遙感影像技術(shù)在資產(chǎn)離任審計(jì)的應(yīng)用
時(shí)間:2022-07-26 09:18:39
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近年來,在總書記“綠水青山就是金山銀山”的“兩山”理論指導(dǎo)下,我國(guó)政府審計(jì)的重要內(nèi)容由財(cái)政資金審計(jì)不斷向自然資源資產(chǎn)的管理保護(hù)情況審計(jì)擴(kuò)展。特別是2017年11月中央兩辦印發(fā)《領(lǐng)導(dǎo)干部自然資源資產(chǎn)離任審計(jì)規(guī)定(試行)》以后,各地審計(jì)機(jī)關(guān)已將自然資源資產(chǎn)離任審計(jì)納入常態(tài)化審計(jì)事項(xiàng),并對(duì)審計(jì)反映問題的廣度和深度提出了新的要求。但是,面對(duì)這一全新的審計(jì)領(lǐng)域,各地審計(jì)工作開展總體還處于探索階段,審計(jì)人員專業(yè)知識(shí)欠缺、數(shù)據(jù)處理能力弱和審計(jì)取證難的問題普遍存在。因此,如何在審計(jì)手段上實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí),充分利用大數(shù)據(jù)分析、遙感影像分析、CAD測(cè)繪制圖等新技術(shù)手段,已成為目前提高自然資源資產(chǎn)離任審計(jì)客觀性、準(zhǔn)確性和審計(jì)深度的重要抓手。
一、遙感影像分析技術(shù)在審計(jì)中的應(yīng)用情況
(一)3S技術(shù)在自然資源資產(chǎn)離任審計(jì)中的應(yīng)用
3S技術(shù)是遙感技術(shù)(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)和全球定位系統(tǒng)(GPS)的統(tǒng)稱,是目前對(duì)地觀測(cè)信息獲取、存儲(chǔ)和分析應(yīng)用的三大主要支撐技術(shù)。近年來隨著各地自然資源資產(chǎn)離任審計(jì)的深入探索,3S技術(shù)已經(jīng)成為審計(jì)項(xiàng)目開展必不可少的輔助工具。其主要功能包括但不限于:一是利用遙感技術(shù)(RS)提供被審計(jì)單位大范圍、多時(shí)期、高精度的遙感影像信息,提供被審計(jì)領(lǐng)導(dǎo)干部任職期間自然資源資產(chǎn)變化情況的最直接的一手資料;二是利用地理信息系統(tǒng)(GIS)測(cè)量、統(tǒng)計(jì)、分析自然資源資產(chǎn)地理信息的變化情況,從而為評(píng)價(jià)被審計(jì)領(lǐng)導(dǎo)干部任期資源保護(hù)情況提供證據(jù)支撐;三是利用全球定位系統(tǒng)(GPS)提供不同歷史時(shí)期、不同來源影像數(shù)據(jù)的嵌套分析技術(shù)支持,以便于審計(jì)人員對(duì)特定目標(biāo)區(qū)域開展實(shí)地延伸取證和田野調(diào)查。本文主要就地理信息系統(tǒng)(GIS)如何開展地物影像信息的提取和分析進(jìn)行研究。
(二)在審計(jì)中開展遙感影像分析的難點(diǎn)和應(yīng)用前景
目前在各地審計(jì)機(jī)關(guān)開展的自然資源資產(chǎn)離任審計(jì)實(shí)踐中,已普遍實(shí)現(xiàn)與自然資源和規(guī)劃部門的數(shù)據(jù)共享,能夠獲取高分辨遙感影像數(shù)據(jù)并使用統(tǒng)一的投影坐標(biāo)系(如北斗衛(wèi)星的CGCS_2000坐標(biāo)系)開展嵌套分析。但在實(shí)際操作中,審計(jì)人員受制于專業(yè)性限制,基本還依賴人工肉眼識(shí)別,存在效率低下、判斷標(biāo)準(zhǔn)不一、容易誤判漏判等問題。目前,基于高分辨率遙感影像的光譜分析是地理信息科學(xué)領(lǐng)域較為成熟的技術(shù),能夠精準(zhǔn)定位并提取審計(jì)所需要的地物內(nèi)容,相較傳統(tǒng)目視比對(duì)做法具有速度快、精準(zhǔn)度高的優(yōu)勢(shì)。
二、技術(shù)原理簡(jiǎn)介
(一)遙感影像分析的原理
遙感影像是指利用衛(wèi)星、航空器、無人機(jī)等設(shè)備對(duì)地面記錄的各種反應(yīng)地物電磁波大小的膠片或照片。而對(duì)遙感影像分析的本質(zhì),就是對(duì)三維地理空間在二維影像投影對(duì)應(yīng)關(guān)系的研究。這種對(duì)應(yīng)關(guān)系主要依賴地物電磁波輻射的光譜特征分析、地物空間分布分析和時(shí)間尺度分析。遙感影像光譜屬性如表1所示。遙感影像分析原理過程如圖1所示。
(二)開展遙感影像分析的關(guān)鍵技術(shù)
