摘 要：无人机技术是最近几年发展迅速的一种新型技术，具有高分辨率、高精度、低成本、效率高等特点。近年来，公路审计项目增多，常规人工现场勘查效率已不能满足日益增长的项目需求。为了满足日益增长的需求，高效高质完成委托方的任务，本文结合某公路项目结算审计实例，浅谈无人机技术成果的运用。

   关键词：现场勘察；无人机；三维模型；结算；审计

   1 案例背景

   某市快速通道连接线工程，长11.512公里，PPP项目，工程开竣（交）工日期2018年11月26日至2021年9月29日，主要施工内容为临时工程、路基工程、路面工程、桥涵工程、交安工程、绿化工程。质量验收合格，送审金额5.677亿元，被审计单位是某地方国有企业。

   该项目体量大，路线长，涉及范围广，结算审计内容多，经过前期熟悉资料，初步计算得出的工程量与送审工程量相差不大，被审计单位资料规范、建设流程、变更手续无问题，这加大了审计的难点。审计单位转变常规思维，对后期现场审计采用新进设备-无人机技术进行现场勘查。

   2 采用无人机技术的理由

   现场勘查是审计的必要措施，审计人员在开展工作时尤其对于现场勘查会面临以下儿种常见的问题与困境。

   2.1 地形复杂

   公路项目呈线状工程，如距离长，且多位于山地丘陵地带，地势高低不平，一般来说这些地形的植物生长茂密、河流环绕，不利于审计人员的进出，审计人员在实际勘查中，受视野范围和测量工具的限制，无法肉眼确认是否按设计图纸施工，有无未施工内容。特别是护坡、水沟往往处于高边坡、高路基处，勘查现场不利于审计人员安全。而边坡面积往往是审核的难点，边坡面积常规是按照设计相邻两断面边坡线平均高度乘以距离来的，但往往完成的边坡面积与设计存在较大的变化。现场查勘往往抽查低边坡的段落，采用人工攀爬边坡到坡顶或坡脚，测量几段斜长，取平均值，这样得出的面积再与设计面积相比，依据此比例扣减工程量。该方法的局限性就在于高边坡、高路基等地势险要段落就无法测量数据。测量结果如果差距较大，被审计方不认可结果，往往会出现扯皮现象。

   2.2 缺少精确设备

   目前用于现场勘查的常规检查设备有测距仪、滚轮、卷尺、皮尺、相机等，设备上的限制导致了勘查手段的局限性，对于细节之处是否能够观察到，甚至在一些不便使用相应设备的地方，审计人员不得不采用一些比较原始的手段，这会使得工程现场勘查审计的精确度和效率大打折扣。

   2.3 审计人员数量上的不足

   参与现场审计的人员数量不足会对现场审计的质量造成直接的影响。换言之，由于现场审计人员数量上不充裕，就很难在现场勘查阶段及时地跟踪每一个项目，切实而准确地把握项目整体的情况。要整体把握项目所有情况，就必须配置足够多的审计人员，这往往给公司增加了人力成本，从而给审计工作带来困难，审计的实际质量也很难得到有效的把控。

   2.4 审计点位的抽查

   因公路项目体量大，常规采用抽查审计的方法按比例扣减，然而抽查的点位具有局限性并不能全面代表项目的质量好坏，这往往与被审计单位提出的点位数量不足以代表整体质量的述求存在争议，审计的质量也不能有效把控。

   3 无人机应用方法介绍

   借助无人机搭载航拍设备，可以在审计取证、审计测量等关键环节发挥重要作用，尤其是无人机独具的不载人飞行特质，拓宽和延展了审计取证和测量的视野和范围，解决了一些项目面临的人力无法抵达的困境，摆脱了无法现场取证和测量的束缚。其作为传统地面踏勘的有效补充，从不同以往全新的视觉角度对被审计项目进行多角度、全方位的现场勘查，从而为全面了解施工情况、准确计算工程量提供了技术保障和数据支撑。

   4 本项目具体应用情况

   4.1 无人机设备

   本次无人机辅助审计采用的是小型多旋翼高精度航测无人机，机身具有精准数据采集、厘米级定位系统、高精度成像等特点，可实现飞控、相机与 RTK 的时钟系统微秒级同步，相机成像时刻毫秒级误差。无人机搭载了1 英寸 2000 万像素 CMOS传感器，实时捕捉高清影像。每个相机镜头都经过严格校正，以确保高精度成像。垂直方向定位精度1.5cm+1ppm(RMS），水平方向定位精度1cm+1ppm(RMS)。

   4.2 建模软件

   三维模型重建软件可应用于测绘、电力、应急、建筑、交通、农业等垂直领域的模型重建工作。软件的处理规模大，单机重建可处理2.5万张影像，集群重建可处理40万张影像，成倍提升了重建效率。

