全站儀測量農田規劃地形圖的探討

韓興輝，馮翠芹

(1.天津大學仁愛學院，天津 301636；2.天津石油職業技術學院，天津 301607)

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全站儀測量農田規劃地形圖的探討

韓興輝1，馮翠芹2

(1.天津大學仁愛學院，天津 301636；2.天津石油職業技術學院，天津 301607)

土地制度改革是目前我國農業發展的新亮點，推廣農業適度規模經營成為當前時代發展的必然趨勢。而農業的規模性經營模式需要農田基礎測繪信息的完善。與傳統的數據采集方法相比，利用全站儀測量采集完成農田信息數字化測量，更能滿足現代化農業發展的需求。該研究總結了常測量農田方法難以解決的問題，提出用全站儀測繪農田地形圖，并對全站儀在農田地形圖測繪中的應用方法和技巧等進行分析。

農田測量；測量；地形圖；全站儀

我國實行農戶承包經營，集體擁有土地所有權，農戶擁有承包經營權，“兩權分離”取得良好效果。隨著工業化、城鎮化的加速，大量人口和勞動力離開農村走向城市和工廠，現有的土地承包政策已不能夠適應現代化腳步的發展。農業的發展惠及幾億人民大眾，無論是從激發農民對農業的態度還是科學種田的角度來說，土地制度的改革條件正在成熟，推廣農業適度規模經營成為當前時代必行的趨勢。農業的規模性經營模式需要農田基礎測繪信息的完善，農田基礎測繪信息為農業的規模性經營、土地的規劃發展提供了重要保障，是建設生態循環農業的重要依據。利用全站儀測量采集完成農田信息數字化測量，更能滿足現代化農業發展的需求。

1 常規測量農田方法難以解決的問題

農田規劃常用測量方法主要有測繩、標桿、測距儀、測積儀等方法，在測量過程和成果處理方面，通常容易產生以下難以解決的問題：

(1)農田邊長過長時，施行分段測量帶來誤差多次累積，對測量誤差的評估難以確定。

(2)當所測量的地塊地勢有斜坡或不平坦(田地邊的兩端點高程不一樣)時，所測得邊長距離是斜距，而不是實際水平邊長的距離；測得面積為傾斜面積，也不是正投影面積。

(3)對不規則形狀的地塊，測量其面積極為不方便，有的只能計算為大概面積值，達不到測量成果的精度要求。

(4)對于農田長期規劃所開發修建的道路，灌溉渠道等公共設施所占用的面積難以公平分攤，為土地承包等后續工作帶來不便。

(5)對于現代化農田種植的規劃發展，農田地理信息更新完善工作量太大，投入太多。

(6)當有障礙物(樹林、蘆葦、河流、房屋等)影響測量時，給測量工作帶來大量麻煩。

(7)傳統方法測量大面積農田地塊，需要大量測量數據，這的數據計算和檢查工作繁重。

2 測量大比例尺地形圖的要求

農田地形圖測量屬于大比例尺地形圖測量，在測量時要嚴格按照大比例尺地形圖的要求經行測量。大比例尺地形圖測繪對等高距和采樣地形點最大間距都有基本要求，如表1和表2所示[1]。

表1 地形圖的基本等高距 m

表2 一般地形點最大間距和視距規定

農田地形圖測繪要求應正確繪出植被的類別特征和分布范圍。耕地、園地應實測范圍，配置相應的符號表示。同一地段生長有多種植物時，植被符號可配合表示，但不得超過3種(連同土質符號)。如果種類很多，可舍去經濟價值不大或數量較小的。符號的配置應與實地植物的主次和稀密情況相適應。旱地指除稻田以外的農作物耕種地和撂荒未滿3年的輪歇地，包括種植小麥、雜糧、棉花、煙草、大豆、花生和油菜的田地，經濟作物、油料作物應加注品種名稱。菜地指較固定的常年種植、面積較大的菜地。有噴灌設備或節水灌溉設施的耕地應加注“噴灌”、“滴灌”等。一年分幾季種植不同作物的耕地，應以夏季主要作物為準配置符號。

3 運用全站儀測繪農田地形圖方法

工作人員利用測量儀器全站儀在測站上對地面點的坐標、高程等參數進行同時測量的方法稱為全站儀測量。由于全站儀能高精度、快捷地同時測量角度、距離、高程3要素，且迅速而精確地在現場得出所需的計算結果，并通過傳輸接口將全站儀在野外采集系統與計算機、自動繪圖機連接起來，配以數據處理軟件和繪圖軟件，實現地形圖測繪的自動化[1]。因此，全站儀測量廣泛應用于各種測量工作中。而在農田地形圖測量中，全站儀測繪主要分為以下5個步驟。

