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:隨著現代社會的飛速發展，傳統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，并對工程預算數據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，國家已經將工程審計列入政府投資項目必需的監督程序中［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變為由事前、事中、事后相配合的跟蹤審計，在三者統一進行中實現審計價值。
工程建設項目 跟蹤審計是由專業的審計機構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 和 制 度 規 范 審 查、監督、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 和經濟性的手段。跟蹤審計是對傳統審計的發展與延伸，它充分發揮了審計工作在工程建設中的監督作用，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得到了廣泛實踐和應用，并得到社會各項機構認可，發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代科技發展的腳步［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土方計算軟件相結合的方法，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，預估土方數量在２０萬 ｍ３。土方施工單位經公開招標進場后，首先對土方數進行了確認。但是在和 跟蹤審 計 人員多次 現場查看后認為，若采用傳統方格網法和平均斷面法均無法準確計算土方數量。而 作為監理 單 位和審計單位也均沒有專業測繪儀器和數據處理方法對此加以計算。因此審計建議 政府聘 請 專業的測 繪單位配合跟蹤審計，采用高精度測量機器人進行現場原地面三維數據自動化采集，并在專業測繪軟件上進行數據預處理和計算，最終形成直觀的地面三維模型和工程量，為工程審計的結算數據提供科學依據［５］。
１.測量方法
１.1三維數據自動化采集
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展空間。
本項 目 使 用 １ 套 Ｌｅｉｃａ ＴＳ５０（０．５″，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的自動測量操作系統控制測量機器人，實現其在免棱鏡模式下進行場地地表三維數據自動化采集作業，并通過自動化測量系統進行 數 據 采 集 和 數 據 通 訊 管 理 （如 需 要）作 業。項目允許多臺測量機 器 人協同作 業。該 自動化測量軟件已經過大量理論研究和實踐工作，在投入生產項目前 也 進 行 了 大 量 測 試 和 試 驗，系 統 穩 定 可靠，精度滿足項目要求。
該土方工程外業測量工作步驟如下。
（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。
（３）在軟件中輸入或導 入場地邊界點坐標，確定測量范圍（根據以往研究和類 似項目經驗，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）循環執行（２）—（６）步，達到要求后結束測量工作。
采用測量機器 人進行土石方量自動化測量優點有：①節省人力和測量時間，操作方便快捷；②測量數據均勻，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。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域實 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、方格網法等，其計算原理不同，各有優缺點。在實際工作中，應根據計算區域地形地貌的實際情況來選擇計算方法。方 格網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 法最 為合適。根據 本 工程項目場地條件，本次審計工作采用５ ｍ 方格網法進行土方核算。
方格網法通常 將工程場地劃分為若干方形格網，在方格網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 注于方格網各點上，計算方格網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”，便于區分挖方區與填方區。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 土方計算時，該計算公式根據立體 幾 何原理嚴 密 推 算而來，結果精確度高。
２.工程數據計算與分析
在外業實施全過 程 中，自動化 測 量 運 作 穩 定，運行良好，數據采集滿足項目要求。外業工作結束后，應采用專業土方計算軟件進行數據處理及分析。
２.１數據模型建立
該項目采用測繪專業軟件 ＣＡＳＳ７．０進行方格網土方 量 內 業 計 算。 將 外 業 自 動 測 量 數 據 導 入ＣＡＳＳ７．０中進行數據處理（圖１）。
圖１ 方格網土方量計算流程圖
２.２數據模型建立
２.２.１原地面高程模型
在進行該地塊測量工作進場時，一標段已經在施工，原始地面已經被破壞，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棟建筑根據圖紙基坑深度算至每棟建筑±０ 以 下 ３．５ ｍ，絕 對 標 高 分 別 為 ３２．５ ｍ、３３．５ｍ、３４．５ｍ。６棟根據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棟根據圖紙基坑深度算至建筑±０以下６．９ｍ，絕對標高為３３．１ ｍ、３４．１ ｍ。７棟根據圖紙基坑深度算至建筑±０以下６．８ ｍ，絕對標高為３５．２ ｍ。１２棟根據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號車庫根據圖紙基坑深度算 至 建 筑 ±０ 以 下 ４．２ ｍ，分 別 為 ３２．７ ｍ、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 方格網法根據各標段開挖范圍，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 果 如 下（圖２）。
圖２ 某地塊經濟適用住房一標段土方預算５ｍ 網格圖（部分）
該地塊 一 標 段 面 積 約 為 ４．５ 萬 ｍ２，凈 挖 方 約２５．５萬 ｍ３（表１）。
表１ 某地塊經濟適用住房一標段土方預算表
３.結語
（１）土方量的審核因工程 場 地不規則、地形復雜等因素長期影響審計工作的進行，選擇合適的審計方法顯得尤為重要。
（２）本文在生產實踐的基 礎 上，通過 具體的工程實例介紹了測量機器人在土方 工程審計中的應用，大大提高了外業生產的作 業 效率，并 有效減少了內業計算中產生 的錯誤，成果可靠，適合在其他類似項目廣泛采用。
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