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測量機器人在土方工程審計中的應用

2017-3-13 來源：南京中信工程造價有限公司作者：劉亞平,陸曉勇,孔繁帆

摘要:隨著現(xiàn)代社會的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)工程審計方法已不適于當前要求，大量新技術被應用到審計工作中來，而其中的高精度智能測量設備及先進計算機處理技術在工程審計中被越來越廣泛地應用。據(jù)此，探討了測量機器人在審計預算中的方法，將其應用在南京某土方挖填工程的審計工作中，并對工程預算數(shù)據(jù)進行了采集及計算分析，效果良好。

關鍵詞:測量機器人自動化測量工程項目審計土方預算

０.引言

近年來，在各項基礎設施及民生工程項目建設中，為增加項目建設過程中的透明度，防范、制止工程領域的腐敗行為，國家已經(jīng)將工程審計列入政府投資項目必需的監(jiān)督程序中［１］。以往的工程審計往往采用竣工后的事后審計方式，但很多問題已經(jīng)被各種資料掩蓋，很難從根本上預防和制止這些腐敗行為，因此，亟需將工程建設的事后審計轉(zhuǎn)變?yōu)橛墒虑啊⑹轮小⑹潞笙嗯浜系母檶徲?，在三者統(tǒng)一進行中實現(xiàn)審計價值。

工程建設項目跟蹤審計是由專業(yè)的審計機構(gòu)與審計人員采用各項獨立審計技術進行的實時審計，是按國家有關法律、法規(guī) 和制度規(guī) 范審查、監(jiān)督、分析及評價工程建設項目從投資立項到竣工交付使用全過程的真實性、合法性和經(jīng)濟性的手段。跟蹤審計是對傳統(tǒng)審計的發(fā)展與延伸，它充分發(fā)揮了審計工作在工程建設中的監(jiān)督作用，成為當前工程建設領域進行工程審計的有效方式［２］。目前這種審計方式已在各個行業(yè)得到了廣泛實踐和應用，并得到社會各項機構(gòu)認可，發(fā)揮著巨大的社會價值。

筆者在多年的工程審計實踐中也深切感受到現(xiàn)代科技給審計工作帶來的很多便利：它大大提高了審計效率和準確度。例如，以往我們現(xiàn)場審計測量裝修層高均采用鋼尺丈量的方式，審計測量道路長度采用皮尺丈量方式，而現(xiàn)在均采用全站儀進行測量。當然以上變化僅僅是工具上的進步，審計計算方法和手段仍沒有跟上現(xiàn)代科技發(fā)展的腳步［３］。近期筆者在南京市某保障房的跟蹤過程中采用了全站儀與專業(yè)土方計算軟件相結(jié)合的方法，取得了較好的使用效果。

項目位于南京市幕府山下，整個項目所測２３棟小高層均依山而建，原山坡高低錯落，地形起伏較大，需要平整后再開挖，預估土方數(shù)量在２０萬ｍ３。土方施工單位經(jīng)公開招標進場后，首先對土方數(shù)進行了確認。但是在和跟蹤審計人員多次現(xiàn)場查看后認為，若采用傳統(tǒng)方格網(wǎng)法和平均斷面法均無法準確計算土方數(shù)量。而作為監(jiān)理單位和審計單位也均沒有專業(yè)測繪儀器和數(shù)據(jù)處理方法對此加以計算。因此審計建議政府聘請專業(yè)的測繪單位配合跟蹤審計，采用高精度測量機器人進行現(xiàn)場原地面三維數(shù)據(jù)自動化采集，并在專業(yè)測繪軟件上進行數(shù)據(jù)預處理和計算，最終形成直觀的地面三維模型和工程量，為工程審計的結(jié)算數(shù)據(jù)提供科學依據(jù)［５］。

１.測量方法

１.1三維數(shù)據(jù)自動化采集

測量機器人以其高精度、自動尋找、識別和精確照準目標等優(yōu)點，在測量工程中應用廣泛。全站儀免棱鏡測量在工程測量項目中已有大量應用，然而采用測量機器人在免棱鏡模式下進行自動化測量的研究和應用還比較少見。特別是在土石方測量項目中，大多數(shù)建筑項目場地條件相對較好，植被覆蓋量相對較小，自動化應用有較大發(fā)展空間。

本項目使用１套Ｌｅｉｃａ?。裕樱担埃ǎ埃?Prime;，０．６＋１ｍｇ／Ｌ）測量機器人（Ｇｅｏｒｏｂｏｔ），應用南京市測繪勘察研究院有限公司研發(fā)的自動測量操作系統(tǒng)控制測量機器人，實現(xiàn)其在免棱鏡模式下進行場地地表三維數(shù)據(jù)自動化采集作業(yè)，并通過自動化測量系統(tǒng)進行數(shù) 據(jù) 采集和數(shù) 據(jù) 通訊管理（如需要）作業(yè)。項目允許多臺測量機器人協(xié)同作業(yè)。該自動化測量軟件已經(jīng)過大量理論研究和實踐工作，在投入生產(chǎn)項目前也進行了大量測試和試驗，系統(tǒng) 穩(wěn) 定可靠，精度滿足項目要求。