3.1 導線控制測量根據工程項目的寬度和長度，及地物地貌的情況，設計一個閉合導線網，布設導線點時注意以下幾點：①導線點選在土質堅硬、穩定的地方，以便于保存點的標志和安置儀器。②等級導線點應便于加密圖根點，應選在地勢較高，視野開闊便于碎部點采集的地方。③導線各邊的長度應按規范規定盡是接近平均邊長，且不同導線各邊長不應相差過大。導線點的數量要足夠，以便控制整修測區。④相鄰導線點之間要通視良好。經過選點、埋石、測轉折角、測導線邊長后，即可根據聯測將每個導線點與高等級的控制點建立關系，從而求得出各個導線點的坐標[2]。

3.2 外業碎部點的采集在導線點上或轉點上架設儀器，經過對中，整平，測站設置完成后，儀器采集記錄三維坐標(x,y,z)和及其地理信息。選擇碎部點時，應選擇地物、地貌的特征點，對于地物，碎部點應選在地物的輪廓線的方向變化處，如農田地頭的端點、道路轉折點、交叉點、渠道的轉彎點，及獨立地物的中心點，連接這些特征點，便得到實體地物的形狀；對于地貌來說，碎部點應選在最能反映地貌特征的地形線上，如土堆頂部、斜坡頂部、斜坡底部、山谷、山脊等坡度變化點及方向變化處，可根據這些特征點勾繪等高線即得到地貌圖。在測量地物、地貌時既要記錄測站的參數，還要記錄點號、編碼、連接點和連接線的信息(植被、地物)，在采集碎部點的同時還要及時精確繪制草圖。

3.3 數據傳輸用串口數據線把全站儀與電腦連接，然后儀器開機，設置傳輸參數，在“存儲管理”界面下出現數據通訊下傳輸碎部點數據，每次傳輸數據要及時，以免文件丟失。通常測量數據的格式轉化為相應繪圖軟件識別的格式。如CASS系列繪圖軟件是將數據轉化為點名、編碼、北坐標、東坐標、高程.dat格式，或者直接保存為繪圖軟件識別的格式；否則為數據處理不徹底，不能成功轉化。

3.4 數據處理以使用軟件CASS9.0對野外采集的數據進行處理為例(其他相關繪圖軟件也可以)，打開軟件CASS9.0繪圖處理菜單下的展外業點號，將野外采集的數據展在顯示區，根據屏幕菜單的地物地貌經行選擇繪畫出農田、魚池、河渠、邊界、房屋、道路等，并備注屬性，生成平面圖，建立圖形文件。3.5 測量成果應用將在軟件CASS9.0繪制好的測量成果經行農田信息的實際應用，在土地利用菜單下查詢地塊的地界、地類的屬性、統計土地的利用面積等；在工程應用菜單下查詢農田點位、邊長、面積、土方量，以及工作行走路線距離及方位；在檢查入庫菜單下可以檢查測量數據和繪圖成果的檢查情況，同時還可以進入編輯菜單下經行農田信息的更新規劃[3]。

4 測量注意事項

在地形圖測量繪制中，不論采用什么測量方法，地物地貌特征點的準確選擇是提高測繪效率和保證成圖質量的關鍵。合理采用地形圖碎部測量技巧和繪圖方法，保證測繪數據的有效性和準確性，為更精確繪制大比例尺地形圖提供依據和保障。為了確保地形圖的質量，在農田地形圖測量過程中，應特別注意下列工作環節的實施。

4.1 布設支站的要求工程的地形圖必須滿足符合工程設計對精度和范圍的要求，所以工程的地形圖的精度要求較高，誤差控制的要小，對支站的布設要求更高一些，為了減小控制誤差的傳遞累加，要做到從控制點布設支站點不允許超過3站，且每次支站測定時需要嚴格采用盤左，盤右測回法進行測定，必要條件時還可以運用多個測回求平均值得的方法，同時要求支站點架設時，注意控制點附和檢查要求誤差限定在毫米級，相對誤差達到1/10 000。

