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审计实务 | 航空摄影测量和三维激光扫描技术在景观绿化工程中的应用

2021-02-23 06:11:55 

在政府投资审计中,景观绿化工程占地面积大、苗木品种多、工程造价高,依靠有限的审计力量只能局部抽查。在短时间内全面核查苗木品种及数量,一直是困扰政府投资审计的难题。2020年,襄阳市审计局利用航空摄影测量和三维激光扫描技术,全面核查某景观工程项目中乔木和地被植物品种、数量及主要特征指标。

一、数据准备

1. 坐标系转换。由于被审计单位提供的竣工图坐标系统为西安80坐标系,而现行规范要求的和已有航摄影像所使用的坐标系统均为2000国家大地坐标系,为避免坐标系统不一致导致图上位置偏差及尺寸出入,需过转换统一坐标系。

2. 数据初步统计。由于项目范围大,先按照竣工图进行分区,再分别对十一个分区汇总信息,得到各分区内乔木和地被植物的品种、竣工结算数量及特征指标数值。

3.制作标准数据结构表。根据各分区苗木品种、竣工结算数量和主要特征指标制作标准数据结构表,用于后续外业核查比对。

二、实施步骤
1.通过无人机航空摄影测量,采集乔木位置和地被植物边界信息。

步骤一:通过航空摄影,生成项目区域数字正射图。采用轻型飞机作为航摄平台,进行数码航空摄影,再根据现有的地面控制点数据进行航摄影像平差计算,获得空三成果。利用空三成果,在摄影测量软件中将采集到的航摄影像进行自动镶嵌,生成覆盖项目全区域的数字正射图。

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图1工作人员现场操作无人机

步骤二:乔木位置、数量信息获取。得到数字正射图后,与已获取到的竣工图等矢量数据进行叠合对比,剔除不属于该项目范围的外围区域,结合项目分区情况,获取乔木的位置、数量信息。

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图2项目某区域乔木提取情况

步骤三:地被植物边界信息采集。利用已有的空三成果,结合无人机影像进行立体采集,获取地被植物位置边界信息。对影像较为清晰的地被边界进行勾绘,初步统计出各块地被的类型、面积等信息。对影像边界不清晰、纹理差异不明显的地被区域,先按竣工图所示情况绘出边界,并对其进行标注,后期外业工作时作为重点区域核查。

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图3 项目某区域地被边界勾绘情况

2通过三维激光扫描技术,采集乔木表面三维信息,提取胸径值。

步骤一:外业扫描。利用激光雷达扫描仪,采用地面架站的扫描方式,通过200万点/秒的采样效率和内业半自动化拼接处理软件,获取树木的点云信息。针对本项目区域内林木密度较大,其他地物较少的特点,采用人为增加特征点辅助自动配准的外业扫描方案。

步骤二:点云配准。点云配准的目的是恢复相邻点云的相对空间位置关系,使得相邻点云能够相互拼接形成整体点云数据。激光点云以自动配准为主,辅以人工手动配准。由于本项目采用了人为增加特征点的外业扫描方案,相比常规方式减少了大量手动配准的工作量,效率成倍提高。

步骤三:内业数据处理。点云数据配准完成之后,在此基础上利用LiDAR360软件自动提取乔木种子点信息,包含乔木位置、高度、冠幅和直径等,完成后可一键导出种子点数据。

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图5点云内业数据处理

3.外业核查。通过正射影像和激光点云可获取到绝大部分苗木数据信息,为了提高数据的准确性,仍需外业配合查漏补缺。将处理好的数据导入外业平板电脑,由作业员实地踏勘,对乔木位置信息进行检查,并在园林专家协助下进行乔木和地被植物类型的辨识和录入,补绘遗漏的地被边界。将外业核查后的统计结果与初期统计数据进行比对分析,确认无误后上图展示,并统计汇总。

三、应用效果及特点

1.应用效果。通过运用无人机航空摄影测量和三维激光扫描技术,并结合外业核查,发现乔木和地被植物缺失,且在竣工验收三年后仍有部分乔木未达到设计最低胸径要求。通过航摄影像和现场踏勘发现多种地被色块造型不复存在,景观效果与可研报告中“运用生态设计及养护手段,保持生态景观可持续发展”的目标差距较大,项目建设资金未能充分发挥效益。

2.应用特点。新技术运用可在较短时间完成景观绿化工程量全面核查,与传统审计方法相比节省了人力、节约了时间,提高了审计效率;结合相关软件从航摄影像和点云数据中提取苗木数量、面积、主要特征值,规避了手工测量时存在的测量误差,提高了数据准确性;电子影像资料和电子数据信息易于保存,提高了数据的可追溯性。(单位:湖北省襄阳市审计局)