該土方工程外業(yè)測量工作步驟如下。

（１）控制測量。在場地設置若干控制點，覆蓋整個測量范圍。

（２）打開自動測量軟件，進行全站儀設置及定向操作，設置儀器參數(shù)。

（３）在軟件中輸入或?qū)?入場地邊界點坐標，確定測量范圍（根據(jù)以往研究和類似項目經(jīng)驗，邊界線離測站不宜超過３００ｍ），或直接測量此坐標。

（４）設置碎步點采樣間距（本項目為５ｍ）。

（５）開始自動測量，自動測量期間可以通過手動停測進行人工和自動測量之間的切換。

（６）自動測量完畢后可查看完成率，如完成率低于要求，可進行人工補測或換測站進行自動補測。

（７）執(zhí)行第（２）步進行換站測量，軟件將提示是否補測上一測站未完成采樣點。如選擇補測，補測點將納入到本測站的采樣點中。

（８）循環(huán)執(zhí)行（２）—（６）步，達到要求后結(jié)束測量工作。

采用測量機器人進行土石方量自動化測量優(yōu)點有：①節(jié)省人力和測量時間，操作方便快捷；②測量數(shù)據(jù)均勻，減少了人為操作引起的誤差；③ 場地條件良好時可以在夜間進行作業(yè)。其缺點有：①對場地條件要求高，在植被覆蓋較多或地形變化較大的區(qū)域?qū)?施困難；② 地形特征點需要手動進行測量，對采樣要求高時，自動和手動切換較頻繁。

１.２土方計算

在土石方工程中，土石方量計算的方法一般有斷面法、ＤＴＭ法、等高線法、方格網(wǎng)法等，其計算原理不同，各有優(yōu)缺點。在實際工作中，應根據(jù)計算區(qū)域地形地貌的實際情況來選擇計算方法。方格網(wǎng)法是一種很好的檢核方法，廣泛應于各種地形條件的土石方工程項目。場地地形坡度平緩的大面積土石方工程采用方格網(wǎng) 法最為合適。根據(jù) 本工程項目場地條件，本次審計工作采用５ｍ方格網(wǎng)法進行土方核算。

方格網(wǎng)法通常將工程場地劃分為若干方形格網(wǎng)，在方格網(wǎng)各點標注場地設計標高和自然地面標高。施工挖方或填方由場地設計標高與自然地面標高的差值表示，標注于方格網(wǎng)各點上，計算方格網(wǎng)中每方格對應的填挖方量，并由所有方格的填挖方量計算場地挖方以及填方的總方量。

在計算整個項目場地挖填方量前需先確定“零線”的位置。零線即為場地的設計高度線。零線的施工高程為“０”，便于區(qū)分挖方區(qū)與填方區(qū)。通常零線由如下方法確定：用插入法在一挖一填的相鄰方格網(wǎng)點的方格邊線上求出零點位置，將每個相鄰零點連接起來即為零線。確定完零線后進行土方量計算。當采用三角棱柱法進行方格網(wǎng) 土方計算時，該計算公式根據(jù)立體幾何原理嚴密推算而來，結(jié)果精確度高。

２.工程數(shù)據(jù)計算與分析

在外業(yè)實施全過程中，自動化測量運作穩(wěn) 定，運行良好，數(shù)據(jù)采集滿足項目要求。外業(yè)工作結(jié)束后，應采用專業(yè)土方計算軟件進行數(shù)據(jù)處理及分析。

２.１數(shù)據(jù)模型建立

該項目采用測繪專業(yè)軟件ＣＡＳＳ７．０進行方格網(wǎng)土方量內(nèi) 業(yè) 計算。將外業(yè) 自動測量數(shù) 據(jù) 導入ＣＡＳＳ７．０中進行數(shù)據(jù)處理（圖１）。

圖１　方格網(wǎng)土方量計算流程圖

２.２數(shù)據(jù)模型建立

２.２.１原地面高程模型

在進行該地塊測量工作進場時，一標段已經(jīng)在施工，原始地面已經(jīng)被破壞，使用的是拆遷前地形圖上的高程（甲方提供）。二、三標段在計算土方量時使用３月份甲方實測地形圖上高程。一標段模型在地形圖（甲方提供）基礎上對圖內(nèi)陡坎及地形變化較大的地方進行高程加密，采用ＣＡＳＳ７．０對地形圖進行建模［４］。

２.２.２基坑設計高程模型

根據(jù)甲方提供的該地塊建筑圖紙進行建模，５棟、１０棟、１５棟建筑根據(jù)圖紙基坑深度算至每棟建筑±０以下３．５ｍ，絕對標高分別為３２．５ｍ、３３．５ｍ、３４．５ｍ。６棟根據(jù)圖紙基坑深度算至建筑±０以下７．１ｍ，絕對標高為３１．９ｍ。１１棟、１６棟根據(jù)圖紙基坑深度算至建筑±０以下６．９ｍ，絕對標高為３３．１ｍ、３４．１ｍ。７棟根據(jù)圖紙基坑深度算至建筑±０以下６．８ｍ，絕對標高為３５．２ｍ。１２棟根據(jù)圖紙基坑深度算至建筑±０以下６．６ｍ，絕對標高為３６．４ｍ。１７棟根據(jù)圖紙基坑深度算至建筑±０以下３．４ｍ，絕對標高為４０．６ｍ。１號車庫根據(jù)圖紙基坑深度算至建筑 ±０以下４．２ｍ，分別為３２．７ｍ、３３．７ｍ、３４．７ｍ、３６．０ｍ、３７．０ｍ。按照１∶１比例放坡進行設計［６］，采用ＣＡＳＳ７．０對設計圖進行建模。

２.３土方量計算成果

采用ＣＡＳＳ７．０用５ｍ方格網(wǎng)法根據(jù)各標段開挖范圍，將原地面高程模型與設計基坑高程模型進行比較得出填挖方量，部分計算結(jié) 果如下（圖２）。