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無(wú)人機(jī)整機(jī)
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設(shè)備與工具在政府投資審計(jì)中，景觀綠化工程占地面積大、苗木品種多、工程造價(jià)高，依靠有限的審計(jì)力量只能局部抽查。在短時(shí)間內(nèi)全面核查苗木品種及數(shù)量，一直是困擾政府投資審計(jì)的難題。2020年，襄陽(yáng)市審計(jì)局利用航空攝影測(cè)量和三維激光掃描技術(shù)，全面核查某景觀工程項(xiàng)目中喬木和地被植物品種、數(shù)量及主要特征指標(biāo)。
一、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
1. 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。由于被審計(jì)單位提供的竣工圖坐標(biāo)系統(tǒng)為西安80坐標(biāo)系，而現(xiàn)行規(guī)范要求的和已有航攝影像所使用的坐標(biāo)系統(tǒng)均為2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，為避免坐標(biāo)系統(tǒng)不一致導(dǎo)致圖上位置偏差及尺寸出入，需通過(guò)轉(zhuǎn)換統(tǒng)一坐標(biāo)系。
2. 數(shù)據(jù)初步統(tǒng)計(jì)。由于項(xiàng)目范圍大，先按照竣工圖進(jìn)行分區(qū)，再分別對(duì)十一個(gè)分區(qū)匯總信息，得到各分區(qū)內(nèi)喬木和地被植物的品種、竣工結(jié)算數(shù)量及特征指標(biāo)數(shù)值。
3.制作標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表。根據(jù)各分區(qū)苗木品種、竣工結(jié)算數(shù)量和主要特征指標(biāo)制作標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表，用于后續(xù)外業(yè)核查比對(duì)。
二、實(shí)施步驟
1.通過(guò)無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量，采集喬木位置和地被植物邊界信息。
步驟一：通過(guò)航空攝影，生成項(xiàng)目區(qū)域數(shù)字正射圖。采用輕型飛機(jī)作為航攝平臺(tái)，進(jìn)行數(shù)碼航空攝影，再根據(jù)現(xiàn)有的地面控制點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行航攝影像平差計(jì)算，獲得空三成果。利用空三成果，在攝影測(cè)量軟件中將采集到的航攝影像進(jìn)行自動(dòng)鑲嵌，生成覆蓋項(xiàng)目全區(qū)域的數(shù)字正射圖。
圖1工作人員現(xiàn)場(chǎng)操作無(wú)人機(jī)
步驟二：?jiǎn)棠疚恢?、?shù)量信息獲取。得到數(shù)字正射圖后，與已獲取到的竣工圖等矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行疊合對(duì)比，剔除不屬于該項(xiàng)目范圍的外圍區(qū)域，結(jié)合項(xiàng)目分區(qū)情況，獲取喬木的位置、數(shù)量信息。
圖2項(xiàng)目某區(qū)域喬木提取情況
步驟三：地被植物邊界信息采集。利用已有的空三成果，結(jié)合無(wú)人機(jī)影像進(jìn)行立體采集，獲取地被植物位置邊界信息。對(duì)影像較為清晰的地被邊界進(jìn)行勾繪，初步統(tǒng)計(jì)出各塊地被的類型、面積等信息。對(duì)影像邊界不清晰、紋理差異不明顯的地被區(qū)域，先按竣工圖所示情況繪出邊界，并對(duì)其進(jìn)行標(biāo)注，后期外業(yè)工作時(shí)作為重點(diǎn)區(qū)域核查。
圖3 項(xiàng)目某區(qū)域地被邊界勾繪情況
2通過(guò)三維激光掃描技術(shù)，采集喬木表面三維信息，提取胸徑值。
步驟一：外業(yè)掃描。利用激光雷達(dá)掃描儀，采用地面架站的掃描方式，通過(guò)200萬(wàn)點(diǎn)/秒的采樣效率和內(nèi)業(yè)半自動(dòng)化拼接處理軟件，獲取樹(shù)木的點(diǎn)云信息。針對(duì)本項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)林木密度較大，其他地物較少的特點(diǎn)，采用人為增加特征點(diǎn)輔助自動(dòng)配準(zhǔn)的外業(yè)掃描方案。
圖4 三維激光掃描儀外業(yè)采集
步驟二：點(diǎn)云配準(zhǔn)。點(diǎn)云配準(zhǔn)的目的是恢復(fù)相鄰點(diǎn)云的相對(duì)空間位置關(guān)系，使得相鄰點(diǎn)云能夠相互拼接形成整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)。激光點(diǎn)云以自動(dòng)配準(zhǔn)為主，輔以人工手動(dòng)配準(zhǔn)。由于本項(xiàng)目采用了人為增加特征點(diǎn)的外業(yè)掃描方案，相比常規(guī)方式減少了大量手動(dòng)配準(zhǔn)的工作量，效率成倍提高。
步驟三：內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)完成之后，在此基礎(chǔ)上利用LiDAR360軟件自動(dòng)提取喬木種子點(diǎn)信息，包含喬木位置、高度、冠幅和直徑等，完成后可一鍵導(dǎo)出種子點(diǎn)數(shù)據(jù)。
圖5點(diǎn)云內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理
3.外業(yè)核查。通過(guò)正射影像和激光點(diǎn)云可獲取到絕大部分苗木數(shù)據(jù)信息，為了提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，仍需外業(yè)配合查漏補(bǔ)缺。將處理好的數(shù)據(jù)導(dǎo)入外業(yè)平板電腦，由作業(yè)員實(shí)地踏勘，對(duì)喬木位置信息進(jìn)行檢查，并在園林專家協(xié)助下進(jìn)行喬木和地被植物類型的辨識(shí)和錄入，補(bǔ)繪遺漏的地被邊界。將外業(yè)核查后的統(tǒng)計(jì)結(jié)果與初期統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析，確認(rèn)無(wú)誤后上圖展示，并統(tǒng)計(jì)匯總。
三、應(yīng)用效果及特點(diǎn)
1.應(yīng)用效果。通過(guò)運(yùn)用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量和三維激光掃描技術(shù)，并結(jié)合外業(yè)核查，發(fā)現(xiàn)喬木和地被植物缺失，且在竣工驗(yàn)收三年后仍有部分喬木未達(dá)到設(shè)計(jì)最低胸徑要求。通過(guò)航攝影像和現(xiàn)場(chǎng)踏勘發(fā)現(xiàn)多種地被色塊造型不復(fù)存在，景觀效果與可研報(bào)告中“運(yùn)用生態(tài)設(shè)計(jì)及養(yǎng)護(hù)手段，保持生態(tài)景觀可持續(xù)發(fā)展”的目標(biāo)差距較大，項(xiàng)目建設(shè)資金未能充分發(fā)揮效益。
2.應(yīng)用特點(diǎn)。新技術(shù)運(yùn)用可在較短時(shí)間完成景觀綠化工程量全面核查，與傳統(tǒng)審計(jì)方法相比節(jié)省了人力、節(jié)約了時(shí)間，提高了審計(jì)效率；結(jié)合相關(guān)軟件從航攝影像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)中提取苗木數(shù)量、面積、主要特征值，規(guī)避了手工測(cè)量時(shí)存在的測(cè)量誤差，提高了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性；電子影像資料和電子數(shù)據(jù)信息易于保存，提高了數(shù)據(jù)的可追溯性。
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