1.影像分割技術(shù)影像分割是指根據(jù)遙感影像內(nèi)像素的相似性和不連續(xù)性兩大特征,判斷影像信息所代表的地物內(nèi)容與周邊的區(qū)分度,并通過控制影像分割的尺度參數(shù)和均質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(包括顏色和形狀)使得計(jì)算機(jī)對(duì)影像的分割結(jié)果最大程度符合肉眼對(duì)地物內(nèi)容的判斷。如圖2所示。從目前實(shí)踐來看,如圖3所示,影像分割的準(zhǔn)確性很大程度上影響了遙感影像分析成果是否具有實(shí)踐價(jià)值,其分割變量的控制與自然資源資產(chǎn)離任審計(jì)的目標(biāo)有十分緊密的聯(lián)系。例如:假設(shè)審計(jì)目標(biāo)為統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)綠色植被的覆蓋面情況,那么應(yīng)當(dāng)擴(kuò)大尺度參數(shù),避免影像分割過細(xì),降低小面積非綠植影像(如機(jī)耕路)對(duì)整體區(qū)塊的干擾;假設(shè)審計(jì)目標(biāo)為尋找侵占基本農(nóng)田問題,那么應(yīng)當(dāng)適當(dāng)縮小尺度參數(shù),并提高均質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中顏色的權(quán)重,以期發(fā)現(xiàn)零散的侵占情況。圖3不同分割尺度參數(shù)下的不同分割結(jié)果(左400像素,右50像素)2.閾值分類技術(shù)閾值分類屬于基于對(duì)象分類方法中規(guī)則分類法的一種,即通過觀測(cè)和設(shè)定某地物的特征閾值(此處我們主要討論地物的光譜閾值),由機(jī)器遍歷所有對(duì)象像素進(jìn)行邏輯判定,將符合閾值條件的影像對(duì)象進(jìn)行歸類。
(三)影像分析軟件介紹
1.eCognition軟件該軟件核心理念是不基于單個(gè)像素,而基于影像對(duì)象的交互關(guān)系,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化分析。其先進(jìn)的影像分析能力大大提升了審計(jì)對(duì)遙感數(shù)據(jù)的利用效能,提高地物判斷的效率和準(zhǔn)確率。2.ArcGIS產(chǎn)品-ArcMap組件ArcMap是ArcGIS用戶桌面組件(ArcGISDesktop)中一款強(qiáng)大的集地圖制作、空間分析、空間數(shù)據(jù)建庫(kù)等功能為一體的地理信息制作和展示工具。在審計(jì)實(shí)踐中,主要應(yīng)用了該軟件的疊加分析功能來直觀有效地審查地物信息在不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的變化情況以及是否符合土地或其他自然資源利用規(guī)劃。
三、遙感影像分析技術(shù)在審計(jì)中的應(yīng)用案例
(一)永久基本農(nóng)田被侵占情況分析案例
1.審計(jì)目標(biāo)和研究數(shù)據(jù)C市審計(jì)局在某鎮(zhèn)黨政領(lǐng)導(dǎo)干部自然資源資產(chǎn)離任審計(jì)中,將基本農(nóng)田保護(hù)情況作為重要審計(jì)事項(xiàng),重點(diǎn)關(guān)注基本農(nóng)田保護(hù)制度是否執(zhí)行到位,任期是否存在新增違規(guī)侵占等情況。針對(duì)上述審計(jì)目標(biāo),審計(jì)組向該市自然資源和規(guī)劃主管部門取得了領(lǐng)導(dǎo)干部任期內(nèi)(如3個(gè)年度)某鎮(zhèn)高分辨率遙感影像底圖(TIF未壓縮格式,包含紅、藍(lán)、綠3個(gè)影像圖層,內(nèi)置CGCS_2000坐標(biāo)系)和永久基本農(nóng)田劃定矢量圖數(shù)據(jù)(SHP格式,內(nèi)置CGCS_2000坐標(biāo)系)。2.遙感影像數(shù)據(jù)處理(1)影像分割。通過ArcMap軟件打開某鎮(zhèn)高分辨率遙感影像底圖,總體分析該鎮(zhèn)地貌布局發(fā)現(xiàn),某鎮(zhèn)北面靠海,全鎮(zhèn)均屬平原地貌,北面建筑較少,耕地占比較大。南面建筑物密集,耕地較少。因此,審計(jì)分析基本農(nóng)田被侵占較大可能性存在兩種情況:一是在耕地區(qū)域違規(guī)硬化土地、挖塘養(yǎng)殖;二是在房屋與農(nóng)田交界區(qū)域違建侵占。對(duì)地形地貌的總體分析和對(duì)可能存在的基本農(nóng)田被侵占方式的推導(dǎo),為如何使用eCognition軟件對(duì)遙感影像底圖進(jìn)行影像分割提供了指導(dǎo)依據(jù)。以本案例中對(duì)農(nóng)田密集區(qū)影像分割為例,因?yàn)檗r(nóng)田區(qū)建筑物不密集,存在的違建疑點(diǎn)一般面積較大,為了減少疑點(diǎn)椒?;闆r,尺度參數(shù)不宜過?。