控點進行配準，之后根據審計對象分類矢量化。對于影像圖中無法確認的地物，現場調繪，對矢量化數據進行修正。最后通過拓撲檢查矢量化結果，并最終進行統計。

2.5.2 三維激光點云數據處理

激光點云處理主要內容包括：數據檢查、數據過濾、屬性提取、統計、精度分析等，得到審計所需苗木數量、規格信息。

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

胸徑提取時，通過過濾后產生的胸徑點云數據，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 實例分析及精度統計

3.1 項目簡介

“XX大道綠化工程”審計項目位于濱海新區某工業區段西側，測區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。整個測區呈帶狀分布，南北長約5130m，東西寬約20m。通過現場踏勘，測區內林木眾多，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量統計表

該項目面臨著以下困境。（1）苗木種類、數量較多，傳統方法不精準，耗時長。（2）場地兩側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 數據獲取

3.2.1 正攝影像圖數據獲取

“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域。然后采用武漢航天遠景公司生產的數字攝影測量系列軟件進行全自動處理，從而獲取測區的正攝影像圖。最后進行數據處理和分析。

3.2.2 三維激光掃描儀點云數據獲取

對于“XX 大道綠化工程”審計項目測區林木分布情況，采用設站式進行外業三維激光掃描。逐次設站掃描獲取數據。

3.3 數據分析

3.3.1 苗木數量分析

將正射影像圖根據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，進行現場調繪進行確認。現場調繪完成后，對矢量化數據進行最終修正，生成各類地物的屬性表，通過屬性表即可進行工程量統計分析等工作。經過統計，本工程審計項目各標段林木數量情況如表1所示。

3.3.2 苗木屬性分析

將三維激光點云數據基于激光雷達數據專業處理軟件（Maptek I-Site studio），經過點云濾波分類、擬合制作苗木分布圖，再利用地理信息系統軟件進行苗木冠幅、胸徑、株高及數量的自動統計。

統計各個標段林木胸徑、樹高及冠徑等相關屬性指標，查出了項目存在苗木株高、冠幅及胸徑不符合設計規定的問題。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%。具體情況結果見表2至表5。

表2 一標段林木屬性統計表

表3 二標段林木屬性統計表

表4 三標段林木屬性統計表

表5 四標段林木屬性統計表

3.4 胸徑精度分析

為驗證掃描胸徑值的準確性，現場抽測五標段林木胸徑，將掃描胸徑值與現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 組數據中，差值大于2cm 的有5 株，粗差率不足5%，誤差分布合理。經現場察看，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計，誤差結果如下：

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

4 結語

從上述分析可以看出，采用新型地理信息技術實現了苗木數量、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，其精度滿足規范需求，解決了投資審計領域中復雜環境下取證困難的問題。該方法對審計行業走向“智慧審計”起著數據采集基礎和系統支撐的關鍵作用。