   4.3 无人机倾斜摄影建模方法

   本工程采用的无人机倾斜摄影建模技术，需要进行航线规划、数据获取、模型重建、数据分析等工作流程，具体介绍如下。

   4.3.1 航线规划

   本项目倾斜摄影航线采用摄影测量3D（五向飞行），在地图上选定项目范围后规划出 5 组航线：1 组正摄航线和 4 组不同朝向的倾斜航线。通过多相机多角度对项目区域进行影像采集，再进行实景三维模型建造。

   4.3.2 数据获取

   摄影测量3D（五向飞行）单镜头规划5遍航线，在飞行时需要切换五条航线，分别对目标进行前后左右上五个方向航拍。前后左右航线的角度为约-45°倾斜，上方航线为-90°。在执行飞行任务时，无人机首先将镜头竖直向下对测区进行拍摄，完成整个测区的一次覆盖拍摄之后，无人机切换至下一条航线，镜头自动调整至预先设计的角度，开始执行该航线，直到将五条航线全部执行完毕。在该航线整个飞行过程中无人机不会调转机头，相机始终朝着一个方向拍摄。

   4.3.3 模型重建

   首先，在软件中新建工程并导入影像数据，软件进行第一次空三解算并添加像控点。然后，软件进行第二次空三解算并检查空三是否满足精度要求，不满足则重刺像控点再进行一次空三解算，若满足则进行三维实景重建。其重建流程如图1所示。

图1 实景三维模型重建流程

   本工程路线长且测绘面积较大，运用无人机设备，最终完成本项目区域的影像数据采集工作。经过软件对影像数据信息的处理，最终形成道路三维实景模型。如图2所示。

图2 道路三维实景模型

   4.3.4 数据分析

   在软件创建的三维模型上，可测量目标对象的点坐标、线距离、面积、体积。在模型误差方面，三维实景模型在长度上的误差为厘米级，高程误差在10cm以内。

   国家测绘行业标准《基础地理信息数字成果1:500、1:1000、1:2000 数字线划图》对数字线划图和数字正摄影像的平面精度及高程精度的要求，1:500比例尺地形图的平面位置中误差为0.3 m，高程中误差为0.2 m，其中要求最大允许误差不得超过中误差的2倍。无论是平面精度还是高程精度，五向飞行均满足1:500比例尺地形图所需精度标准。在《低空数字航拍摄影规范》中，1：500监测点精度要求为：图上点位中误差平地、丘陵地≤±0.12mm*50=6cm，高程中误差不应该超过基本等高距的1/10。软件生成的三维模型和正摄影像精度完全满足1：500航摄规范的要求。

   4.4 无人机全貌图

   本工程路线较长、面积较大，经过无人机设备，完成了对本项目区域进行航拍，经过软件处理，最终形成了全貌图。详见图3全貌图。

图3 无人机航拍全貌图

   5 全貌图的应用

   三维全貌图体现的是现场真实情况的场景摄影，视角超过人的正常视角图形，能给人以360°全方位图像，置身现场的真实感觉。

   5.1 边坡面积测量

   利用全貌图，选取面积测量，选择空间测量，在全貌图中点击需要测量物体的外边线，选取完成后，形成闭合面积如图4、图5所示。

图4 边坡面积

图5 边坡面积

   无人机测量数据与现场实勘数据对比，见表1所示。

表1 无人机测量面积与现场实勘数据情况

 

   利用该方法可以测量边坡结构物及绿化面积、交叉口、改移道路面积。通过无人机测量得出的面积完全体现了现场真实情况，减少了扯皮情况，减少了审计人员勘察现场的不安全状态，体现了公平、公正、实事求是。

   5.2 长度尺寸测量

   利用全貌图，选取距离测量，选择空间测量，在全貌图中选中起点，选择终点，长度测量完成如图6、图7所示。

图6 边坡平台截水沟

图7 路面宽度

   无人机测量数据与现场实勘数据对比，见表2所示。

   表2 无人机测量长度与现场实勘数据情况

 

   6 无人机数据对结算的应用结果

   无人机测量技术绘制的全貌图，经过测量得出的长度、面积、体积等基础数据，有效解决了工程量核对过程中的争议问题，避免了再次现场勘查的麻烦，有效的节约了审计时间。本项目经过无人机测量技术辅助审计后，边坡防护面积清单工程量审减了37366m2，水沟长度清单工程量审减了8322m。

   7 结语

   随着科技的快速发展，无人机技术将会愈来愈先进，配置越来越高，价格越来越低，其结果数据精度越来越高。无人机技术对于基础建设如公路交通项目的审计工作而言，给审计人员带来了不小的的方便，是审计人员工作的有效工具之一，减轻了审计人员工作量，提升了工作效率，为审计人员工作的开展带来更多的便利，同时也期待无人机能够成为未来创新审计模式的重要方式之一。

   参考文献：

   [1]范剑峰 季小荣.造价咨询工作中无人机+BIM融合技术的应用及前景畅想[J]，苏州市工程造价协会2022年优秀论文二等奖； 

   [2]张楚东.基于无人机航拍图像的道路重建技术研究[J]，掌桥可研，2023年8月；

   [3]吴可超.刍议无人机测绘技术在建筑工程测量中的应用分析，新商务周刊，2020年。