▽?shí)際設(shè)置在100~200像素之間)。因農(nóng)田區(qū)基本農(nóng)田被侵占問題一般表現(xiàn)為違規(guī)堆場(chǎng)、挖塘養(yǎng)魚、土地硬化等,其影像表達(dá)中,一般對(duì)土地邊界影響較小,波段反射影響較大(如魚塘反映為藍(lán)色、深綠色;土地硬化反映為灰色、白色)。因此在均質(zhì)性條件設(shè)置中,顏色比重適當(dāng)提高(默認(rèn)為10%,可提高至60%),如圖4所示。圖4eCognition軟件影像切割進(jìn)程參數(shù)設(shè)(2)閾值分類。經(jīng)過影像分割,計(jì)算機(jī)軟件已通過審計(jì)人員設(shè)置參數(shù),對(duì)地物影像信息進(jìn)行了歸納,生成了影像對(duì)象。下一步可以利用eCognition軟件的對(duì)象特征值查看功能,了解不同地物類型的光譜波段特征。如圖5所示。利用eCognition軟件的樣本選擇功能,以一塊包含水域、植被、建筑的圖斑為例,分別選擇4處水體對(duì)象樣本、4處植被對(duì)象樣本和3處建筑(其他)對(duì)象樣本,將其光譜波段特征輸出為數(shù)據(jù)表格,如表2所示。由樣本對(duì)象的光譜波段分布(見圖6)可知,非水體和植被類的地物,其光譜波段均值(RGB)均大于100,因此可以設(shè)置閾值特征值中,藍(lán)色波段值大于等于100的分類對(duì)象為疑似違建類別。使用分類算法重新分割影像后,將疑似違建類別的對(duì)象矢量圖層輸出到ArcMap底圖,并嵌套永久基本農(nóng)田矢量圖后,進(jìn)行疊加分析,即可清晰顯示疑似違建物的分布情況。如圖7所示。3.結(jié)論利用地物遙感影像的光譜波段特征,可以較為便捷地訓(xùn)練計(jì)算機(jī)識(shí)別審計(jì)所需要的地物類別,并能高效、直觀地在高分辨率底圖上進(jìn)行標(biāo)識(shí)。ArcGIS軟件的面積計(jì)算、經(jīng)緯度定位等功能,能夠很好地輔助開展現(xiàn)場(chǎng)延伸取證工作。但同時(shí),影像分割參數(shù)設(shè)置、閾值分類設(shè)置的科學(xué)性和智能性很大程度上會(huì)左右影像分析結(jié)論的可靠度,這將是今后需要進(jìn)一步研究的重點(diǎn)內(nèi)容。
(二)土地出租面積核實(shí)案例
1.審計(jì)目標(biāo)和研究數(shù)據(jù)C市審計(jì)局在某鎮(zhèn)黨政領(lǐng)導(dǎo)干部經(jīng)濟(jì)責(zé)任審計(jì)中,需驗(yàn)證某鎮(zhèn)屬漁場(chǎng)對(duì)外出租土地面積的真實(shí)性,但礙于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量難度大、耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng),決定利用該市自然資源和規(guī)劃主管部門取得的遙感影像底圖數(shù)據(jù)(參數(shù)與上一案例相同,此處略)進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)量。在傳統(tǒng)模式下,一般使用Arc⁃Map軟件的多邊形測(cè)量工具進(jìn)行測(cè)量,但仍存在精度差、易遺漏等問題。該案例利用影像分析技術(shù)精準(zhǔn)提取目標(biāo)物矢量圖,實(shí)現(xiàn)面積快速核實(shí)。2.遙感影像數(shù)據(jù)處理(1)影像分割。如圖8所示,通過初步影像分析發(fā)現(xiàn),某鎮(zhèn)漁場(chǎng)土地出租后,主要用于水產(chǎn)養(yǎng)殖,每塊水田四周都以機(jī)耕路區(qū)分,形狀十分工整,水田內(nèi)部注水用于魚蝦養(yǎng)殖,呈現(xiàn)明顯的水域特征。對(duì)于該地塊的影像分割參數(shù)設(shè)置應(yīng)突出對(duì)形狀的把控。其中:尺度參數(shù)不宜過小,以實(shí)際分割結(jié)果不大于1塊水田面積為宜(實(shí)際設(shè)置80像素);考慮到水田形狀工整,因此在均質(zhì)性條件設(shè)置中,形狀比重提高(設(shè)置為70%)。(2)隸屬分類。對(duì)小面積的特定對(duì)象開展地物提取,可不通過訓(xùn)練計(jì)算機(jī)計(jì)算光譜波段的方式識(shí)別對(duì)象,而是可以手動(dòng)歸類對(duì)象并導(dǎo)出矢量圖。具體方法是在eCogni⁃tion軟件分類進(jìn)程窗口中建立“水田”類別,并將分割完整的水田對(duì)象,參照土地租賃合同編號(hào),選入該隸屬類別中,再導(dǎo)出到ArcMap軟件,利用面積計(jì)算功能,計(jì)算矢量嵌套對(duì)象的對(duì)應(yīng)面積。
作者:毛彬斌 單位:浙江省慈溪市審計(jì)局