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技术详解《立信应用卫星遥感技术进行监盘》上篇

12月 8 日立信会计师事务所公众号发布文章《立信成功应用卫星遥感技术进行监盘》,其中介绍案例如下:

​(注:​原文链接https://mp.weixin.qq.com/s/fxT7P4MihbpAwsvqq3vU7g

案例原文

立信项目组需要对新疆库车市绿氢示范项目光伏设施进行监盘。库车市位于天山中部南麓,塔里木盆地北缘,位于阿克苏地区东端,总面积 15200 平方千米。地形北高南低,自西北向东南倾斜,最高海拔高程为 4550 米,最低海拔高程 922 米,地形较为复杂,海拔在 1700-4550 米之间。本次监盘面临的一个难点在于光伏设施分布的区域有数百万平方米,并且是由数十个拐点构成的不规范形状,而其地形、地势、地貌,以及自然气候等,如果使用传统的监盘模式,将付出巨大的成本,并且最终得到的结果也无法保障准确有效。根据本次项目时间要求、区域天气条件、影像质量等综合考虑,立信与合作伙伴上海蔚星数据科技有限公司决定选取哨兵 2号卫星( Sentinel-2 )、高分一号卫星( GF-1 )获取遥感影像数据作为数据基础。通过检索监测区域内的多源遥感图像,进行原始图像预处理,包括几何校正(地理定位、几何精校正、图像配准、正射校正)、图像融合、图像镶嵌、图像裁剪、辐射定标、大气校正、图像增强、去云及阴影处理、投影转换等数据处理,之后再根据业主方提供的支架桩位布置示意图以及遥感影像,采用点映射法,运用特征提取算法获得了边界及位置的准确结果。如下图所示。

经过以上的处理流程最终得到的数据,经过项目组复核认定,最终将结果有效地应用于该审计项目的监盘报告中,非常快速精准高效地完成了该监盘任务。

原文“中翻中”

晃眼一看,什么哨兵 2 号卫星、高分一号卫星、遥感影像、图像处理、特征算法。

这些词一上来,不得不让人拍下大腿,直呼牛逼,审计师开始调用卫星了。

这和几年前证监会用卫星发现獐子岛财务造假新闻一样,让人感叹牛逼。

为了了解其背后具体做了哪些事,我在好奇心的驱动下进行了探索。

首先,我将文章内容发给 chatgpt4 帮我分析。

接着,我又问它:“如果没有外部机构合作,审计师有没有可以公开获取卫星遥感数据的渠道以及有没有可以利用的技术方法?”

它给我回答了大概的步骤,此时我才发现所谓的“哨兵 2 号卫星”是欧洲的公开的数据。文中所描述的 不是调用卫星,只是获取了公开的卫星遥感数据.

这个数据,你可以获取,我也可以获取。而且 chatgpt4 一口气告诉了我 5 个公开的数据源,我都查询了下,比如美国地质调查局的USGS Earth Explore.

我看了想了想,这不就类似于Google Earth嘛。

另外,文中提到了合作方是上海蔚星数据科技有限公司,我去该公司官网上进行了查询:

其中也有哨兵一号卫星和吉林高分一号卫星。

所以,结合着上图,如果我用粗浅的语言翻译下文中案例意思就是:

我在Google Earth上找到光伏太阳能板,根据其边界画了个多边形,再计算了下这个多边形的面积。

这一下就能听懂了,对吧?一下感觉就接地气了,对吧?