4.2 架設儀器的要求嚴格運用光學(電子)對中的方法，然后進行整平，這個過程通過以下步驟來完成：通過儀器腳架腿的伸縮經行粗平，將圓水準氣泡完全進入中心區域。運用儀器基座上的3個腳螺旋進行精平，以管狀水準氣泡處于中間位置為準，完成整平后，并不能馬上進行儀器測站設置操作，而是再次檢查對中、整平情況，均達要求方可以進入測站設置、定向測量程序。此時應注意測站坐標、定向坐標檢查，同時定向完成以后，還要以第三已知坐標點進行檢核，確保測站無誤，才能為數據采集的精確性提供保障。

4.3 地物地貌數據點的采集為了工程規劃設計所用的地形圖，多為大比例尺地形圖，其地物點、地貌點的采集要得當，往往一個地物(如高壓線塔、地下堡壘、甚至墳地等)的遺漏，或描述不當，都會影響整個工程的設計方案。另外，地貌點的采集疏密要恰當。對數字化成圖后，能夠恰當反映出真實地貌形態。

4.4 數字成圖除了用恰當得地物地貌符號表示工程的現場情況外，還要將工程場地周圍相關的地物地貌與場地區域的關系準確描繪出來。特別注意以下幾點：①在特殊地貌時等高線的情況，如陡坎、土堆、深坑、山谷等，既能將地貌的起伏形態真實反映出來，又不能跑線變形。②地貌的特征點，屬性都要準確繪制出來，如樓房的形狀、名稱、層數、材料等均要表達出來。③地形圖文字注記也很重要，要求使用宋體字體，不論地物、地貌何種形狀、走向，注記文字都要朝向正北，同時河流、道路注記文字可以隨線狀彎曲走向排列[4]。

4.5 對地物中心點的采集對與一些特殊地物如電線桿、旗桿、路燈、不依比例門墩等，這些地物中心點位置無法直接采集，對于采集多點畫出地物形狀再確定中心，雖然可以能夠準確地繪出地物，但外業多余點采集和內業輔助圖的繪制浪費不必要的勞動和時間，特別是很多此類地物時，更能感覺費力費時。遇到這種情況時，可以采用偏心采集，也就是將棱鏡立到地物的邊緣處，要求全站儀與圓柱體中心的連線，跟置鏡點與圓柱體中心的連線需要基本垂直相交。對置鏡點進行測量后，水平轉動望遠鏡，使望遠鏡十字絲中心對準圓柱體的中心位置，基于新的轉動角度，全站儀可以采集出地物中心的坐標，完成對地物中心點的采集，同時內業繪圖時使用點號定位，既可以快速繪出地物，又可以保證此類地物無遺漏。

5 結語

全站儀測繪農田地形圖雖然不及遙感航飛測攝快捷，不及RTK測量輕便，也沒有測距儀器等工具操作簡單經濟實惠，但兼顧人力、物力、經濟等因素綜合評估，全站儀測量有諸多優勢，不僅能夠解決傳統方法測量土地時難以解決的問題，而且將常規測量的繁瑣抽象數據化解為直觀易懂圖形，且此種土地測量方法的操作簡便，方便實施，數據的精確性高，便于土地規劃和實況更新。立足長遠規劃發展，全站儀測量農用規劃地形圖能為實現農業現代化提供有效保障。

[1] 李剛.工程測量[M].北京：化學工業出版社,2011：51，169-171.

[2] 鄒永廉.土木工程測量[M].北京：高等教育出版社,2013：148-149.

[3] 李德仁.智慧地球時代測繪地理信息的新使命[J].地理信息世界，2013,20(2)：3-7.

[4] 唐桂彬,周波.大比例數字測圖內業繪圖技巧及質量控制[J].信息科技，2011(5)：212-215.

Discussion on the Measurement of Farmland Planning Topographic Map by the Electronic Total Station

HAN Xing-hui1, FENG Cui-qin2

(1.Renai College, Tianjin University, Tianjin 301636; 2.Tianjin Petroleum Vocational and Technical College, Tianjin 301607)

The land system reform has become a new bright spot in the current agricultural development, to promote the agricultural operation of moderate scale will become a trend in the current era of the line.And the pattern of the agricultural scale management need to perfect the information about farmland basic surveying and mapping.Compared with the traditional method of data collection, using the electronictotal station to collect data of the farmland information, can be better meet the needs of modern agricultural development.The electronic total station is used to measure the topographic map for the farmland planning, and anakyzes the methods and techniques in the topographic mapping and so on.

Farmland measurement; Measure; Topographic map; The electronic total station

韓興輝(1980-)，男，山東梁山人，助教，碩士，從事建筑與土木工程研究。

2015-01-23

S 28

A

0517-6611(2015)08-279-03