简化版技术重现

作为一名审计师,我也不懂地理空间科学,我就按照前面我的想法,就用Google Earth看能不能完成上述工作。

那首先第一步,我得找到这个地理位置吧,就是文中所说的新疆库车市绿氢示范项目光伏设施,我需要在地图上能清楚看到对应的光伏太阳能板。

我首先在搜索引擎上搜索了相关信息,尝试看能不能找到具体坐标位置。

我找了一圈都没有提到具体坐标位置,都是宣传该项目的意义,还有一些宣传配图:

其实在这个图上,我们就能看到是该光伏项目是在戈壁滩上,有排列整齐的太阳能板。

但这并没有什么用,我不可能在地图上的新疆库车市范围内肉眼一点一点去找。

我还是得缩小范围。

幸运的是,我在中国储能网上看到一篇报道:

( 原文链接:http://www.escn.com.cn/20230904/483834735a944b1b9da57d9a24e96e67/c.html)

文中提到该项目的具体位置:

位于库车经济技术开发区以东约 18km ,牙哈镇以北约 10km 的戈壁滩区上,一排排光伏板排列整齐,延伸至远处的天山山脉,大量优质的光伏资源通过晶硅面板转换为绿电。

我在Google Earth上分别搜索了库车经济技术开发区以及牙哈镇,分别以半径 18KM 和半径 10KM 的画圆,两圆相交处就是我需要找的点。

( 注:图中标注的蓝色坐标点经纬度为 41 °50'16"N 83°13'08"E )

当然,这个过程实际上没有那么顺利,因为实际新闻报道里的距离有1~2KM的偏差,我是在偏差的 2KM 内不断地肉眼看,才确定了位置。

看到这团黑乎乎的排列整齐的东西了吧?这就是我们要找的太阳能光伏板。我们再将地图放大一点,进距离观察:

我们可以看到左边一点的都安装好了太阳能板,右边的还很多只有柱子,只是没有安装太阳能板。

你看原文所写的通过分析光伏阵列的光谱特征,识别地表上的光伏阵列,我感觉其实翻译下就是我用肉眼找到了太阳能板子

好了,位置找到了,我们就该拿出笔沿着这些板子边缘画个多边形了,这个过程应该平时用 Ipad 画画,或者用过 PS 钢笔工具的同事不陌生。

我们在描点的时候一定要注意放大一点,这样我们肉眼就可以看到边缘(当然我们就不用什么边缘算法了)了,绘图就更加准确些。

我们回到起始点,点击鼠标就可以闭合形成一个多边形了,此时网站会自动计算出:

周长:5,924.12 米。

面积:1,482,838 平方米。

( 注:

  1. 我并不知道Google Earch所使用卫星拍摄该照片的时间,因此可能会和实际情况有出入。
  2. 上图所绘区域仅为我根据公开信息进行分析结果,可能和绿氢示范项目光伏设施位置有出入。

因此,以上计算仅供娱乐,切勿当真

)

我们再看看立信公众号公布的原图:

可以看到其中有个三个方向的交叉的沟。而我在Google Earch看到的位置也是有很明显的这个特征。

但是,如果你注意看的话,我们绘制出的图形并不相同,仔细看他的图会发现右侧有更多的太阳能板和桩子,而我右侧相比它更少。

因此,我猜测Google Earth上的拍摄时间要早于实际情况,因此当时工程进度并未完工。

不过,如果地图数据能保持最新的话,我们通过此方法也可以看出该简单操作的可行性。

另外,我计算出的面积为:1,482,838 平方米。与原文中描述的“光伏设施分布的区域有数百万平方米”在同一个数量级。

仅仅是完工进度不同罢了。这个数字看着似乎很大,实际上换算一下,也不过是一两公里的正方形而已。

未完待续

通过以上分析,我们采用了简单粗暴的方式实现了类似效果,主打一个时间短,成本低。

由此可见,在数字化审计变革过程中,重要的不是多少高大上的 IT 技术,也不是需要高不可攀的资金投入,

更重要的是人的思维的转变,用数字化的思维重新审视我们日常的审计工作,不断去创新,突破。

这里为立信的同仁点赞!

另外,以上只是该案例的简单实现,我利用晚上的时间也进一步研究了下更加专业的做法和信息。

当然,我并没有掌握学会,但我会将搜索和理解到的相关信息在下一篇为大家分享。